KR101871527B1 - 터치 패널 - Google Patents

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KR101871527B1
KR101871527B1 KR1020137012941A KR20137012941A KR101871527B1 KR 101871527 B1 KR101871527 B1 KR 101871527B1 KR 1020137012941 A KR1020137012941 A KR 1020137012941A KR 20137012941 A KR20137012941 A KR 20137012941A KR 101871527 B1 KR101871527 B1 KR 101871527B1
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가즈키 에구치
게이타 무라카지
겐이치 모토야마
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닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤
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Abstract

투명 전극 패턴이 시인되는 것에 의한 표시 장치의 표시성 저하를 저감시킬 수 있는 정전 용량 방식의 터치 패널을 제공한다. 터치 패널 (1) 에 있어서, 제 1 투명 전극 (3) 과 제 2 투명 전극 (4) 상에 금속 산화물층 (5) 을 형성한다. 금속 산화물층 (5) 은, 식 M(OR)n (M 은 금속을, R 은 C1 ∼ C5 의 알킬기를, n 은 M 의 가수를 나타낸다) 의 금속 알콕사이드를, 식 M2(X)m (M2 는 금속을, X 는 염소, 질산, 황산, 아세트산, 옥살산, 술팜산, 술폰산, 아세토아세트산, 아세틸아세토네이트 또는 이들의 염기성염을, m 은 M2 의 가수를 나타낸다) 의 금속염의 존재하에 유기 용매 중에서 가수분해·축합하고, 추가로 석출 방지제를 첨가하여 얻어지는 코팅 조성물로 형성된다. 금속 알콕사이드는, 실리콘알콕사이드 또는 그 부분 축합물과 티탄알콕사이드의 혼합물이 바람직하다.

Description

터치 패널{TOUCH PANEL}
본 발명은, 터치 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정전 용량 방식의 터치 패널에 관한 것이다.
최근 스마트폰의 보급과 함께 휴대 전화의 표시 화면이 대형화되고 있다. 이것에 수반하여 디스플레이의 표시를 이용한 입력 조작이 가능한 터치 패널의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 터치 패널에 의하면, 압하 (押下) 식 스위치 등의 입력 수단이 불필요해지기 때문에 표시 화면의 대형화가 도모된다.
터치 패널은 손가락이나 펜 등이 접촉된 조작면의 접촉 위치를 검출한다. 이 기능을 이용하여 터치 패널은 입력 장치로서 사용된다. 접촉 위치의 검출 방식으로는, 예를 들어 저항막 방식이나 정전 용량 방식 등이 있다.
저항막 방식에서는 표면에 투명 전극이 형성된 2 장의 기판을 서로의 투명 전극이 대향하도록 이간하여 배치한다. 즉, 2 장의 기판을 필요로 하기 때문에 박형화가 곤란하다는 문제가 있다. 또, 이 방식에서는 일방의 기판을 누름으로써, 이 기판에 형성된 투명 전극과, 타방의 기판에 형성된 투명 전극을 쇼트시켜 압압 위치를 검출한다. 따라서, 손가락으로 눌리는 측의 기판에 마모 등이 생기기 쉽고, 터치 패널의 내구성을 저하시킨다는 문제도 있었다.
한편, 정전 용량 방식은 기판을 1 장으로 하여 박형화를 도모할 수 있기 때문에, 휴대 기기에 바람직한 방식이라고 할 수 있다.
특허문헌 1 에는 정전 용량 방식의 터치 패널이 개시되어 있다. 이 터치 패널에서는, X 방향의 좌표를 검출하기 위한 제 1 투명 전극과, Y 방향의 좌표를 검출하기 위한 제 2 투명 전극이 유전체인 유리를 개재하여 배치되어 있다. 구체적으로는, 1 장의 유리 기판의 일방의 면에 X 방향의 좌표를 검출하기 위한 전극이 복수 이간하여 배치되고, 타방의 면에 Y 방향의 좌표를 검출하기 위한 전극이 복수 이간하여 배치된다. 즉, 1 장의 기판에 각 투명 전극을 형성하는 구성으로 되어 있다.
