KR101406221B1 - 일체형 터치 편광판 및 이를 구비하는 액정표시장치 - Google Patents

일체형 터치 편광판 및 이를 구비하는 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일체형 터치 편광판 및 이를 구비하는 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 편광판의 내부에 전극 패턴이 형성되어 터치에 의한 정전용량 변화를 감지할 수 있어 액정표시장치에 적용 시 별도의 터치패널을 형성할 필요가 없고 종래 사용되었던 투명 보호판의 사용도 배제할 수 있어 액정표시장치의 슬림화 및 경량화 요구를 만족시킬 뿐만 아니라 내구성 및 시인성도 향상시킬 수 있는 일체형 터치 편광판 및 이를 구비하는 액정표시장치에 관한 것이다.

Description

일체형 터치 편광판 및 이를 구비하는 액정표시장치 {INTEGRATED TOUCH POLARIZING PLATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE INTEGRATING THE SAME}
본 발명은 액정표시장치의 슬림화 및 경량화가 가능하고 투과율이 높아 시인성도 향상시킬 수 있으며, 밀착성이 높아 내구성이 우수한 일체형 터치 편광판 및 이를 구비하는 액정표시장치에 관한 것이다.
최근 들어 개인용 컴퓨터, 휴대폰, 사무용 기기, 의료기기 또는 자동차 네비게이션 등의 각종 전자 기기와 관련하여 액정표시장치에 터치패널 기술이 접목된 터치패널 일체형 액정표시장치의 수요가 비약적으로 증가하고 있으며, 이의 성능 개선을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
터치패널은 표시장치의 표면에 장착되어 사용자의 손가락, 터치 펜 등의 물리적 접촉을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 장치이다. 이러한 터치패널은 터치를 감지하는 작동원리에 따라 저항막 방식, 정전용량 방식, 초음파 방식, 광(적외선)센서 방식 또는 전자유도 방식 등으로 구분되며, 이 중 비용 및 정밀도 측면에서 우수한 저항막 방식이 가장 널리 사용되고 있다.
그러나, 저항막 방식의 터치패널은 다른 방식에 비하여 투과율이 낮고 유효 화면의 면적도 좁고 동작 온도 범위에 한계가 있으며 경시 변화에 약하다는 단점이 있다. 이를 고려하여, 저항막 방식에 비하여 투과율 및 내구성 측면에서 우수한 정전용량 방식이 각광받고 있다.
정전용량 방식의 터치패널이 적용된 액정표시장치는, 도 3과 같이 액정셀(60)의 양면에 하판 편광판(70)과 상판 편광판(70')이 접합되고, 상기 상판 편광판 상에 구비되며 그 내부에 정전용량 방식으로 구동되는 터치패널(80), 및 터치패널(80)의 상부를 보호하는 투명 보호판(90)을 포함하여 구성되며, 이들 각각은 광학용 투명 점착제층(optical clear adhesive, OCA)에 의해 접합된다.
또한, 편광판 상에 전도성층이 형성된 전도성 필름이 구비된 일체형 터치 편광판이 제안되어 있다. 이때, 상기 전도성 필름과 편광판은 광학용 투명 점착제층에 의해 접합된다.
이와 같이 구성된 터치패널 일체형 액정표시장치는 통상의 액정표시장치와 비교하여 그 두께가 두꺼워 액정표시장치에 더욱 요구되고 있는 슬림화 및 경량화에 부응하기 어려울 뿐만 아니라 투과율도 낮아 시인성도 저하되는 단점이 있다.
또한, 광학용 투명 점착제는 다른 접착제에 비하여 두껍고, 접착력이 낮아 전도성 필름과 편광판 사이의 밀착성이 떨어지므로 편광판의 내구성이 저하되는 단점이 있다.
본 발명은 두께를 얇게 하고 투명 보호판도 생략 가능하여 액정표시장치의 슬림화 및 경량화 요구에 부응할 수 있고, 투과율을 높여 표시창의 선명도와 시인성을 향상시킬 뿐만 아니라 내구성이 우수하고 제조비용도 절감시킬 수 있는 일체형 터치 편광판을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 일체형 터치 편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공하고자 한다.
이에 본 발명자들은 특정의 접착제 조성물을 사용하여, 제1 편광자 보호필름에 형성된 전극 패턴과 편광자가 접합된 편광판은 두께를 얇게 조절할 수 있으며, 종래 표면 보호를 위해 사용되었던 투명 보호판의 사용도 배제할 수 있다는 것을 알게 되었다.
