KR101642002B1 - 터치패널 센서시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시인성 및 전기적 특성이 개선된 터치패널 센서시트 기재층; 상기 기재층의 깊이 방향으로 구현되는 음각패턴; 및 상기 음각패턴에 충진되는 전도성페이스트;를 포함하며, 상기 음각패턴의 하부의 폭이 상부의 폭 이하로 구현되는 것을 특징으로 한다.

Description

터치패널 센서시트{Touch Panel Sensor Sheet}

본 발명은 터치패널 센서시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시인성 및 전기적 특성이 향상된 터치패널 센서시트에 관한 것이다.

최근 다양한 전자 제품에 대한 수요가 급증하면서, 인체의 피부나 스타일러스(stylus) 도구와 같은 입력 장치를 통해 전기적 신호를 발생시킬 수 있는 터치 패널에 대한 수요 역시 급증하는 추세이다. 특히, 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 첨단 전자 기기들이 급격하게 발달하면서 투명 전극을 활용한 터치 패널에 대한 수요가 급증하고 있다.

이와 같은 터치 패널은 크게 저항막 방식의 터치 패널과 정전 용량 방식의 터치 패널로 구분될 수 있다. 저항막 방식의 터치 패널은 입력 장치의 압력에 의하여 유리와 전극이 단락되어 위치가 검출된다. 정전 용량 방식의 터치 패널은 손가락이 접촉했을 때 전극 사이의 정전 용량이 변화하는 것을 감지하여 위치가 검출된다.

종래에는 터치 패널을 제조하기 위한 투명 전극 물질로 ITO(Indium Tin Oxide)가 주로 사용되었으나, 희토류 금속인 인듐을 포함하고 있어 그 양이 많지 않아 단가가 높아 생산 비용이 높아지는 문제가 있어 왔으며, 옥사이드 계열의 깨지기 쉬운(brittle) 재질이기 때문에 플렉서블 디스플레이(flexible display)에 적합하지 않다는 문제점이 있어왔다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 ITO 대체 소재로, 나노와이어, 메탈메쉬, 전도성 고분자, 그래핀, CNT 등이 개발되고 있으며, 이 중에서도 제조단가 및 생산성 측면에서 메탈메쉬가 가장 주목받고 있다.

메탈메쉬는 양각 또는 음각 패턴으로 형성되는데, 음각패턴의 메탈메쉬는 양각의 메탈메쉬보다 제조가 용이하고, 시트의 두께를 줄일 수 있다는 장점을 가지고 있어 현재 터치패널 기술분야에서 핵심기술로 부각되고 있다.

다만, 이러한 음각패턴의 메탈메쉬는 미세한 선폭으로 구현되어, 모아레 현상, 시인성등의 광학적인 문제점을 가지고 있어 이를 해결하기 위한 기술 개발이 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은 시인성 및 전기적 특성이 향상된 터치패널 센서시트를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적 달성을 위해 본 발명의 터치패널 센서시트는 기재층; 상기 기재층의 깊이 방향으로 구현되는 음각패턴; 및 상기 음각패턴에 충진되는 전도성페이스트;를 포함하며, 상기 음각패턴의 하부의 폭이 상부의 폭 이하로 구현된다.

일실시예로, 상기 음각패턴의 하부면과 측면이 둔각을 이룰 수 있다.

다른 일실시예로, 상기 음각패턴의 하부면과 측면이 이루는 경사각도(θ)는 92° 내지 98°이거나, 94° 내지 98°의 범위를 가질 수 있다.

또 다른 일실시예로, 상기 음각패턴의 단면 형상이 등변 사다리꼴 형상일 수 있다.

또 다른 일실시예로, 상기 전도성 페이스트는 직경이 다른 2종의 구형의 금속입자를 포함하고, 상기 구형의 금속입자 중, 직경이 큰 구형 금속입자 상부에 직경이 작은 구형 금속입자가 적층된 구조를 가질 수 있다.

본 발명은 터치패널 센서시트의 음각패턴 하부의 폭을 상부의 폭 이하로 구현하여 시인성 및 전기적 특성을 향상시켰다.

또한, 직경이 다른 2종의 구형의 금속입자를 충진시켜 터치패널 센서시트의 전기적 특성을 더욱더 향상 시켰다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 터치패널 센서시트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 터치패널 센서시트의 시인성 개선에 대한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예로 직경이 다른 2종의 구형 금속입자를 충진시킨 터치패널 센서시트의 단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "특징으로 한다", "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 터치패널 센서시트(100)에 대한 단면도이다.