또, 특허문헌 2 에는 다른 구성의 정전 용량 방식의 터치 패널이 개시되어 있다. 이 터치 패널에서는, 투명 기판의 일방의 면에 X 방향의 좌표를 검출하기 위한 제 1 투명 전극과, Y 방향의 좌표를 검출하기 위한 제 2 투명 전극을 배치하고, 각각의 교차부에 절연층을 개재시켜 도통하지 않도록 하고 있다. 이러한 구조에 의하면, 전극 형성을 기판의 양면에서 실시할 필요가 없어진다.
일본 공개특허공보 2003-173238호 일본 공개특허공보 2010-28115호
터치 패널은 액정 표시 장치 등의 표시 장치에 장착되어, 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 패널 기능이 부착된 표시 장치로서 사용된다. 터치 패널을 조작하는 사람은 터치 패널을 통해 표시 장치를 시인하기 때문에, 투명 전극에는 광의 투과 특성이 우수한 부재가 사용된다. 예를 들어, ITO (산화인듐주석 (Indium Tin Oxide) 등의 무기 재료가 사용되고 있다.
그러나, 정전 용량 방식의 터치 패널에 있어서는, ITO 등의 투명 전극의 형성 영역과 투명 전극이 형성되어 있지 않은 영역에서 반사율에 차가 생긴다. 이 때문에, 투명 전극의 패턴이 시인되어 버려 표시성을 저하시킨다는 문제가 있었다.
또, 종래의 터치 패널에서는 ITO 등의 투명 전극 상에 아크릴 재료로 이루어지는 아크릴층을 형성하는 기술이 알려져 있다. 이 아크릴층은 투명 전극을 보호하는 것을 목적으로 하고 있으며, 굴절률 특성에 대해서는 전혀 고려되어 있지 않다. 이 때문에, 아크릴층에 전극 패턴을 눈에 띄지 않게 하는 효과는 기대할 수 없다.
또, 아크릴층은 유기 재료 박막이므로 보호막으로서의 경도가 충분하지 않다. ITO 등의 투명 전극과의 밀착성도 약하고, 터치 패널의 신뢰성을 저하시키는 한 요인이 되고 있다. 또한, 아크릴층의 경우, 플렉소 인쇄 등의 인쇄 기술을 이용한 막 형성이 곤란하다. 그 때문에, 막 형성에 있어서는 공정이 복잡한 포토리소그래피 기술의 이용이 필요하다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 투명 전극 패턴이 시인되는 것에 의한 표시 장치의 표시성 저하를 저감시킬 수 있는 정전 용량 방식의 터치 패널을 제공하는 것에 있다.
또, 본 발명의 다른 목적은, 높은 경도와, 투명 전극과의 높은 밀착성과, 인쇄 기술을 이용한 성막이 가능한 막을 투명 전극 상에 형성하여 구성된 정전 용량 방식의 터치 패널을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은, 이하의 기재로부터 분명해질 것이다.