또한, 편광자와 전극 패턴 사이의 밀착력이 향상되어 내구성이 우수하다는 것을 알게 되었다.
따라서, 본 발명은 제1 편광자 보호필름; 상기 제1 편광자 보호필름의 일면에 접합되는 편광자; 상기 편광자의 다른 면과 접합되는 제2 편광자 보호필름을 포함하는 편광판으로서, 상기 제1 편광자 보호필름의 양면에는 전극 패턴이 형성되고, 상기 제1 편광자 보호필름 일면에 형성된 전극 패턴은 상기 편광자와 접착제 조성물로 접합되며, 상기 접착제 조성물은 수용성 폴리아미드에폭시계 수지 100중량부에 대하여 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 1 내지 100중량부(고형분 함량 기준)를 포함하고, pH가 5이상인 것인 일체형 터치 편광판을 제공한다.
상기 접착제 조성물은 pH가 9 내지 12일 수 있다.
상기 접착제 조성물은 용매 100중량부에 대하여 고형분이 3 내지 20 중량부일 수 있다.
상기 접착제 조성물은 염기성 화합물을 포함할 수 있다.
상기 제1 편광자 보호필름은 편광자의 하부에 구비될 수 있다.
상기 제1 편광자 보호필름은 편광자의 상부에 구비될 수 있다.
상기 제1 편광자 보호필름은 편광자와 접합되지 않은 전극 패턴 상면에 표면 처리층이 형성될 수 있다.
상기 표면 처리층은 하드코팅층, 반사방지층, 방현층, 방오층, 점착방지층, 확산방지층, 대전방지층 및 눈부심방지층으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종의 단층 또는 2종 이상의 복수의 층일 수 있다.
상기 제1 편광자 보호필름 및 제2 편광자 보호필름은 각각 트리아세틸셀룰로오스 필름, 시클로올레핀 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 및 폴리메틸메타크릴레이트 필름으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
상기 전극 패턴은 ITO, IZO, ITZO, ATO, AZO, 은 나노 와이어, 탄소나노튜브 및 전도성 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 일체형 터치 편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 일체형 터치 편광판은 편광판 내에 터치를 감지할 수 있는 정전용량 센서가 구비되어 액정표시장치에 적용 시 별도로 터치패널을 형성할 필요가 없고 두께를 얇게 조절할 수 있으며, 종래 표면 보호를 위해 사용되었던 투명 보호판의 사용도 배제할 수 있어 터치패널의 슬림화 및 경량화를 가능하게 한다.
또한, 투과율이 높아 액정표시장치의 선명도를 개선하고 시인성을 향상시킬 수 있다.
또한, 편광자와 전극 패턴 사이의 밀착력이 향상되어 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일체형 터치 편광판은 종래와 같이 편광판 및 정전용량 터치패널을 별도로 붙일 필요가 없이 상기 일체형 터치 편광판을 한번만 붙이면 되므로 제조 공정이 용이하고, 비용을 절감시킬 수 있어 경제적이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 터치 편광판의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 터치 편광판이 구비된 액정표시장치의 단면도이고,
도 3은 일반적인 정전용량 방식 액정표시장치의 단면도이고,
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 정전용량 방식 터치패널의 전극 패턴의 일례를 도시한 평면도이다.
본 발명은 액정표시장치의 슬림화 및 경량화가 가능하고 투과율이 높아 시인성도 향상시킬 수 있으며, 밀착성이 높아 내구성이 우수한 일체형 터치 편광판 및 이를 구비하는 액정표시장치에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일체형 터치 편광판(500)은 도 1과 같이, 양면에 전극 패턴이 형성된 제1 편광자 보호필름(20); 상기 제1 편광자 보호필름의 전극 패턴과 접합되는 편광자(10); 상기 편광자와 접합되는 제2 편광자 보호필름(30)을 포함한다.
즉, 양면에 전극 패턴이 형성된 제1 편광자 보호필름을 편광자의 일면에 배치하여, 종래 액정표시장치를 구성하는 상판 편광판의 기능과, 전극 패턴의 접촉에 의한 정전용량 변화를 검출하고, 이를 연산하여 좌표를 감지하도록 구성된 정전용량 센서의 기능을 동시에 수행하게 된다.
