KR101414704B1 - 비산방지필름이 배제된 데코레이션 커버 윈도우, 이를 포함하는 터치스크린패널 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비산방지필름이 배제된 데코레이션 커버 윈도우, 이를 포함하는 터치스크린패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비산방지필름 없이 강화유리 상에 직접 데코레이션 하여 인쇄층이 형성된 커버 윈도우를 얻은 후, 상기 커버 윈도우 상에 터치 센서를 형성시켜 터치스크린패널을 제조하는 기술에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 비산방지필름 없이 강화유리 상에 직접 데코레이션을 수행함으로써 광학적 투과율 및 치수안정성이 향상된 데코레이션 시트층을 포함하는 커버 윈도우를 얻을 수 있고, 또한 상기 데코레이션 시트층 상에 평탄화층을 구비하여 단차를 제거함으로써 반도체 공정에서 터치센서의 제작이 용이할 뿐만 아니라, 셀 단위가 아닌 시트 단위로 터치스크린패널을 제조할 수 있으므로 공정 단가를 낮추어 양산에 기여할 수 있다.

Description

비산방지필름이 배제된 데코레이션 커버 윈도우, 이를 포함하는 터치스크린패널 및 그 제조방법{Decoration cover window excluding anti-scattering film, touch screen panel comprising the same and manufacturing method thereof}
본 발명은 비산방지필름이 배제된 데코레이션 커버 윈도우, 이를 포함하는 터치스크린패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비산방지필름 없이 강화유리 상에 직접 데코레이션 하여 인쇄층이 형성된 커버 윈도우를 얻은 후, 상기 커버 윈도우 상에 터치 센서를 형성시켜 터치스크린패널을 제조하는 기술에 관한 것이다.
종래 터치스크린패널의 커버 윈도우는 유리 기판 등이 파손된 경우에도 그 파편이 비산하는 것을 방지할 수 있도록 비산방지필름을 채용하고 있다. 커버 윈도우는 일반적으로 이러한 비산방지필름 상에 데코레이션을 형성하고 셀로 절단한 후, 미리 셀 크기로 절단하여 강화 공정을 거친 글라스와 합지하여 제작한다. 이 때 비산방지필름으로서는 보통 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지를 사용하거나(특허문헌 1, 2), 또는 폴리카보네이트 수지 등의 기재층, 하드코트층 및 점착층을 구비한 복잡한 형태의 하드코트 필름을 사용한다(특허문헌 3).
즉, 도 1의 (가) 내지 (라)에 나타낸 바와 같이, 비산방지필름 상에 데코레이션을 형성하고[도 1의 (가)], 터치스크린을 형성하게 되는 셀 크기로 절단한 후[도 1의 (나)], 셀 단위로 분리된 비산방지필름과, 미리 셀 단위로 분리하여 강화 공정을 거친 강화 글라스를 OCA(Optically Clear Adhesives)로 부착함으로써[도 1의 (다)], 데코레이션이 형성된 커버 윈도우를 제작한다[도 1의 (라)].
그러나 이렇게 형성된 커버 윈도우는 몇 가지 문제점을 갖고 있는데, PET와 같은 광투과율이 낮은 비산방지필름을 채용함으로써 도 1의 (라)에서처럼 디스플레이 패널 부위(도 1의 (라) "A" 영역)에서 구현된 이미지가 선명하지 못하게 되는 치명적인 단점을 갖는다. 게다가 일반적으로 사용되는 75 μm 두께의 PET 필름에서는 광투과율이 3~10% 낮아짐으로써 사용자에게 어두운 화면을 제공하게 되며, 밝기를 보충하기 위해서는 전력을 더 소비해야 하는 문제점도 내포하고 있다.
또한, 데코레이션 커버 윈도우를 제작하기 위하여 OCA로 비산방지필름과 강화 유리를 접합하는 공정이 필연적으로 수반되기 때문에 가격이 높아지고 수율이 낮아지게 되며, 열팽창률을 비롯하여 물성이 다른 비산방지필름과 강화 유리를 함께 사용함으로써 커버 윈도우의 중요한 지표 중의 하나인 치수안정성이 떨어지고, 셀 단위로 커버 윈도우를 제작하여야 하는 문제점이 상존하고 있다.