본 발명은, 투명 기판의 조작 영역에 투명 전극의 패턴이 형성된 정전 용량 방식의 터치 패널로서,
하기 일반식 (Ⅰ)
M1(OR)n (Ⅰ)
(식 중, M1 은 금속을, R 은 C1 ∼ C5 의 알킬기를, n 은 M 의 가수를 나타낸다)
로 나타내는 금속 알콕사이드를,
하기 일반식 (Ⅱ)
M2(X)m (Ⅱ)
(식 중, M2 는 금속을, X 는 염소, 질산, 황산, 아세트산, 옥살산, 술팜산, 술폰산, 아세토아세트산, 아세틸아세토네이트 또는 이들의 염기성염을, m 은 M2 의 가수를 나타낸다)
로 나타내는 금속염의 존재하에 유기 용매 중에서 가수분해·축합하고, 추가로 석출 방지제를 첨가하여 얻어지는 코팅 조성물로 형성되는 금속 산화물층을 투명 전극 상에 배치한 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 본 발명은, 투명 기판의 조작 영역에 투명 전극의 패턴이 형성된 정전 용량 방식의 터치 패널로서,
하기 일반식 (Ⅰ)
M1(OR)n (Ⅰ)
(식 중, M1 은 금속을, R 은 C1 ∼ C5 의 알킬기를, n 은 M1 의 가수를 나타낸다)
로 나타내는 금속 알콕사이드를,
하기 일반식 (Ⅱ-1)
M2(X)m (Ⅱ-1)
(식 중, M2 는 금속을, X 는 염소, 질산, 황산, 아세트산, 술팜산, 술폰산, 아세토아세트산, 아세틸아세토네이트 또는 이들의 염기성염을, m 은 M2 의 가수를 나타낸다)
및 일반식 (Ⅱ-1) 중에서 사용되는 금속의 옥살산염으로 나타내는 금속염의 존재하에 유기 용매 중에서 가수분해·축합하고, 추가로 석출 방지제를 첨가하여 얻어지는 코팅 조성물로 형성되는 금속 산화물층을 투명 전극 상에 배치한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 일반식 (Ⅰ) 에 있어서의 금속 M1 은, 규소 (Si), 티탄 (Ti), 탄탈 (Ta), 지르코늄 (Zr), 붕소 (B), 알루미늄 (Al), 마그네슘 (Mg), 주석 (Sn) 및 아연 (Zn) 으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 있어서, 상기 일반식 (Ⅱ) 및 (Ⅱ-1) 에 있어서의 금속 M2 는, 알루미늄 (Al), 인듐 (In), 아연 (Zn), 지르코늄 (Zr), 비스무트 (Bi), 란탄 (La), 탄탈 (Ta), 이트륨 (Y) 및 세륨 (Ce) 으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 금속 산화물층은, 굴절률이 1.50 ∼ 1.70 이고, 당해 금속 산화물층의 두께 (이하, 층의 두께를 막두께라고도 칭한다) 가 40 ㎚ ∼ 170 ㎚ 인 것이 바람직하다. 특히, 상기 금속 산화물층은 굴절률이 1.54 ∼ 1.68 인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 금속 알콕사이드는, 실리콘알콕사이드 또는 그 부분 축합물과, 티탄알콕사이드의 혼합물인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 석출 방지제는, N-메틸-피롤리돈, 에틸렌글리콜, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜 및 이들의 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 코팅 조성물에 함유되는 금속 알콕사이드의 금속 원자 (M1) 와 상기 금속염의 금속 원자 (M2) 의 몰비는,
0.01 ≤ M2/(M1 + M2) ≤ 0.7
인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 금속염은, 금속 질산염, 금속 황산염, 금속 아세트산염, 금속 염화물, 금속 옥살산염, 금속 술팜산염, 금속 술폰산염, 금속 아세토아세트산염, 금속 아세틸아세토네이트 및 이들의 염기성염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 유기 용매는, 알킬렌글리콜류 또는 그 모노에테르 유도체를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 투명 전극은, 적어도 2 개의 상이한 방향의 위치를 검출하기 위한 제 1 투명 전극과 제 2 투명 전극을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 제 1 투명 전극과 상기 제 2 투명 전극은, 투명 기판의 동일한 면에 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제 1 투명 전극과 상기 제 2 투명 전극은, 각각 투명 기판의 상이한 면에 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 투명 전극 패턴이 시인되는 것에 의한 표시 장치의 표시성 저하를 저감시킬 수 있는 정전 용량 방식의 터치 패널이 제공된다.
도 1 은 본 실시형태의 제 1 예인 터치 패널의 평면도이다.
도 2 는 도 1 의 A1-A1' 선에 따른 단면도이다.
도 3(a) ∼ (d) 는 본 실시형태의 제 1 예인 터치 패널의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 4 는 본 실시형태의 제 2 예인 터치 패널을 나타내는 평면도이다.
도 5 는 도 4 의 B1-B1' 선에 따른 단면도이다.
도 6 은 본 실시형태의 제 3 예인 터치 패널의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 7 은 본 실시형태의 제 4 예인 터치 패널의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 8 은 본 실시형태의 제 5 예인 터치 패널의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
투명 전극 패턴이 시인됨으로써 표시 장치의 표시성이 저하되는 것은, 투명 전극의 굴절률과 기판의 굴절률이 상이한 것에서 기인하고 있다.
