KR101559333B1 - 시인성이 향상된 터치패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시인성이 향상된 터치패널에 관한 것으로, 더욱 바람직하게는 PET 필름층과 1층의 언더코팅층의 굴절률 차이를 0.05~0.1인 구조를 통해 터치패널의 패턴 시인성을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.
그 구성은 터치패널의 시인성을 향상시키기 위한 구성으로, 투명한 PET 필름층(2)의 하부에 습식으로 하드코팅층(1)을 형성하고, 상기 PET 필름층(2)의 상부에는 습식 또는 건식으로 언더코팅층(3)을 1층으로 형성한 후, 상기 언더코팅층(3)의 상부에 투명도전막층(4)을 적층되게 구비하여, 상기 PET 필름층(2)과 언더코팅층(3)간의 굴절률 차이가 0.05~0.1이 되게 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

시인성이 향상된 터치패널{Touch panel with improved visibility}

본 발명은 시인성이 향상된 터치패널에 관한 것으로, 더욱 바람직하게는 PET 필름층과 1층의 언더코팅층의 굴절률 차이를 0.05~0.1인 구조를 통해 터치패널의 패턴 시인성을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

이동통신 및 전자기기의 발달과 더불어 핸드폰, PDA, 네비게이션과 같은 전자정보 단말기는 단순한 문자 정보의 표시 수단에서 더 나아가 오디오, 동영상, 무선 인터넷 웹 브라우저 등과 같은 더욱 다양하고 복잡한 멀티미디어 제공 수단으로 그 기능을 확대해 나가고 있다.

이러한 이유로 제한된 전자정보 단말기의 크기 내에서 더욱 큰 디스플레이 화면의 구현이 요구되고 있고 이에 따라 터치스크린 표시장치가 각광받고 있다.

터치스크린 표시장치는 액정디스플레이, PDP 등과 같은 디스플레이 패널 상에 터치패널을 적층 결합하여 사용자가 표시장치를 보면서 스크린을 가압하면 그에 상응하는 신호가 출력되어 목적하는 화면을 표시해 줄 수 있게 된다.

이처럼, 터치스크린 표시장치는 스크린(screen)과 좌표 입력 수단을 통합함으로써 종래 키입력 방식에 비하여 공간을 절약할 수 있는 이점이 있고, 터치스크린 표시장치가 적용된 전자 정보 단말기는 스크린 사이즈(size) 및 사용자의 편의성을 더욱 증대시킬 수 있어 이러한 방식의 사용이 증가되고 있는 추세이다.

최근 들어 사용량과 적용범위가 확대되고 있는 모바일 기기나 네비게이션과 같은 소형 휴대용 기기에는 저항막 방식 및 디지털 정전용량 방식의 터치 패널이 널리 적용되어 지고 있다. 특히 저항막 방식은 동작 구현이 용이하고 제조비용이 적게 들어 일반적인 터치 휴대폰과 네비게이션 기기에 많이 사용되어 지고 있으나, 기존 터치패널의 터치 방법인 탭(Tab) 및 드래그(Drag)만 할 수 있는 단순 동작에서 벗어나 다양한 방식의 멀티 터치 구현이 용이한 정전용량 방식의 터치 패널이 최근 스마트폰 및 프리미엄급 모바일 기기의 디스플레이 탑재가 확대되고 있다.

정전용량 방식의 터치 패널은 터치 패턴층을 포함하고 있으며, 상기 터치 패턴층은 외부의 물리적 접촉에 대응하여 전기적 신호를 발생시키는 역할을 하는데, 정전용량방식의 터치 패널에 사용되는 투명 도전성 필름의 경우, 가시광 투과율이 높고 투과착색이 낮아 투명 전극패턴 에칭 공정 후 생성되는 투명 전극 패턴의 시인성이 양호하여야 한다.

특히, 정전용량방식의 터치 패널에 사용되는 투명 도전성 필름은 디스플레이 되는 화면의 색상을 왜곡 없이 표현하기 위해 투과착색이 낮아야 하며, 터치 패널 제품 구조상 투명 전극 패턴 에칭 공정 후 생성된 패턴의 시인성이 좋아야 한다. 낮은 투과 착생성과 높은 패턴의 시인성을 얻기 위해서는 패턴이 투과되어 눈에 보이는 것을 최소화시켜야 하며, 이를 위해 반사되는 빛의 양을 줄이고 투과량을 증대시키는 적층구조가 필요하다.