한편, 통상의 커버 윈도우에는 불투명한 외곽디자인을 형성하기 위해 후막의 인쇄층이 형성되며, 외부로부터의 스크래치를 방지하기 위해 강화 유리를 사용하는바, 윈도우 일체형 터치스크린은 후막의 인쇄층 위에 투명전극과 금속전극으로 구성된 터치센서를 형성하게 되는데, 이에 따른 투명전극 증착 조건의 제한으로 막의 비저항은 높고 투과도는 낮게 되며, 단선의 치명적인 결함을 갖게 된다(특허문헌 4).
그러므로 본 발명자들은 상기 선행기술의 문제점을 해결하기 위해서는 비산방지필름을 배제한 채, 강화 유리에 데코레이션을 위한 다양한 패턴을 직접 형성하고, 데코레이션이 형성된 커버 윈도우의 단차를 줄이거나 제거하여 커버 윈도우 상에 터치 센서를 형성시킬 수 있으면, 광학적 투과율 및 치수안정성이 향상됨과 아울러 공정의 단순화를 도모하여 셀 단위가 아닌 시트 단위로 터치스크린패널을 양산할 수 있음에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
특허문헌 1. 공개특허공보 제10-2012-0139407호 특허문헌 2. 공개특허공보 제10-2011-0110559호 특허문헌 3. 공개특허공보 제10-2013-0008470호 특허문헌 4. 등록특허공보 제10-0994608호
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 광학적 투과율 및 치수안정성을 향상시키기 위하여 비산방지필름이 배제된 데코레이션 시트층을 포함하는 커버 윈도우, 상기 데코레이션 시트층 상에 단차를 제거하기 위한 평탄화층을 구비한 커버 윈도우, 이를 포함하는 터치스크린패널 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 비산방지필름이 배제된 강화 유리 상에 데코레이션 시트층을 포함하는 커버 윈도우를 제공한다.
상기 데코레이션 시트층은 UV 패턴층; 유전체 코팅층; 및 인쇄층;이 순차적으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 UV 패턴층은 액상의 UV(자외선) 경화형 수지로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 유전체 코팅층은 비전도성 유전체 물질이 단일층을 형성한 것을 특징으로 한다.
상기 유전체 코팅층은 굴절률이 상이한 2종의 비전도성 유전체 물질이 교대로 복수 개의 층을 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 굴절률이 상이한 2종의 비전도성 유전체 물질은 SiO2, TiO2, SiNx, Nb2O5, NaF, Na3AlF6, LiF, MgF2, CaF2, BaF2, LaF3, CeF, 및 Al2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 2종의 것을 특징으로 한다.
상기 인쇄층은 잉크층 또는 포토 블랙 매트릭스(BM) 층인 것을 특징으로 한다.
상기 데코레이션 시트층 상에 평탄화층이 추가로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 평탄화층은 포스포실리케이트 유리(PSG : phosphosilicate glass) 또는 UV 경화형 수지의 코팅층인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 커버 윈도우 상에 투명전극 및 신호전극을 포함하는 터치센서가 형성된 터치스크린패널을 제공한다.
상기 투명전극은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 탄소나노튜브, 그래핀, 은 나노와이어, 및 금속 메쉬로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 소재를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호전극은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 소재를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 i) 비산 방지 필름이 배제된 강화 유리를 준비하는 단계; ii) 상기 강화 유리 상에 직접 UV 패턴층, 유전체 코팅층 및 인쇄층을 순차적으로 형성하여 데코레이션 시트층이 구비된 커버 윈도우를 제작하는 단계; 및 iii) 상기 커버 윈도우 상에 투명전극 및 신호전극을 포함하는 터치센서를 형성하는 단계;를 포함하는 터치스크린패널의 제조방법을 제공한다.
상기 인쇄층은 실크 스크린 인쇄공정에 의하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 ii) 단계의 데코레이션 시트층 상에 평탄화층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 평탄화층은 포스포실리케이트 유리(PSG : phosphosilicate glass) 또는 UV 경화형 수지의 코팅층으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 비산방지필름 없이 강화유리 상에 직접 데코레이션을 수행함으로써 광학적 투과율 및 치수안정성이 향상된 데코레이션 시트층을 포함하는 커버 윈도우를 얻을 수 있고, 또한 상기 데코레이션 시트층 상에 평탄화층을 구비하여 단차를 제거함으로써 반도체 공정에서 터치센서의 제작이 용이할 뿐만 아니라, 셀 단위가 아닌 시트 단위로 터치스크린패널을 제조할 수 있으므로 공정 단가를 낮추어 양산에 기여할 수 있다.