도 1a과 같이, 상기 제1 편광자 보호필름은 편광자의 하부에 구비될 수 있다.
또한, 도 1b와 같이, 상기 제1 편광자 보호필름은 편광자의 상부에 구비될 수 있다. 상기 제1 편광자 보호필름은 편광자와 접합되지 않은 전극 패턴 상면에 표면 처리층(25)이 형성될 수 있다.
표면 처리층은 각종 기능성을 부여함과 동시에 표면을 보호하여 종래 터치패널의 상부를 보호하기 위하여 사용되었던 유리판, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리아크릴 등으로 된 고분자 필름 또는 기판과 같은 투명 보호판의 사용을 배제할 수 있게 한다.
표면 처리층의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 고경도 하드코팅층, 반사방지층, 방현층, 방오층, 점착방지층, 확산방지층, 대전방지층 및 눈부심방지층으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종의 단층 또는 2종 이상의 복수의 층(복층)일 수 있다.
이 중에서도 표면에서 외광이 반사되어 투과광의 시인성을 저해하는 것을 방지하고 표면 보호를 위한 경도를 부여한다는 점에서 시인측으로부터 반사방지층과 고경도 하드코팅층의 순으로 적층된 복층인 것이 바람직하고, 이때 반사방지층과 고경도 하드코팅층의 두께는 각각 100㎚ 정도, 10㎛ 정도일 수 있다.
편광자(10)는 연신된 폴리비닐알콜계 필름에 이색성 색소가 흡착 배향된 것이다.
편광자는 통상 폴리비닐알콜계 필름을 일축연신하는 공정, 이색성 물질로 염색하여 흡착시키는 공정, 붕산 수용액으로 처리하는 공정, 수세 및 건조하는 공정을 경유하여 제조된다.
편광자의 두께는 통상 5 내지 40㎛일 수 있다.
제1 편광자 보호필름(20) 및 제2 편광자 보호필름(30)은 편광자(10)를 보호하기 위한 필름으로서, 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 필름을 사용할 수 있다. 상기 제1 편광자 보호필름은 전극 패턴(21, 21')을 형성할 수 있는 것이 바람직하다.
구체적으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀 수지, 에틸렌프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르케톤계 수지: 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알콜계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 사용할 수도 있다. 이들 중에서 트리아세틸셀룰로오스 필름, 시클로올레핀 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리메틸메타크릴레이트 필름이 바람직하다.
제1 편광자 보호필름 및 제2 편광자 보호필름의 두께는 통상 1 내지 500㎛, 바람직하게는 1 내지 300㎛, 보다 바람직하게는 5 내지 200㎛일 수 있다.
또한, 제2 편광자 보호필름은 위상차 기능과 같은 광학보상 기능을 겸비한 필름일 수 있다.
제1 편광자 보호필름 양면에 형성된 전극 패턴 중 어느 하나가 전압이 인가되는 드라이빙(driving) 전극이고, 나머지 하나가 전압 신호를 검출하는 센싱 전극의 역할을 한다.
전극 패턴의 패턴 형상은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에서 공지된 형상일 수 있다. 예를 들면, 제1 보호필름의 양면에 형성되는 전극 패턴은 각각 서로 수직으로 교차하는 복수개의 전극들로 이루어진 것일 수 있다. 보다 상세하게, 도 4와 같이, 제1전극 패턴(121)은 편광판의 폭방향(또는 TD(transverse direction))과 평행인 복수개의 제1전극(121')들로 이루어지고, 제2전극 패턴(131)은 편광판의 길이방향(또는 MD(machine direction))과 평행인 복수개의 제2전극(131')들로 이루어질 수 있다.
또한, 도 5와 같이, 제1전극 패턴(121)은 삼각형 또는 마름모꼴 형상의 꼭지점이 편광자의 폭방향(MD)으로 연결된 복수개의 제1전극(121')들로 이루어지고, 제2전극 패턴(131)은 삼각형 또는 마름모꼴 형상의 꼭지점이 편광자의 길이방향(MD)으로 연결된 복수개의 제2전극(131')들로 이루어지며, 즉 제1전극(121')과 제2전극(131')들은 서로 대향하지 않도록 구성된다.