그러나, 기존 터치 패널에 사용되는 투명 도전성 필름은 일반적으로 전기 저항막 방식에 적합한 가시광 투과율을 가지고 있다. 이를 극복하기 위한 다층 구조의 필름의 경우 투과율을 향상시키고 고온, 고습(150℃, 90%습도) 및 열충격에 대한 내구성 및 저항 안정성을 확보한 경우도 있으나, 다층막의 적층에 따른 생산시간 증가로 인해 제조비용이 많이 드는 문제점이 있다.

상기 문제를 해결하기 위해 종래에는 투명 기재의 굴절률 보다는 크고 투명 도전층 보다는 작은 굴절률을 갖는 중간층을 형성하여 투과광의 색차계 b*값을 줄여 투과색이 황색 및 갈색으로 변하는 문제는 해결하였으나, 정전용량 방식에 사용할 수 있는 고 투과율을 가진 도전성 적층 필름을 제작하지 못하였다.

또한, 고 투과율을 가지는 도전성 적층 필름을 제작하기 위한 또 다른 종래의 기술은, 고굴절률과 저굴절률의 산화물막을 형성하는 도전성 적층 필름의 중간층을 형성하는 과정에서 건식 프로세스로서 물리적 증기 증착법(PVD; physical vapor deposition)중 스퍼터링(Sputtering)으로 성막하는 방법을 제안하여 투과율을 향상시키고 내구성을 향상시켰다. 그러나 고굴절률과 저굴절률을 가진 2층의 금속 및 무기산화물을 스퍼터링 방법으로 형성하여 장시간의 성막 시간이 필요해 롤투롤(roll-to-roll) 방식의 연속생산 공정에서는 제조비용이 많이 필요한 문제점을 역시 해결하지 못하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 터치스크린 패널(TSP)에 사용할 수 있게 패턴화 된 투명도전막으로부터 터치를 인식할 대 시인성을 줄여줄 수 있도록 함을 목적으로 한다.

즉, 패턴화된 투명전도막은 육안으로 보여 디스플레이(display)로 사용 시 선명한 화질을 볼 수 없는데, 본 발명은 이러한 이유로 언더코팅층을 사용하여 PET필름과의 굴절률 차이를 05~1.0을 하여 시인성을 향상시키도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.

그뿐만 아니라 언더코팅층의 굴절률 조정이 용이하게 하기 위하여 유기물에 무기물인 실리카(SiO₂)를 10~30% 조정하여 굴절률 조정이 용이한 유무기 복합층으로 코팅함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 1에 나타내는 바와 같이, 터치패널의 시인성을 향상시키기 위한 구성으로, 투명한 PET 필름층(2)의 하부에 습식으로 하드코팅층(1)을 형성하고, 상기 PET 필름층(2)의 상부에는 습식 또는 건식으로 언더코팅층(3)을 1층으로 형성한 후, 상기 언더코팅층(3)의 상부에 투명도전막층(4)을 적층되게 구비하여, 상기 PET 필름층(2)과 언더코팅층(3)간의 굴절률 차이가 0.05~0.1이 되게 형성하여 반사되는 파장이 λ/4 차이가 나게 하여 상쇄간섭을 일으켜 시인성을 향상시키도록 구성하고;
상기 언더코팅층(3)의 굴절률 조정이 용이하게 하기 위하여 유기물에 무기물인 실리카(SiO₂)를 10~30% 조정하여 굴절률 조정이 용이하도록 구성하며;
상기 투명도전막층(4)과 언더코팅층(3)간의 400~700nm 구간의 반사율 절대값 차이 평균이 0.8%이하가 되도록 구성하고;
상기 하드코팅층(1)은 굴절률이 1.5~1.55이고 두께는 1~5㎛이며, 상기 PET 필름층(2)은 굴절률이 1.6~1.65이고 두께는 50~200㎛이며, 상기 언더코팅층(3)은 굴절률이 1.5~1.55이고 두께는 20~40nm이며, 상기 투명도전막층(4)은 굴절률이 1.9~2.1이고 두께는 16~26nm이며;
상기 언더코팅층(3)은 SiO_x, SiN_x, Nb₂O₅ 의 저굴절률층이 적층되도록 구성되고, 상기 투명도전막층(4)은 In₂O₃에 SnO₃ 가 첨가되어 있는 것을 특징으로 한다.