도 1은 종래 데코레이션이 형성된 커버 윈도우의 제조 공정도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 비산방지필름이 배제된 강화 유리에 직접 데코레이션을 수행한 데코레이션 시트층이 포함된 커버 윈도우의 구조.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따라 제1 실시예로부터 제작된 커버 윈도우 상에 투명전극 및 신호전극을 포함하는 터치센서가 형성된 구조.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따라 제1 실시예로부터 얻은 데코레이션 시트층 상에 평탄화층을 더욱 포함하는 데코레이션 커버 윈도우의 구조.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따라 제3 실시예로부터 제작된 커버 윈도우상에 투명전극 및 신호전극을 포함하는 터치센서가 형성된 구조.
도 6은 본 발명에 의하여 시트 단위로 터치스크린패널의 제조가 가능한 대면적의 강화 유리에 직접 형성된 데코레이션 시트층을 포함하는 커버 윈도우 시트.
이하에서는 본 발명에 따른 비산방지필름이 배제된 데코레이션 커버 윈도우, 이를 포함하는 터치스크린패널 및 그 제조방법에 관하여 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 비산방지필름이 배제된 강화 유리에 직접 데코레이션을 수행한 데코레이션 시트층이 포함된 커버 윈도우의 구조를 나타낸 것이다. 상기 데코레이션 시트층에는 UV 패턴층, 유전체 코팅층 및 인쇄층이 순차적으로 형성되는 것인바, 먼저, 비산방지필름이 배제된 강화 유리에 사용자의 기호에 따라 헤어 라인(Hair line), 다이아몬드, 점 모양(Dot) 등의 UV 패턴층을 형성하여 외부로부터 빛이 조사될 때 빛을 산란시키는 역할을 수행한다. 이러한 UV 패턴층은 아크릴레이트계 등 액상의 UV(자외선) 경화형 수지를 사용하여 강화 유리 상에 UV 경화형 수지를 5~20 μm 두께로 균일하게 토출하고 헤어 라인(Hair line), 다이아몬드, 점 모양(Dot) 등의 패턴이 형성된 소프트 몰드(soft mold)로 찍어서 경화하여 소프트 몰드에 형성된 패턴을 강화 유리 상의 UV 경화형 수지로 전이하는 방법으로 형성할 수 있다.
이어서 UV 패턴층을 보호하고 빛의 산란도를 높여 다양한 색상을 구현할 수 있도록 UV 패턴층의 일면에 유전체 코팅층을 형성하는바, 상기 유전체 코팅층은 추후 형성되는 인쇄층의 색상에 따라 다르게 구성할 수 있는데, 인쇄층의 색상을 화이트, 블루, 핑크 등의 단색을 이용하여 구현할 경우에는 비전도성 유전체 물질을 이용하여 단일층으로 구성한다. 이때, 비전도성 유전체 물질로서는 실리카 산화물 등의 금속 산화물계, 실리카 질화물 등의 금속 질화물계 또는 마그네슘 불화물 등의 금속 불화물계 무기물이면 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, SiO2, TiO2, SiNx, 또는 Nb2O5를 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 유전체 코팅층은 추후 형성되는 인쇄층의 색상이 블랙이고 유전체 코팅층을 이용하여 색상을 변화시키고자 할 때는 굴절률이 상이한 2종의 비전도성 유전체 물질이 교대로 복수 개의 층을 이룰 수도 있다. 상기 굴절률이 상이한 2종의 비전도성 유전체 물질로서는 SiO2, TiO2, SiNx, Nb2O5, NaF, Na3AlF6, LiF, MgF2, CaF2, BaF2, LaF3, CeF, 및 Al2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 2종의 것을 사용할 수 있다. 이러한 유전체 코팅층은 상기 비전도성 유전체 물질을 사용하여 통상의 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온플레이팅법 등의 건식 코팅법, 또는 도공법과 같은 습식 코팅법에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 각 층의 두께는 원하는 색상 파장의 1/(4 x 굴절률)로 조절함으로써 간섭에 의한 색상을 구현할 수 있게 된다. 이 때, 유전체 코팅층은 디스플레이 패널 윈도우 부위에는 제거하고 베젤(Bezel)이 형성되는 부위 즉, UV 패턴이 구비된 위치에만 형성하도록 한다.