전극 패턴은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide, IZO), 인듐 주석 아연 산화물(indium tin zinc oxide, ITZO), 안티몬 주석 산화물(antimony tin oxide, ATO), 은 나노 와이어(Ag nano wire), 알루미늄 도핑된 아연 산화물(Al-doped ZnO, AZO), 탄소나노튜브, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT)과 같은 전도성 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 형성될 수 있다.
전극 패턴의 형성에는 스퍼터링(sputtering), 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD), 이온 플레이팅 등과 같은 공지의 방법을 모두 이용할 수 있으며, 편광자 보호필름 전극 패턴의 밀착성의 관점에서 스퍼터링 방법이 바람직하다. 이때, 마스크 등을 이용할 수도 있다.
전극 패턴의 형성 시 온도는 실온 내지 편광자 보호필름의 유리전이온도(Tg) 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 실온 내지 편광자 보호필름의 유리전이온도(Tg)보다 20℃ 낮은 온도 범위가 바람직하다. 온도가 실온 미만인 경우 전극 패턴이 원활하게 형성되기 어렵고, 편광자 보호필름의 유리전이온도(Tg) 초과인 경우 편광자 보호필름의 열화가 발생할 수 있다.
또한, 전극 패턴의 형성 시 분위기 가스로는 아르곤에 미량의 산소가 포함된 혼합가스, 바람직하게는 산소가 0.05 내지 20부피%, 보다 바람직하게는 0.01 내지 10부피%로 포함된 혼합가스를 이용하는 것이 전극 패턴의 투명성과 도전성을 양호하게 할 수 있다는 점에서 좋다.
전극 패턴은 두께가 2㎛ 이하일 수 있고, 바람직하게는 1㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이하인 것이 좋다. 두께가 2㎛ 초과인 경우 투과율이 저하되어 시인성이 불량해질 수 있다.
전극 패턴은 수용성 폴리아미드에폭시계 수지 및 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 접착제 조성물로 제1 편광자 보호필름과 접합된다.
접착제 조성물에 포함되는 수용성 폴리아미드에폭시계 수지는 특별히 한정하지는 않으나, 구체적으로 디에틸렌트리아민 또는 트리에틸렌테트라민과 같은 폴리알킬렌폴리아민과, 아디프산 등과 같은 디카르복시산을 반응시켜 얻어진 폴리아미드폴리아민에, 에피클로로히드린을 반응시켜 얻어진 수지를 사용할 수 있다.
일례의 제품으로는 스미레즈레진 650(스미또모가가꾸㈜), 스미레즈레진 675(스미또모가가꾸㈜) 및 WS-525(닛본 PMC㈜) 등을 사용할 수도 있다.
접착제 조성물에 함유된 폴리아미드에폭시 수지 화합물의 에폭시 관능기와 보호필름 표면의 친핵성 작용기의 반응성이 높아 접착력이 우수하다.
또한, 상기 폴리아미드에폭시 수지 화합물은 친전자성 작용기를 다량 함유하고 염화 수소에 의해서 활성화되어 있어 보호필름 표면의 친핵성 작용기와의 반응성이 더욱 높아질 수 있다. 이때 상기 접착제 조성물이 염기성 조건이면 편광자 보호필름 표면의 친핵성 작용기의 활성화를 증가시키므로 보다 접착력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 접착제 조성물은 편광자 보호필름뿐만 아니라 편광자와의 접착력도 우수하다.
구체적으로 접착제 조성물에 함유된 폴리아미드에폭시 수지 화합물의 에폭시기는 개환하여 친수성기를 형성하고, 상기 친수성기와 편광자(폴리비닐알코올(PVA)계) 표면의 히드록시기는 수소결합되어 편광자의 접착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 접착제 조성물에 함유된 아세토아세틸(acetoacetyl)기 변성 폴리비닐알코올(PVA)계 수지는 폴리비닐알코올(PVA)계 편광자 및 셀룰로오스계 필름 등과 같은 보호필름과의 접착력을 향상시키는 역할을 한다.
아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올(PVA)계 수지는 카르복시기 변성, 메틸올기 변성, 아미노기 변성 등과 같은 변성된 폴리비닐알콜 수지에 비해 반응성이 높은 관능기를 함유하고 있어 내구성 향상 면에서 우수하다.