본 발명에서 터치패널 센서시트(100)는 터치패널 디바이스에 사용되는 터치 감지용 시트를 말하며, 여기에서 말하는 시트는 부품의 단위요소를 위한 용어 일뿐 소재의 제한이나 기능적인 제한을 의미하는 것은 아님에 유의 하여야 한다.

본 발명에서 기재층(200)은 유리, 석영, 수지 및 이와 유사한 성질을 가지는 소재로 이루어질 수 있으며, 통상의 베이스 기판으로 통용되는 모든 소재 또는 복합소재가 본 발명의 기재층(200)으로 사용 가능하다. 기재층(200)은 음각패턴(300)이 용이하게 형성되고, 플렉서블한 전자기기에 적용하기 위해서 투명한 고분자 수지 소재가 바람직하다.

본 발명에서 음각패턴(300)은 기재층(200)의 깊이 방향으로 형성되는데, 식각, 에칭, 롤임프린트등의 공지된 기술이 적용될 수 있다. 음각패턴(300)은 양각패턴에 비해 시트의 두께를 줄일 수 있으며, 패턴 형성 공정이 보다 용이하여 대량생산에 있어 유리한 장점을 가지고 있다.

본 발명에서 전도성 페이스트(600)는 바인더(500) 및 전도성 소재(400)를 포함하는 것을 말하며, 전도성 잉크, 도전성 페이스트 등 명칭에 관계없이 전기적인 전도성 역할을 하는 공지된 소재를 모두 포함된다.

전도성 소재(600)는 금속입자, 유기금속입자, 나노와이어, 그래핀, 탄소나노튜브, 전도성고분자 및 이들의 복합소재 등 전도성 페이스트(600)에 사용되는 공지된 모든 전도성 소재(400)를 포함한다.

바인더(500)는 그 용어에 관계 없이, 전도성 소재(400)가 분산되어 전도성 페이스트(600)의 틀을 갖추게 하는 고분자 수지, 전도성 소재(400)의 분산성 확보하기 위한 계면활성제 계통의 분산제, 레진의 점도, 흐름성등을 개선하기 위한 첨가제, 용제 등, 전도성 소재(400)를 제외한 모든 성분을 의미한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치패널 센서시트(100)는 기재층(200)의 깊이 방향으로 형성된 음각패턴(300)의 하부 폭(D2)이 상부 폭(D1) 미만으로 형성된다.

또한, 음각패턴(300)의 하부면(301)과 측면(302)이 이루는 경사각도(θ)는 둔각을 이룰 수 있다. 본 발명에서 둔각이란, 90°보다 큰 각도를 의미한다.

음각패턴(300)의 경사각도(θ)가 90°보다 큰 각을 이룰 경우에는 음각패턴(300)의 시인성이 개선된다. 시인성이란, 전도성 페이스트(600)가 충진된 음각패턴(300)이 눈에 시인되지 않는 정도를 말하는 것으로, 음각패턴의 폭이 작으면 작을수록 시인성은 좋아지게 된다. 통상 시인성은 수평한 센서시트를 45°정도로 바라 보았을 때의 눈에 시인되는 정도로 평가 된다.

도 2는 시인성이 개선되는 개념도로, 좌측의 그림은 경사각도(θ)가 90°인 일반적인 음각패턴(300)의 시인성을 나타낸 것이고, 우측의 그림은 경사각도(θ)가 90°이상인 본 발명의 음각패턴(300)의 시인성을 나타낸 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 음각패턴(300)의 시인성의 폭(d')은 통상의 음각패턴(300)의 시인성 폭(d)보다 시야로부터 연장된 선에 수직한 폭(c) 만큼 작아지게 되어 시인성이 개선되게 된다. 도 2의 이론적인 원리 뿐만 아니라, 실제 본 발명의 목적 범위 내에서 시인성을 테스트한 결과 시인성이 개선됨을 확인 하였다.

또한, 바람직하게는 음각패턴(300)의 하부면(301)과 측면(302)이 이루는 경사각도(θ)는 92° 내지 98°일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 94° 내지 98°일 수 있다.

하기의 [표 1] 및 [표 2]를 보면서 경사각도(θ)의 범위와 관련된 본 발명의 효과를 설명하고자 한다.

하기 [표 1]은 음각패턴(300)의 하부면(301)과 측면(302)이 이루는 경사각도(θ)의 변경에 따른 터치패널 센서시트(100)의 전기적 특성 변화를 측정한 결과 값이다. 모든 테스트의 조건을 동일하게 하고 경사각도(θ)만 달리하여 저항값을 측정 하였다. 음각패턴(300)은 등변 사다리꼴 형상이며, 전도성 페이스트의 충진은 스퀴즈 충진방식으로 진행하였다.