다음으로, 베젤을 형성하기 위하여 잉크층 또는 포토 블랙 매트릭스(BM) 층인 인쇄층을 형성하는데, 특히 포토 블랙 매트릭스 공정을 수행함으로써 추후 공정에서 형성되는 신호전극이 사용자의 시야에 들어오지 않도록 차폐하는 역할을 수행한다. 이러한 포토 블랙 매트릭스 층의 두께는 0.5~5 μm로 형성할 수 있으며, 1.5 μm 두께로 형성하는 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이 강화 유리 상에 데코레이션을 직접 수행하고, GFF 또는 On-cell, In-cell 등의 커버 글라스로 사용하기 위하여 셀로 분리하고, 제1 실시예로부터 제작된 커버 윈도우와 터치센서필름(또는 터치 글라스), 또는 커버 윈도우와 디스플레이 패널을 정렬하여 합지함으로써 터치스크린패널을 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따라 제1 실시예로부터 제작된 커버 윈도우 상에 투명전극 및 신호전극을 포함하는 터치센서가 형성된 구조를 나타낸 것이다. 상기 투명전극으로서는 인듐주석산화물(ITO : Indium Tin Oxide)을 사용하는 것이 일반적이나, 그 밖에 인듐아연산화물(IZO : Indium Zinc Oxide), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO : Indium Zinc Tin Oxide), 카드뮴주석산화물(CTO : Cadmium Tin Oxide), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 탄소나노튜브, 그래핀, 은 나노와이어, 및 금속 메쉬로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 소재를 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 신호전극은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 소재를 바람직하게 사용할 수 있다. 데코레이션 시트층 상에 ITO 등의 투명전극을 배치하여 터치 노드를 형성하고 투명전극에 의하여 감지된 터치신호를 콘트롤러 및 구동 칩에 전달하기 위한 신호전극을 배치하는데, 이는 통상의 터치센서 제작 공정에 의하여 수행될 수 있으며, 신호전극은 포토 블랙 매트릭스 상에 위치시킴으로써 사용자에게 신호전극이 시인되지 않도록 차폐시킨다.
이상과 같이 본 발명에서는 i) 비산 방지 필름이 배제된 강화 유리를 준비하는 단계; ii) 상기 강화 유리 상에 직접 UV 패턴층, 유전체 코팅층 및 인쇄층을 순차적으로 형성하여 데코레이션 시트층이 구비된 커버 윈도우를 제작하는 단계; 및 iii) 상기 커버 윈도우 상에 투명전극 및 신호전극을 포함하는 터치센서를 형성하는 단계;를 포함하는 터치스크린패널의 제조방법을 제공한다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따라 제1 실시예로부터 얻은 데코레이션 시트층 상에 평탄화층을 더욱 포함하는 데코레이션 커버 윈도우의 구조를 나타낸 것이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 제3 실시예에서는 인쇄층인 포토 블랙 매트릭스 층을 실크 스크린 인쇄공정에 의하여 형성할 수 있는데, 실크 스크린 인쇄공정을 이용하여 베젤을 형성하는 경우에는 잉크 두께가 10 μm 이상의 후막이 되므로 터치필름(또는 터치 글라스) 또는 디스플레이 패널과의 합지를 원활하게 하기 위하여 데코레이션 시트층 상에 평탄화층을 추가로 형성한다. 상기 평탄화층은 포스포실리케이트 유리(PSG : phosphosilicate glass) 또는 UV 경화형 수지의 코팅층으로 형성될 수 있다. 이러한 평탄화층을 형성하기 위한 방법으로서는 일반적인 스핀 코팅법을 이용할 수 있으나, 평탄화도를 더욱 높이기 위해서는 라미네이션 방법을 이용하는 것이 더욱 바람직하다. 즉, UV 경화형 수지를 데코레이션 시트 상에 토출하고 평평한 플렉시블 기판을 이용하여 UV 경화형 수지를 균일하게 도포시킨 후 경화시킴으로써 평탄화층을 구현할 수 있으며, 이에 따라 데코레이션 상의 단차를 제거할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따라 제3 실시예로부터 제작된 커버 윈도우상에 투명전극 및 신호전극을 포함하는 터치센서가 형성된 구조를 나타낸 것인바, 평탄화층이 구비된 커버 윈도우 상에 제2 실시에와 동일한 방법에 의하여 터치센서를 집적한다.