아세토아세틸기 변성 폴리비닐알콜계 수지는 폴리비닐알콜계 수지와 디케텐(diketene)을 공지된 방법으로 반응시켜 얻을 수 있다. 구체적으로, 폴리비닐알콜계 수지를 아세트산 등의 용매 중에 분산시킨 후 여기에 디케텐을 첨가하는 방법, 폴리비닐알콜계 수지를 디메틸포름아미드 또는 디옥산 등의 용매에 미리 용해시킨 후 여기에 디케텐을 첨가하는 방법, 또는 폴리비닐알콜계 수지에 디케텐 가스 또는 액상 디케텐을 직접 접촉시키는 방법 등에 의해 얻을 수 있다. 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알콜계 수지는 아세토아세틸기 변성도가 0.1몰% 이상인 것이면 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 0.1 내지 40몰%, 보다 바람직하게는 1 내지 20몰%, 가장 바람직하게는 2 내지 7몰%인 것이 좋다. 아세토아세틸기의 변성도가 0.1몰% 미만인 경우에는 접착제층의 내수성이 불충분하여 부적합하며, 아세토아세틸기의 변성도가 40몰%를 초과하는 경우에는 내수성 향상 효과가 미미할 수 있다.
일례의 제품으로는 Z-100, Z-200, Z-200H, Z-210, Z-220 및 Z-320(일본합성화학 Gohsefimer사) 등이 있다.
아세토아세틸기 변성 폴리비닐알콜계 수지의 함량은 접착하는 보호필름의 종류에 따라 다소 차이가 있으며, 구체적으로 수용성 폴리아미드에폭시계 수지 100중량부에 대하여 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 1 내지 100중량부(고형분 함량 기준), 바람직하기로는 10 내지 50중량부인 것이 좋다. 그 함량이 1중량부 미만이면 폴리비닐알코올계 편광자와의 접착성이 좋지 않고, 100중량부를 초과하는 경우에는 보호필름과의 접착성이 불량하여 내구성 및 편광판 리워크시 박리되는 문제가 발생된다.
또한, 접착제층은 pH가 5 이상인 접착제 조성물로 이루어진다. 상기 접착제 조성물은 접착제의 도포성 등의 공정상의 편의성을 고려하여 염기성 조건인 pH가 9 내지 12인 것이 바람직하다. 접착제 조성물의 pH 조절은 특별히 제한되지는 않으나, 일례로 NaOH, KOH, NH4OH 등의 염기성 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 접착제 조성물의 pH는 염기성이 강할수록 보호필름의 관능기와 접착제 조성물의 관능기의 반응성을 증가시켜 접착력을 향상시킨다.
접착제 조성물의 형태는 특별히 제한되지 않지만 피착체인 편광자 또는 보호필름의 표면에 균일한 접착제층을 형성하기 위해 액형인 것이 바람직하다. 이러한 액형의 접착제는 각종 용제의 용액형 또는 분산액형을 사용할 수 있으며 기재의 도공성면을 고려하면 용액형이 바람직하고 안정성면을 고려하면 물을 용매로한 용액형 또는 분산액형이 적합하다.
또한, 건조 공정의 단축을 목적으로 접착제 용액 중에 물과 용이하게 혼화하고 물보다도 비점이 낮은 알코올계 용제를 배합한 물/알코올 혼합 용제를 이용할 수도 있다. 알코올계 용제의 비점은 비점이 100℃ 이하, 바람직하기로는 80℃ 이하, 보다 바람직하기로는 70℃ 이하인 것이 좋다.
또한, 접착제 조성물은 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위내에서 당 분야에서 일반적으로 사용되는 첨가제를 함유시킬 수 있다. 구체적으로 첨가제는 소포제, 레벨링제, 착색제(염료, 안료), 형광증백제, 자외선흡수제, 산화방지제, 충전제, 가소제, 대전방지제, 열안정화제, 계면활성제, 건조제, 소취제, 항균제, 방부제, 소포제 등이 사용될 수 있다.
접착제층은 용매 100중량부에 대하여 고형분이 3 내지 20중량부, 바람직하기로는 3 내지 10중량부인 접착제 조성물로 이루어진다. 고형분 함량이 3중량부 미만이면 프로필렌계 보호필름과 편광자와의 접착력이 불량하며, 20중량부를 초과하는 경우에는 접착제 조성물의 점도가 높아 공정성이 떨어지고 코팅성이 저하되는 문제가 있다.