투명 전극은, 통상적으로 무기 금속 산화물인 ITO (산화인듐주석 (Indium Tin Oxide) 로 이루어진다. ITO 의 굴절률은 1.8 ∼ 2.1 정도이다. 한편, 유리 기판의 굴절률은 1.5 정도이므로, ITO 의 굴절률과는 크게 상이하다. 이러한 굴절률의 차는, 투명 전극이 형성된 영역과 형성되어 있지 않은 영역 사이에 광반사 특성의 차를 일으키게 한다. 즉, 간섭을 수반하는 계면 반사 특성이 투명 전극이 형성된 영역과 형성되지 않은 영역에서 상이함으로써, 화면 표시에 있어서 전극 패턴을 눈에 띄게 하는 결과가 된다.
그래서, 본 발명자는 전극 패턴을 눈에 띄지 않게 하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 기판 상에 배치된 투명 전극 상에 굴절률과 막두께가 원하는 범위 내가 되도록 제어된 층을 형성하는 것이 유효한 것을 알아내었다. 이와 같은 층을 형성함으로써, 터치 패널에 있어서 의도하지 않은 전극 패턴이 시인되는 현상을 억제할 수 있다.
그런데, 터치 패널에서는 상기 서술한 바와 같이, 투명 전극 상에 아크릴층을 형성하는 기술이 알려져 있다. 이 아크릴층은 투명 전극을 보호하는 것을 목적으로 하고 있으며, 굴절률 특성에 대해서는 전혀 고려되어 있지 않다. 이 때문에, 아크릴층에 전극 패턴을 눈에 띄지 않게 하는 효과는 기대할 수 없다. 또, 아크릴층은 유기 재료 박막이므로 경도가 낮고 ITO 와의 밀착성도 약하기 때문에 기계적 강도가 충분하지 않다. 나아가서는, 터치 패널의 프레임부의 배선 부분에 절연막을 배치해서는 안 되기 때문에 패터닝이 필요하지만, 플렉소 인쇄 등의 인쇄 기술을 이용한 막 형성이 곤란하다. 그러므로, 막 형성에 있어서는 공정이 복잡한 포토리소그래피 기술의 이용이 필요해진다.
이러한 점에서, 상기 서술한 굴절률과 막두께가 원하는 범위 내가 되도록 제어된 층은, 아크릴층을 대신하는 것이 바람직하다. 즉, 투명 전극을 보호하는 기능, 구체적으로는 기계적 강도가 우수하고, 손가락 등에 의한 다수 회의 압압으로부터 투명 전극을 보호할 수 있는 것이 바람직하다. 또, 플렉소 인쇄 등의 인쇄 기술을 사용하여 기판 상에 투명 전극 패턴을 간편하게 형성할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명자는, 상기 성능을 만족하는 층의 형성에는 금속 알콕사이드를 금속염의 존재하에서 유기 용제 중에서 가수분해·축합하고, 추가로 석출 방지제를 첨가하여 얻어지는 코팅 조성물을 사용하는 것이 바람직한 것을 알아내었다. 이 코팅 조성물을 사용하여 형성되는 금속 산화물층을 투명 전극 상 (즉, 투명 전극을 덮어서) 에 형성함으로써, 터치 패널에 있어서 투명 전극을 보호함과 함께, 전극 패턴을 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
이하에서는, 먼저 본 실시형태의 터치 패널에 대해 설명한다. 이어서, 이 터치 패널에 적용되는 금속 산화물층과, 이 금속 산화물층의 형성에 사용되는 코팅 조성물에 대해 서술한다.
<터치 패널>
도 1 및 도 2 는 본 실시형태의 제 1 예인 터치 패널의 구성도이고, 도 1 은 평면도, 도 2 는 도 1 의 A1-A1' 선에 따른 단면도이다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 터치 패널 (1) 은, 투명한 기판 (2) 과, X 방향의 좌표를 검출하기 위한 제 1 투명 전극 (3) 과, Y 방향의 좌표를 검출하기 위한 제 2 투명 전극 (4) 을 갖는다. 제 1 투명 전극 (3) 과 제 2 투명 전극 (4) 은, 기판 (2) 의 동일면에 형성된 동일층으로 형성된다.