도 6에는 본 발명에 의하여 시트 단위로 터치스크린패널의 제조가 가능한 대면적의 강화 유리에 직접 형성된 데코레이션 시트층을 포함하는 커버 윈도우 시트를 나타내었다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 비산방지필름 없이 강화유리 상에 직접 데코레이션을 수행함으로써 광학적 투과율 및 치수안정성이 향상된 데코레이션 시트층을 포함하는 커버 윈도우를 얻을 수 있고, 또한 상기 데코레이션 시트층 상에 평탄화층을 구비하여 단차를 제거함으로써 반도체 공정에서 터치센서의 제작이 용이할 뿐만 아니라, 셀 단위가 아닌 시트 단위로 터치스크린패널을 제조할 수 있으므로 공정 단가를 낮추어 양산에 기여할 수 있다.

Claims (16)

  1. 비산방지필름이 배제된 강화 유리 상에 데코레이션 시트층을 포함하는 커버 윈도우로서,
    상기 데코레이션 시트층은 UV 패턴층;
    비전도성 유전체 물질이 단일층을 형성하거나 또는 굴절률이 상이한 2종의 비전도성 유전체 물질이 교대로 복수 개의 층을 이루는 유전체 코팅층; 및
    인쇄층;이 순차적으로 형성된 것을 특징으로 하는 커버 윈도우.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 UV 패턴층은 액상의 UV(자외선) 경화형 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 커버 윈도우.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 굴절률이 상이한 2종의 비전도성 유전체 물질은 SiO2, TiO2, SiNx, Nb2O5, NaF, Na3AlF6, LiF, MgF2, CaF2, BaF2, LaF3, CeF, 및 Al2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 2종의 것을 특징으로 하는 커버 윈도우.
  7. 제1항에 있어서, 상기 인쇄층은 잉크층 또는 포토 블랙 매트릭스(BM) 층인 것을 특징으로 하는 커버 윈도우.
  8. 제1항에 있어서, 상기 데코레이션 시트층 상에 평탄화층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 커버 윈도우.
  9. 제8항에 있어서, 상기 평탄화층은 포스포실리케이트 유리 또는 UV 경화형 수지의 코팅층인 것을 특징으로 하는 커버 윈도우.
  10. 제1항, 제3항 및 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항의 커버 윈도우 상에 투명전극 및 신호전극을 포함하는 터치센서가 형성된 터치스크린패널.
  11. 제10항에 있어서, 상기 투명전극은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 탄소나노튜브, 그래핀, 은 나노와이어, 및 금속 메쉬로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 소재를 사용하는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널.
  12. 제10항에 있어서, 상기 신호전극은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 소재를 사용하는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널.
  13. i) 비산 방지 필름이 배제된 강화 유리를 준비하는 단계;
    ii) 상기 강화 유리 상에 직접 UV 패턴층, 비전도성 유전체 물질이 단일층을 형성하거나 또는 굴절률이 상이한 2종의 비전도성 유전체 물질이 교대로 복수 개의 층을 이루는 유전체 코팅층 및 인쇄층을 순차적으로 형성하여 데코레이션 시트층이 구비된 커버 윈도우를 제작하는 단계; 및
    iii) 상기 커버 윈도우 상에 투명전극 및 신호전극을 포함하는 터치센서를 형성하는 단계;를 포함하는 터치스크린패널의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 인쇄층은 실크 스크린 인쇄공정에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 ii) 단계의 데코레이션 시트층 상에 평탄화층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 평탄화층은 포스포실리케이트 유리(PSG : phosphosilicate glass) 또는 UV 경화형 수지의 코팅층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널의 제조방법.
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