구분	음각패턴의 하부면과 측면이 이루는 경사각도(°)
	90.0	91	92	93	94	96	98	100
저항값(Ω)	106.5	106.0	100.1	100.5	100.1	100.5	101.0	103.6

상기 [표 1]을 보면, 음각패턴(300)의 하부면(301)과 측면(302)이 이루는 경사각도(θ)가 92°이상일 때 저항값이 큰 폭으로 하락하는 것을 알 수 있으며, 100°이상부터 저항값이 다소 증가함을 알 수 있다. 이 테스트 결과 값으로써 음각패턴(300)의 경사각도(θ)가 92°내지 98°이어야 스퀴즈의 가압력이 전도성 페이스트(600)에 전달되어 음각패턴(300) 내부에 밀도가 높은 충진이 이루어짐을 알 수 있다.

하기 [표 2]는 음각패턴(300)의 하부면(301)과 측면(302)이 이루는 경사각도(θ)에 따른 터치패널 센서시트(100)의 모아레 발생 범위를 측정한 결과 값이다. 본 테스트는 메쉬 구조를 가지는 2장의 터치패널 센서시트(100)로, 한장은 통상의 90°로 이루어진 음각패턴(300)의 센서시트(100)로, 다른 한장은 하기의 조건을 만족하는 센서시트(100)로 하여 모아레 발생 범위 테스트를 진행 하였다. 하기의 모아레 발생 범위는 한장의 센서시트를 고정하고 다른 한장의 센서시트를 회전시키면서 모아레가 최초 발생한 지점부터 모아레가 사라지기까지 회전시킨 각도 범위를 측정하였다.

구분	음각패턴의 하부면과 측면이 이루는 경사각도(°)
	90.0	91	92	93	94	96	98	100
모아레 발생 범위(°)	3.7	3.7	3.5	3.2	1.8	1.7	1.8	2.7

상기 [표 2]을 보면, 음각패턴(300)의 하부면(302)과 측면(301)이 이루는 경사각도(θ)가 94°미만일 때 모아레 발생 범위가 급격히 증가함을 알 수 있으며, 98°까지는 큰 변화 없이 유지됨을 알 수 있다.

따라서, 상기 [표 1] 및 [표 2]의 결과 값으로부터 도출할 수 있는 결론은, 저저항성을 유지할 수 있는 음각패턴(300)의 경사각도(θ)의 범위는 92° 내지 98°이며, 저저항성을 유지하면서 모아레 개선효과를 극대화 할 수 있는 음각패턴(300)의 경사각도(θ) 범위는 94° 내지 98°임을 알 수 있다.

본 발명은 음각패턴(300) 내부에 전도성 페이스트(600)가 충진된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전도성 페이스트(600)는 직경이 다른 2종의 구형의 금속입자를 포함할 수 있으며, 구형의 금속입자 중, 직경이 큰 구형 금속입자(401) 상부에 직경이 작은 구형 금속입자(402)가 적층될 수 있다. 본 발명에서 2종의 구형의 금속입자란, 금속입자의 소재 종류가 다른 경우 뿐만 아니라, 동일 소재로 직경이 다른 구형 금속입자도 포함된다.

구형의 금속입자는 Ag, Cu, Ni, Al, Co, Cr, Mn 및 이들의 복합체 등 다양한 금속입자를 사용할 수 있으며, 복합체에는 코어쉘(Core-Shell) 구조를 포함한다. 바람직하게는 Ag의 구형 입자가 사용될 수 있다.

직경이 큰 구형 금속입자(401)의 직경은 100 내지 300nm 일 수 있으며, 바람직하게는 150 내기 250nm 일 수 있다. 직경이 작은 구형 금속입자(402)의 직경은 20 내지 80nm 일 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 60nm 일 수 있다. 또한 직경이 작은 구형의 금속입자(402)는 직경이 큰 구형의 금속입자(401)들 사이의 공극 크기 이하가 바람직하다. 이때 직경이 작은 구형의 금속입자(402)가 직경이 큰 구형의 금속입자(401)들 사이에 들어가 금속입자들의 밀도를 높여 전기 전도성을 높일 수 있다.