기판 (2) 은, 유리, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리염화비닐리덴 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 트리아세틸셀룰로오스 수지 및 폴리에틸렌나프탈레이트 수지 등의 투명 재료를 사용하여 구성된다. 특히, 후술하는 금속 산화물층 (5, 6) 의 형성에 바람직한 내열성과 내약품 성능을 구비한 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 기판 (2) 의 두께는, 유리를 사용한 경우에는 예를 들어 0.1 ㎜ ∼ 2 ㎜ 정도이고, 수지 필름을 사용한 경우에는 예를 들어 10 ㎛ ∼ 2000 ㎛ 정도이다.
제 1 투명 전극 (3) 과 제 2 투명 전극 (4) 은, 터치 패널 (1) 의 조작면에 상당하는 위치에 형성되어 있다. 그리고, 제 1 투명 전극 (3) 은, X 방향에 따른 복수의 영역으로 분리되어 형성되어 있고, 제 2 투명 전극 (4) 은, Y 방향에 따른 복수의 영역으로 분리되어 형성되어 있다. 이와 같은 구조로 함으로써, 터치 위치 검출의 정밀도를 높일 수 있다.
도 1 에 있어서, 제 1 투명 전극 (3) 과 제 2 투명 전극 (4) 은, 각각 복수의 패드부 (21) 를 구성 요소로 하고 있고, 각 패드부 (21) 는 각각이 평면적으로 격리되고, 또한 각 패드부 (21) 간의 간극이 적어지도록 배치된다. 즉, X 축 방향으로 열을 이루는 패드부 (21) 와, Y 축 방향으로 열을 이루는 패드부 (21) 는, 이들이 서로 교차하는 영역이 가능한 한 작아지도록 하여 조작면의 전체에 배치된다. 패드부 (21) 는, 예를 들어 마름모꼴, 직사각형 및 육각형 등의 다각형 형상으로 할 수 있고, 이들은 예를 들어 엇갈리게 또는 직렬상으로 배치된다. 또, 분리 (이간) 한 전극의 개수도 도 1 의 예에 한정되는 것은 아니며, 조작면의 크기와 요구되는 검출 위치의 정밀도에 따라 결정된다.
제 1 투명 전극 (3) 및 제 2 투명 전극 (4) 은, 적어도 가시광에 대한 투과율이 높고, 도전성을 갖는 투명 전극 재료를 사용하여 형성된다. 이와 같은 도전성을 갖는 투명 전극 재료로는, 예를 들어 ITO (산화인듐주석, Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide) 또는 ZnO (산화아연) 등을 들 수 있다. ITO 를 사용하는 경우에는, 충분한 도전성을 확보할 수 있도록 두께를 10 ∼ 200 ㎚ 로 하는 것이 바람직하다.
제 1 투명 전극 (3) 과 제 2 투명 전극 (4) 은, 예를 들어 다음과 같이 하여 형성된다.
먼저, 스퍼터링법, 진공 증착법, 이온 플레이팅법, 스프레이법, 딥법 또는 CVD (Chemical Vapor Deposition) 법 등 중에서, 하지 (下地) 가 되는 기판 (2) 의 재질을 고려하여 선택한 방법에 의해 투명 도전막을 성막한다. 다음으로, 상기 투명 도전막을 포토리소그래피 기술을 사용하여 패터닝한다. 혹은, 유기 용제에 상기 재료로 이루어지는 도전성 필러 등을 분산시킨 도료를 사용하여, 인쇄법에 의해 원하는 패턴을 형성해도 된다.
투명 전극의 형성 공정에서 중요한 것은, 막두께를 양호한 정밀도로 제어할 수 있는지 여부이다. 따라서, 형성에 있어서는, 특히 원하는 막두께로 할 수 있음과 함께, 투명성이 우수한 저저항막을 형성할 수 있는 방법을 선택하는 것이 바람직하다.