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상기와 같은 특징을 갖는 본 발명은 종래와 같이 ITO패턴 시인성을 줄이기 위하여 언더코팅층을 2개의 층으로 형성하지 않고 1개의 층으로 형성하여 언더코팅층과 PET필름 층간의 굴절률 차이가 0.05~0.1이 되게 구성함으로써, ITO패턴의 시인성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그뿐만 아니라 투명도전막층과 언더코팅층간의 400~700nm 구간의 반사율의 절대값 차이의 평균이 0.8%이하가 되게 구성함으로써, ITO패턴의 시인성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 시인성이 향상된 터치패널을 나타낸 모식적 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 빛의 간섭을 나타낸 개략적인 파형도이다.
도 3은 본 발명에 따른 반사율을 나타낸 개략적인 모식도이다.

하, 본 발명에 따른 시인성이 향상된 터치패널에 대한 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 터치패널은 종래에 사용하는 터치패널보다 시인성을 향상시킨 구성으로, 도 1에 나타내는 바와 같이, PET 필름층(2)의 위에 언더코팅층(3)을 1개 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

즉, 투명한 재질의 PET 필름층(2)의 하부에 습식으로 하드코팅층(1)을 형성하고, 상기 PET 필름층(2)의 상부에는 습식 또는 건식으로 언더코팅층(3)을 1층으로 형성한 후, 언더코팅층(3)의 상부에 투명도전막층(4)을 적층되게 구비한다. 이때 하드코팅층(1)은 습식으로 하고, 언더코팅층(3)은 습식과 건식 모두 가능하다.

상기와 같이 본 발명은 언더코팅층(3)을 PET 필름층(2)에 1개만 형성하여도 기존에 구성된 2개의 언더코팅층을 구성한 것보다 시인성을 향상시킬 수 있는 구성이다.

즉, 본 발명은 언더코팅층(3)을 1개 형성하는 대신에 PET 필름층(2)과 언더코팅층(3) 간의 굴절률을 0.05~0.1인 구조를 형성함으로써 시인성이 향상되는 것이다.

그뿐만 아니라 1개의 언더코팅층(3)에 대한 굴절률의 조정이 용이하게 하기 위하여 유기물에 무기물인 실리카(SiO₂)를 10~30% 조정하여 굴절률 조정이 용이한 유무기 복합층으로 구성한 것이다.

즉, PET필름 상에 습식으로 언더코팅층(3)을 형성할 때, 무기물인 SiO₂를 10~30% 조정하여 굴절률 조정이 용이하게 한다. ITO 박막 두께와 굴절률 변화에 따라 달라지는 시인성 문제를 SiO₂에 의한 굴절률 조정으로 시인성 향상에 도움이 된다.

투명도전막과 투명도전막 에칭면의 반사율 차이를 최소화하기 위해서는 PET필름과 투명도전막 사이의 언더코팅층(3)의 굴절률과 코팅 두께를 조절하는 방법 있다.

현재 터치패널에 사용되는 투명도전막은 종류에 따라서 270 ohm/sq, 150 ohm/sq, 100 ohm/sq등 용도에 따라서 투명도전막의 저항 및 두께가 조금씩 차이가 있지만, 투명도전막의 모든 저항대에 적용 가능한 언더코팅층(3)을 코팅하기 위해 언더코팅층(3)의 두께는 일정하게 유지하고 언더코팅층(3)의 실리카량의 비중을 조절하여 반사율을 조정하고 있다.

그리고 투명도전막층(4)과 1개의 언더코팅층(3) 간의 400~700nm구간의 반사율의 절대값 차이의 평균이 0.8%이하가 되도록 구성함으로써 종래의 터치패널보다 시인성을 향상시킬 수 있도록 구성한 것이다.

즉, 반사율 절대값의 차이는 패턴화된 ITO와 ITO 막의 반사율이고, 빛은 파장성을 갖고 있으며 패턴화된 ITO와 ITO 막 각각에서 반사된 파장이 중첩되었을 때 상쇄되지 않으면 육안으로 보이게 된다. 따라서 상쇄되는 값이 0에 가까워야지 시인성이 좋아진다. 그리고 400~700nm 파장 각각의 속도가 다르므로 반사율 절대값 차이가 0%가 될 수는 없다. 그러므로 평균으로 0.8%의 반사율 차이가 나와야 한다.

이와 같이 본 발명은 PET 필름층(2)에 1개의 언더코팅층(3) 만을 구성함으로써, 시인성이 향상되는 구성을 보다 구체적으로 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 터치패널을 구성한 언더코팅층(under coating layer: 인덱스매칭층을 칭함)(3)은, 패턴화된 투명도전막층(4)에 시인성을 줄이기 위해 필수적으로 형성되는 구성이다.

그리고 투명도전막층(4)은 ITO를 말하는 것이며, In₂O₃에 SnO₃ 도핑(첨가)되어 있는 물질로써, 굴절률은 1.9~2.1이고, 두께는 16~26nm이다.