편광자와 제2 편광자 보호필름은 이소시아네이트계, 폴리비닐알콜계, 젤라틴계, 비닐 고분자계 라텍스형, 수용성 폴리에스테르계 등의 접착제 조성물을 사용하여 접합할 수 있다.
상기 접착제 조성물을 전극 패턴 면 또는 편광자의 접합 면 중 적어도 일면에 접착제 조성물을 도포한 후 이들을 접합하고 건조 처리하는 방법으로 수행될 수 있다. 도포에는 당 분야에서 공지된 방법, 예를 들면 유연법, 마이어 바, 에어 나이프, 그라비아, 리버스 롤, 키스 롤, 스프레이, 블레이드, 다이 코터, 캐스팅, 스핀 코팅 등의 방법을 이용할 수 있으며, 이때 롤 라미네이터를 사용할 수 있다. 접착제층의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니며, 통상 0.1 내지 5㎛일 수 있다.
이러한 본 발명의 일체형 터치 편광판을 이용한 정전용량 방식 터치패널의 구동원리는 통상의 정전용량 방식 터치패널에서와 동일하다. 예를 들면, 제1 전극 패턴에 전압을 인가하면 터치 여부에 따라 제1 전극 패턴과 제 2전극 패턴 사이에 정전용량 변화가 발생하고, 이 변화를 제2 전극 패턴에서 출력되는 전류 변화를 감지하여 읽어 들여 터치 부위를 감지하는 방식으로 구동된다.
본 발명의 정전용량 방식 터치패널에 있어서, 상기 기재한 바와 같은 구성 이외의 구조는 통상의 정전용량 방식 터치패널에서와 동일할 수 있다. 예를 들면, 제1 편광자 보호필름의 일부 영역에는 제1 전극 패턴 및 제2전극 패턴에 전압을 인가하고 신호를 검출할 수 있는 제어부 등이 연결될 수 있다.
또한, 정전용량 방식 터치패널은 표면 처리층 상에 광학용 투명 점착제층에 의해 투명 보호판이 추가로 접합된 것일 수 있다.
투명 보호판은 유리판, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리아크릴 등으로 된 고분자 필름 또는 기판일 수 있다.
광학용 투명 점착제층은 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 고무계 수지 또는 우레탄계 수지와 같은 점착제 수지를 단독 또는 2종 이상의 혼합물로 포함하는 점착제 조성물로부터 형성된 층이다.
본 발명의 액정표시장치는 상기 일체형 터치 편광판이 구비된다.
상기 액정표시장치는 도 2와 같이 액정패널(60)의 하면에 하판 편광판(70)이 접합된 액정패널을 포함하고, 액정패널의 상면에 광학용 투명 점착제에 의해 일체형 터치 편광판(50)이 접합된 구조일 수 있다.
액정패널은 2매의 기판 사이에 액정층이 개재된 구조의 것일 수 있다.
또한, 하판 편광판(70)은 편광자 보호필름(73), 편광자(71), 편광자 보호필름(73') 순으로 적층된 통상의 점착제 부착 편광판일 수 있다.
이와 같이 구성된 액정표시장치는 편광판 내에 전극 패턴이 포함되고 시인측 최외각에 각종 기능성 표면 처리층이 형성되어 정전용량 센서로서의 기능을 할 수 있는 일체형 터치 편광판이 구비됨으로써, 종래의 기재 상에 전극 패턴이 형성된 통상의 정전용량 방식 터치패널을 별도로 형성할 필요가 없고 표면 보호를 위하여 사용되었던 투명 보호판의 사용도 배제할 수 있어 액정표시장치의 두께를 얇게 하여 슬림화 및 경량화할 수 있으며 투과율을 높여 시인성도 개선할 수 있다. 또한, 편광자와 전극 패턴 상이의 밀착력이 향상되어 내구성이 우수하고, 구성부재의 생략 및 공정의 간소화를 통하여 제조비용도 절감할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
접착제 조성물 제조
제조예 1
물(증류수)에 검화도가 99.2몰%인 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지(코세놀 Z200, 일본합성화학공업㈜)를 용해하여 고형분 함량이 10중량%인 수용액을 제조하였다.
수용성 폴리아미드에폭시계 수지(SR-650, 스미또모가가꾸㈜, 30중량%) 100중량부에 대하여 상기에서 제조된 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 수용액(고형분 함량)을 30중량부 혼합하였다. 이후에 상기 혼합물의 pH가 9가 되도록 KOH 수용액을 첨가하여 접착제 조성물을 제조하였다. 접착제 조성물은 물(용매) 100중량부에 대하여 전체 고형분 함량이 10중량부가 유지되도록 하였다.