도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 투명 전극 (3) 과 제 2 투명 전극 (4) 은, 기판 (2) 의 동일면 상에 형성되어 있고, 동일층을 이루고 있다. 이 때문에, 제 1 투명 전극 (3) 과 제 2 투명 전극 (4) 은, 복수의 지점에서 교차하고 있으며, 교차부 (18) 를 형성하고 있다.
본 실시형태에서는, 교차부에 있어서 제 1 투명 전극과 제 2 투명 전극 중 어느 일방이 타방과 접촉하지 않게 분단되어 있다. 즉, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 복수의 교차부 (18) 중 어느 것에 있어서도 제 2 투명 전극 (4) 은 연결되어 있지만, 제 1 투명 전극 (3) 은 분단되어 있다. 그리고, 제 1 투명 전극 (3) 의 분단 지점을 접속시키기 위해서 가교 전극 (20) 이 형성되어 있고, 가교 전극 (20) 과 제 2 투명 전극 (4) 사이에는 절연성 물질로 이루어지는 층간 절연막 (19) 이 형성되어 있다. 이하, 도 1 및 도 2 를 참조하여 더욱 상세히 서술한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 교차부 (18) 에 있어서의 제 2 투명 전극 (4) 상에는 광 투과성의 층간 절연막 (19) 이 형성되어 있다. 층간 절연막 (19) 에는 SiO2 등의 무기 재료나, 감광성 아크릴 수지 등의 유기 재료를 사용할 수 있다. SiO2 를 사용하는 경우, 예를 들어 마스크를 사용한 스퍼터링법에 의해, 교차부 (18) 에 있어서의 제 2 투명 전극 (4) 상에만 SiO2 막이 형성된 구조로 할 수 있다. 또, 감광성 아크릴 수지를 사용하는 경우에도, 포토리소그래피법을 이용하여 동일한 구조를 형성할 수 있다.
층간 절연막 (19) 의 상층에는 가교 전극 (20) 이 형성되어 있다. 가교 전극 (20) 은, 교차부 (18) 에서 분단되어 있는 제 1 투명 전극 (3) 끼리를 전기적으로 접속하는 것으로, 광 투과성 재료에 의해 형성되어 있다. 가교 전극 (20) 을 형성함으로써, 제 1 투명 전극 (3) 을 Y 방향으로 전기적으로 접속할 수 있다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 1 투명 전극 (3) 과 제 2 투명 전극 (4) 은, 마름모꼴의 패드부 (21) 를 세로 또는 가로로 복수 나열한 형상을 하고 있다. 제 2 투명 전극 (4) 에 있어서, 교차부 (18) 에 위치하는 접속 부분은 제 2 투명 전극 (4) 의 마름모꼴의 패드부 (21) 보다 폭이 좁은 형상으로 되어 있다. 또, 가교 전극 (20) 도 마름모꼴의 패드부 (21) 보다 폭이 좁은 형상으로 단책상 (短冊狀) 으로 형성되어 있다.
도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 터치 패널 (1) 에 있어서는, 제 1 투명 전극 (3) 과 제 2 투명 전극 (4) 상에 (즉, 제 1 투명 전극 (3) 과 제 2 투명 전극 (4) 을 덮어서) 금속 산화물층 (5) 이 형성되어 있다. 그리고, 터치 패널 (1) 의 조작면에 상당하는 부분에 있어서의 투명 전극의 형성 영역과 비형성 영역을 피복하고 있다. 금속 산화물층 (5) 은 경도가 높고, 제 1 투명 전극 (3) 및 제 2 투명 전극 (4) 과의 밀착성이 우수하다.
금속 산화물층 (5) 의 형성에는, 금속 알콕사이드를 금속염 (예를 들어, 알루미늄염) 의 존재하에 유기 용매 중에서 가수분해·축합하고, 추가로 석출 방지제를 첨가하여 얻어지는 코팅 조성물이 사용된다. 이 코팅 조성물의 상세에 대해서는 뒤에 설명한다.