직경이 큰 구형의 금속입자(401) 상부에 직경이 작은 구형 금속입자(402)가 적층된다는 것은 도 3과 같이, 직경이 큰 구형의 금속입자(401)가 음각패턴(300) 하부에 형성되고, 그 상부에 직경이 작은 구형입자(402)가 형성된다는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 직경이 큰 구형 금속입자(401)의 공극에 직경이 작은 구형의 금속입자(402)가 일부 스며드는 형태로 형성 될 수 있다. 이러한 적층구조는 2회의 충진공정으로 달성될 수 있다. 즉, 1회의 충진시에는 직경이 큰 구형의 금속입자(401)를 포함하는 페이스트를 충진하고, 2회에는 직경이 작은 구형 금속입자(402)를 포함하는 페이스트를 충진하여 적층구조를 형성 할 수 있다.

이러한 적층구조에 의해 형성된 음각패턴(300)은 금속입자들의 밀도가 높아지게 되어 전기적 특성이 향상된다. 하기 [표 3]은 전기적 특성이 향상 됨을 보여주는 테스트이다. 하기 테스트는 경사각이 90°와 96°인 음각패턴으로 진행하였으며, 96°인 음각패턴은 등변 사다리꼴로, 하기와 같이 금속입자의 사용예만 달리한 전도성 페이스트(600)로 진행 하였다.

구분	저항값
	경사각 90°일때	경사각 96°일때
200nm의 Ag 구형 입자 사용	104.5Ω	100.5Ω
200nm의 Ag 구형 입자에 50nm의 Ag 구형입자를 혼합하여 사용	86.2Ω	83.5Ω
200nm의 Ag 구형 입자의 상부에 50nm의 Ag 구형입자를 적층시켜 사용	82.7Ω	78.4Ω

상기 [표 3]과 같이 1종의 Ag 구형입자만 사용한 경우보다 크기가 다른 2종의 금속입자를 사용한 경우가 낮은 전기 저항값을 가지며, 크기가 다른 2종의 구형입자를 혼합하여 사용한 경우보다 적층하여 사용한 경우가 보다 낮은 저항값을 가짐을 알 수 있다.

또한, 상기 [표 1]에서 시험한 결과 값과 마찬가지로, 경사각을 가질 경우에 더낮은 저항값을 가진다는 것을 알 수 있다. 즉, 음각패턴(300)이 경사각을 가지면서 크기가 다른 2종의 구형 금속입자를 적층시켜 사용할 경우에 가장 낮은 저항값을 가짐을 확인 하였다.

본 발명의 터치패널 센서시트(100)는 터치패널 디바이스의 구성 부품으로 포함될 수 있다. 터치패널 디바이스는 OLED 디스플레이 패널(OLED Display Panel, PDP), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 음극선관(Cathode-Ray Tube, CRT) 및 PDP와 같은 디스플레이 장치에 구현되는 터치 감지용 디바이스를 말한다.

100 : 터치패널 센서시트 200 : 지재층
300 : 음각패턴 301 : 음각패턴 하부면
302 : 음각패턴 측면 400 : 전도성 소재
401 : 직경이 큰 금속입자 402 : 직경이 작은 금속입자
500 : 바인더 600 : 전도성 페이스트
D1 : 음각패턴 상부 폭 D2 : 음각패턴 하부 폭

Claims (7)

1. 기재층;
   상기 기재층의 깊이 방향으로 구현되는 음각패턴; 및
   상기 음각패턴에 충진되는 전도성페이스트;를 포함하며,
   상기 음각패턴의 하부의 폭이 상부의 폭 이하로 구현되며,
   상기 전도성 페이스트는 직경이 다른 2종의 구형의 금속입자를 포함하고,
   상기 구형의 금속입자 중, 직경이 큰 구형 금속입자 상부에 직경이 작은 구형 금속입자가 적층된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 터치패널 센서시트.
   
2. 청구항 1항에 있어서,
   상기 음각패턴의 하부면과 측면이 둔각을 이루는 것을 특징으로 하는 터치패널 센서시트.
   
3. 청구항 1항에 있어서,
   상기 음각패턴의 하부면과 측면이 이루는 경사각도(θ)는 92° 내지 98°인 것을 특징으로 하는 터치패널 센서시트.
   
4. 청구항 3항에 있어서,
   상기 음각패턴의 하부면과 측면이 이루는 경사각도(θ)는 94°내지 98°인 것을 특징으로 하는 터치패널 센서시트.
   
5. 청구항 1항에 있어서,
   상기 음각패턴의 단면 형상이 등변 사다리꼴 형상인 것을 특징으로 하는 터치패널 센서시트.
   
6. 청구항 1항 내지 청구항 5항 중 어느 한 항의 터치패널 센서시트를 포함하는 터치패널 디바이스
   
7. 삭제

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