제조예 2
상기 제조예 1과 동일하게 실시하되, pH가 11이 되도록 KOH 수용액을 첨가하여 접착제 조성물을 제조하였다.
제조예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 수용성 폴리아미드에폭시계 수지(SR-650, 스미또모가가꾸㈜, 30중량%) 100중량부에 대하여 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 수용액(고형분 함량)을 100중량부 혼합된 접착제 조성물을 제조하였다.
비교 제조예 1
두께가 200㎛인 3M사의 Optically Clear Adhesives 8188 제품(아크릴계 광학용 투명 접착제)
비교 제조예 2
두께가 25㎛인 3M사의 Optically Clear Adhesives 8171 제품(아크릴계 광학용 투명 접착제)
실시예 1
(1) 일체형 터치 편광판
시클로올레핀(COP, 두께: 54㎛) 필름의 상면 및 하면에 아르곤과 산소가 99:1의 부피비로 혼합된 가스 분위기 하에서 스퍼터링 방법으로 ITO로 이루어진 전극 패턴을 각각 형성하였다.
폴리비닐알콜계(PVA) 편광자(두께: 30㎛)의 일면에 상기 전극 패턴이 형성된 시클로올레핀(COP) 필름을 제조예 1의 접착제 조성물을 이용하여 접합하였다.
상기 폴리비닐알콜계(PVA) 편광자의 다른 일면에 반사방지층이 형성된 트리아세틸셀룰로오스(TAC, 두께: 87㎛) 필름을 비교 제조예 2의 접착제 조성물을 이용하여 접합하여 일체형 터치 편광판(두께: 171㎛)을 제조하였다(도 1).
(2) 액정표시장치
액정셀의 일면에 점착제층/TAC 필름/PVA 편광자/TAC 필름으로 구성된 하판 편광판이 접합된 액정패널을 이용하였다. 2매의 이형필름 사이에 아크릴계 광학용 투명 점착제층이 개재된 점착시트를 이용하여 상기 액정패널 상에 (1)에서 제조된 일체형 터치 편광판을 접합하여 액정표시장치를 제조하였다(도 2).
실시예 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 시클로올레핀(COP) 필름 대신에 트리아세틸셀룰로오스(TAC, 두께: 84㎛) 필름을 사용하여 일체형 터치 편광판(두께: 201㎛)을 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제조예 2의 접착제 조성물을 이용하였다.
실시예 4
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제조예 3의 접착제 조성물을 이용하였다.
비교예 1
(1) 정전용량 방식 터치패널
유리판(두께: 700㎛) 의 양면에 아르곤과 산소가 99:1의 부피비로 혼합된 가스 분위기 하에서 스퍼터링 방법으로 ITO로 이루어진 제1 및 제2전극 패턴을 형성하여 정전용량 방식 터치센서를 제조하였다. 이어서, 2매의 이형필름 사이에 아크릴계 광학용 투명 점착제층이 개재된 점착시트(비교 제조예1, 두께: 200㎛)를 이용하여 제1전극 패턴 상에 유리판(두께: 700㎛) 을 접합하여 정전용량 방식 터치패널을 제조하였다.
(2) 액정표시장치
액정셀의 양면에 각각 COP 필름(두께: 52㎛)/PVA 편광자(두께: 30㎛)/COP 필름(두께: 52㎛)/점착제층으로 구성된 상판 편광판과 점착제층/TAC 필름/PVA 편광자/TAC 필름으로 구성된 하판 편광판이 접합된 액정패널을 이용하였다. 2매의 이형필름 사이에 아크릴계 광학용 투명 점착제층(두께: 25㎛)이 개재된 점착시트를 이용하여 액정패널의 상판 편광판 상에 (1)에서 제조된 정전용량 방식 터치패널을 접합(두께: 1762㎛)하여 액정표시장치를 제조하였다(도 3).
비교예 2
상기 비교예 1과 동일하게 실시하되, (2)에서 TAC 필름(두께: 80㎛)/PVA 편광자(두께: 30㎛)/TAC 필름(두께: 80㎛)/점착제층으로 구성된 상판 편광판 상에 (1)에서 제조된 정전용량 방식 터치센서를 접합(두께: 1835㎛)하여 터치패널을 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 비교 제조예 2의 접착제 조성물을 이용하였다.