또, PET 필름층(2)은 굴절률 1.6~1.65이고, 두께는 50~200㎛이다.

또, PET 필름층(2)의 상부측에 형성되는 1층 언더코팅층(3)은 SiO_x, SiN_x, Nb₂O₅,등의 저굴절률층으로 구성되어 특정 파장대의 빛을 투과 혹은 반사를 제어할 수 있는 구성으로, 굴절률 1.5~1.55, 두께 20~40nm이다.

그리고 하드코팅층(1)은 아크릴계 물질(UV Resin)로 이루어지는 구성으로, 굴절률 1.5~1.55이고, 두께는 1~5㎛이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 반사율을 제어하는 방법은 각 층의 두께와 굴절률에 관계가 있는 것으로, 1층의 언더코팅층(3)의 굴절률과 두께 변화로 반사율을 제어할 수 있는 것이다.

상기와 같이 반사율이 제어되는 이론적인 방법에 대하여 도 2에 의거하여 설명하면 다음과 같다. 빛은 2개 파장이 간섭을 일으키게 되면 보강간섭, 상쇄간섭을 일으켜 파장이 증가 혹은 감소 된다.

그리고 도 3에 나타내는 바와 같이, R1에서 반사되는 파장과 R2에서 반사되는 파장(λ)이 λ/4 차이가 나면, 상쇄간섭을 일으켜 시인성을 줄이는 원인이 된다.(막의 굴절률 차이로 파장 속도가 변하게 되고 투명도전막층(4)과 언더코팅층(3)의 두께만큼 파장 이동거리가 변화하게 되고, 이 두 가지를 적절하게 조합하여 파장을 상쇄시킨다. △R=ㅣR1-R2ㅣ=0에 가까워야 패턴이 보이지 않음.)

즉, 굴절률이 0.05이하 혹은 0.1 이상이 된다면 막에서의 빛의 굴절률이 변화하게 되고 반사되는 빛이 λ/4 차이가 나지 않게 되어 시인성에 문제점을 보이게 된다.

또한, 언더코팅(Under coating)층(3)이 많으면 효과를 극대화 할 수 있지만, 제조 공정이 늘어나게 되는 단점이 있다. 본 발명은 ITO PET 필름층(2)과 언더코팅(under coating)층(3) 간의 굴절률과 두께를 감안해 이를 개선한 것이다.

그리고 전술한 바와 같이, 본 발명의 PET필름층의 굴절률이 1.6~1.65이고, 언더코팅층의 굴절률이 1.5~1.55로서, 두 층간의 굴절률의 차이가 0.5~1.0이 되기 때문에 터치패널의 시인성이 향상되는 것이다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명이 비록 한정된 실시 예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

1. 하드코팅층 2. PET 필름층
3. 언더코팅층 4. 투명도전막층

Claims (3)

1. 투명한 PET 필름층(2)의 하부에 습식으로 하드코팅층(1)을 형성하고, 상기 PET 필름층(2)의 상부에는 습식 또는 건식으로 언더코팅층(3)을 1층으로 형성한 후, 상기 언더코팅층(3)의 상부에 투명도전막층(4)을 적층되게 구비하여, 상기 PET 필름층(2)과 언더코팅층(3)간의 굴절률 차이가 0.05~0.1이 되게 형성하여 반사되는 파장이 λ/4 차이가 나게 하여 상쇄간섭을 일으켜 시인성을 향상시키도록 구성하고;
   상기 언더코팅층(3)의 굴절률 조정이 용이하게 하기 위하여 유기물에 무기물인 실리카(SiO₂)를 10~30% 조정하여 굴절률 조정이 용이하도록 구성하며;
   상기 투명도전막층(4)과 언더코팅층(3)간의 400~700nm 구간의 반사율 절대값 차이 평균이 0.8%이하가 되도록 구성하고;
   상기 하드코팅층(1)은 굴절률이 1.5~1.55이고 두께는 1~5㎛이며, 상기 PET 필름층(2)은 굴절률이 1.6~1.65이고 두께는 50~200㎛이며, 상기 언더코팅층(3)은 굴절률이 1.5~1.55이고 두께는 20~40nm이며, 상기 투명도전막층(4)은 굴절률이 1.9~2.1이고 두께는 16~26nm이며;
   상기 언더코팅층(3)은 SiO_x, SiN_x, Nb₂O₅ 의 저굴절률층이 적층되도록 구성되고, 상기 투명도전막층(4)은 In₂O₃에 SnO₃ 가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 시인성이 향상된 터치패널.
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