터치 패널 (1) 에 있어서는, 본 명세서의 실시예란에서 서술하는 검토 결과에 기초하여, 제 1 투명 전극 (3) 과 제 2 투명 전극 (4) 의 각 전극 패턴이 눈에 띄지 않도록 금속 산화물층 (5) 의 굴절률과 막두께가 선택된다. 구체적으로는, 금속 산화물층 (5) 의 굴절률은 1.50 ∼ 1.70 의 범위 내가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.54 ∼ 1.68 의 범위 내이다. 막두께는 40 ㎚ ∼ 170 ㎚ 의 범위 내인 것이 바람직하다. 그리고, 금속 산화물층 (5) 의 굴절률이 1.54 이상이고 1.60 보다 작은 경우, 막두께는 60 ㎚ ∼ 150 ㎚ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 또, 금속 산화물층 (5) 의 굴절률이 1.60 이상이고 1.68 이하의 범위 내인 경우, 막두께는 40 ㎚ ∼ 170 ㎚ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 금속 산화물층 (5) 은, 제 1 투명 전극 (3) 과 제 2 투명 전극 (4) 이 도통하지 않게 절연성이며, 또한 가시광 투명성이 높은 금속 산화물층에서 선택된다.
터치 패널 (1) 에 있어서는, 예를 들어 금속 산화물층 (5) 은 실리콘알콕사이드와 티탄알콕사이드를 함유하는 코팅 조성물로 형성된 것이며, 굴절률은 1.60, 막두께는 80 ㎚ 이다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 터치 패널 (1) 은, 제 1 투명 전극 (3) 등이 형성된 면과 디스플레이 패널 (10) 의 시인측의 최상위층을 아크릴계 광 경화성 수지 등을 사용한 접착층 (9) 을 개재하여 중첩함으로써, 1 개의 표시 장치로 할 수 있다. 여기서, 접착층 (9) 은, 금속 산화물층 (5) 상에 형성된다.
상기의 표시 장치는, 터치 패널 (1) 과, 디스플레이 패널 (10) 을 갖고, 필요에 따라 백라이트를 가질 수 있다. 도 2 에서는 상세를 생략하고 있지만, 디스플레이 패널 (10) 은, 공지된 표시 장치와 동일한 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 액정 표시 장치의 경우, 디스플레이 패널 (10) 은, 2 장의 투명 기판 사이에 액정층이 협지된 구조로 할 수 있다. 각 투명 기판의 액정층에 접하는 측과는 반대측에는 각각 편광판을 형성할 수 있다. 또, 각 투명 기판에는, 액정의 상태를 제어하기 위해서 세그먼트 전극이나 코먼 전극을 형성할 수 있다. 그리고, 액정층은 각 투명 기판과 시일재에 의해 봉지 (封止) 된다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 터치 패널 (1) 에 있어서, 제 1 투명 전극 (3) 과 제 2 투명 전극 (4) 의 단부 (端部) 에는 각각 단자 (도시 생략) 가 형성되어 있고, 그 단자로부터 복수의 인출 배선 (11) 이 인출된다. 인출 배선 (11) 은, 은, 알루미늄, 크롬, 구리, 몰리브덴 외에, Mo-Nb (몰리브덴-니오브) 합금 등, 이들 금속을 함유하는 합금 등을 사용한 불투명한 금속 배선으로 할 수 있다. 인출 배선 (11) 은, 제 1 투명 전극 (3) 과 제 2 투명 전극 (4) 에 대한 전압 인가나, 터치 위치를 검출하는 제어 회로 (도시 생략) 에 접속된다.
이상의 구성을 갖는 터치 패널 (1) 에서는, 복수의 제 1 투명 전극 (3) 및 제 2 투명 전극 (4) 에 순차 전압을 인가하여 전하를 부여한다. 조작면 중 어느 지점에 도전체인 손가락이 접촉되면, 손가락끝과, 제 1 투명 전극 (3) 및 제 2 투명 전극 (4) 사이의 정전 용량 결합에 의해 콘덴서가 형성된다. 따라서, 손가락끝의 접촉 위치에 있어서의 전하의 변화를 파악함으로써, 어느 지점에 손가락이 접촉되었는지를 검출할 수 있다.