비교예 4
상기 실시예 2과 동일하게 실시하되, 비교 제조예 2의 접착제 조성물을 이용하였다.
시험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 터치패널의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
1. 두께
접촉식 두께측정기(DG50BP, SONY사)를 이용하여 측정함.
2. 투과율
자외가시광선 분광계(V-7100, JASCO사)를 이용하여 측정함.
3. 표면 반사율
반사율 측정기(UV-2450, SHIMADSU사)를 이용하여 측정함.
4. 내구성(밀착성 등)
제조된 편광판의 편광자와 편광자 보호필름 사이에 커터를 밀어 넣어 편광자와 편광자 보호필름의 밀착성을 측정하였다.
[평가방법]
○: 커터 밀림 없음.
×: 커터에 의하여 쉽게 박리됨
구분 두께 (㎛) 투과율 (%) 표면반사율 (%) 내구성
실시예 1 171 42.7 1.5 ○
실시예 2 201 42.3 1.6 ○
실시예 3 171 42.5 1.5 ○
실시예 4 171 42.6 1.5 ○
비교예 1 1762 40.4 4.2 ○
비교예 2 1835 40.2 4.5 ○
비교예 3 196 41.3 1.5 ×
비교예 4 226 41.1 1.6 ×
위 표와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4는 비교예 1, 2 등과 같은 종래의 터치패널에 비하여 두께가 1/10 정도로 감소되었으며, 투과율 및 표면반사율이 낮아 시인성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4는 비교예 3, 4에 비하여 밀착성이 향상되어 내구성의 개선을 예상할 수 있다.
10, 71: 편광자
20: 제1 편광자 보호필름
21, 21', 85, 85': 전극 패턴
23, 23', 87, 87': 접착제 조성물 함유층
25: 표면 처리층
30: 제2 편광자 보호필름
50: 일체형 터치 편광판
60: 액정패널
70, 70': 편광판
73, 73': 편광자 보호필름
80: 터치패널
81, 83: 유리판
90: 투명 보호판
121: 제1 전극 패턴 121': 제1 전극
131: 제2 전극 패턴 131': 제2 전극

Claims (11)

  1. 제1 편광자 보호필름; 상기 제1 편광자 보호필름 일면에 접합되는 편광자; 상기 편광자의 다른 면과 접합되는 제2 편광자 보호필름을 포함하는 편광판으로서,
    상기 제1 편광자 보호필름의 양면에는 전극 패턴이 형성되고,
    상기 제1 편광자 보호필름 일면에 형성된 전극 패턴은 상기 편광자와 접착제 조성물로 접합되며,
    상기 접착제 조성물은 수용성 폴리아미드에폭시계 수지 100중량부에 대하여 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 1 내지 100중량부(고형분 함량 기준)를 포함하고, pH가 5이상인 것인 일체형 터치 편광판.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 접착제 조성물은 pH가 9 내지 12인 일체형 터치 편광판.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 접착제 조성물은 용매 100중량부에 대하여 고형분이 3 내지 20 중량부인 일체형 터치 편광판.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 접착제 조성물은 염기성 화합물을 포함하는 일체형 터치 편광판.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 편광자 보호필름은 편광자의 하부에 구비된 일체형 터치 편광판.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 편광자 보호필름은 편광자의 상부에 구비된 일체형 터치 편광판.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제1 편광자 보호필름은 편광자와 접합되지 않은 전극 패턴 상면에 표면 처리층이 형성된 것인 일체형 터치 편광판.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 표면 처리층은 하드코팅층, 반사방지층, 방현층, 방오층, 점착방지층, 확산방지층, 대전방지층 및 눈부심방지층으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종의 단층 또는 2종 이상의 복수의 층인 일체형 터치 편광판.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 편광자 보호필름 및 제2 편광자 보호필름은 각각 트리아세틸셀룰로오스 필름, 시클로올레핀 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 및 폴리메틸메타크릴레이트 필름으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 일체형 터치 편광판.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 패턴은 ITO, IZO, ITZO, ATO, AZO, 은 나노 와이어, 탄소나노튜브 및 전도성 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 형성된 일체형 터치 편광판.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 일체형 터치 편광판을 포함하는 액정표시장치.
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