또, 터치 패널 (1) 은, 제어 회로 (도시 생략) 의 제어에 의해, 제 1 투명 전극 (3) 과 제 2 투명 전극 (4) 중 어느 일방에 선택적으로 전압을 인가할 수도 있다. 이 경우, 전압이 인가된 투명 전극 상에는 전계가 형성되고, 이 상태에서 손가락 등이 접촉되면, 접촉 위치는 사람의 몸의 정전 용량을 통해 접지되게 된다. 그 결과, 대상이 되는 제 1 투명 전극 (3) 또는 제 2 투명 전극 (4) 의 단자 (도시 생략) 와 접촉 위치 사이에 저항치의 변화가 생긴다. 이 저항치는, 접촉 위치와, 대상이 되는 제 1 투명 전극 (3) 또는 제 2 투명 전극 (4) 의 단자의 거리에 비례하기 때문에, 접촉 위치와, 대상이 되는 제 1 투명 전극 (3) 또는 제 2 투명 전극 (4) 의 단자 사이에 흐르는 전류치를 제어 회로가 검출함으로써 접촉 위치의 좌표를 구할 수 있다.
본 실시형태의 터치 패널 (1) 에서는, 제 1 및 제 2 투명 전극 (3, 4) 상에 형성된 금속 산화물층 (5) 의 효과에 의해, 조작면에 있어서 전극 패턴이 눈에 띄는 것이 억제되어 있다.
다음으로, 본 실시형태의 터치 패널 (1) 의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 3(a) ∼ (d) 는, 본 실시형태의 제 1 예인 터치 패널의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
먼저, 유리 기판 등의 투명한 기판 (2) 을 준비한다. 기판 (2) 은, 필요에 따라 원하는 형상으로 커트하고, 세정한다. 또, 기판 (2) 과 투명 도전막 사이에 SiOx, SiNx, SiON 등의 중간층이 형성되는 경우도 있다. 이어서, 기판 (2) 의 일면에 투명 도전막을 형성한다. 투명 도전막은, 예를 들어 ITO 이고, 스퍼터법이나 진공 증착법 등을 사용하여 10 ∼ 200 ㎚ 의 두께로 성막한다. 이어서, 투명 도전막의 상층측에 감광성 수지 등으로 이루어지는 에칭 마스크를 형성한 상태에서 투명 도전막을 에칭하여, 제 1 투명 전극 (3) 및 제 2 투명 전극 (4) 을 패터닝 형성한다. 에칭 마스크를 제거함으로써, 도 3(a) 에 나타내는 바와 같은 투명 도전막 기판 (14) 이 얻어진다.
여기서, 투명 도전막 기판 (14) 의 교차부 (18) 에 있어서, 제 2 투명 전극 (4) 은 접속 부분을 개재하여 연결되어 있지만, 제 1 투명 전극 (3) 은 분단되어 있다.
다음으로, 제 1 투명 전극 (3) 및 제 2 투명 전극 (4) 이 형성되어 있는 측에, 감광성 수지를 도포한 후에 노광 현상함으로써 제 2 투명 전극 (4) 의 접속 부분에 층간 절연막 (19) 을 형성한다 (도 3(b)). 층간 절연막 (19) 을 형성하기 위한 감광성 수지로는, 투명성과 내열성을 갖는 것이 사용된다. 예를 들어, 아크릴 수지 등이 사용 가능하다. 또한, SiO2 를 사용하여 층간 절연막 (19) 을 형성하는 경우에는, 마스크를 사용한 스퍼터링법에 의해 동일한 구조로 할 수 있다.
다음으로, 층간 절연막 (19) 상에 투명 도전막을 형성한 후, 이 투명 도전막의 표면에 감광성 수지로 이루어지는 에칭 마스크를 형성한 상태에서 투명 도전막을 에칭한다. 그 후, 에칭 마스크를 제거하고, 층간 절연막 (19) 의 상층에 제 1 투명 전극 (3) 의 분단 부분을 연결하도록 가교 전극 (20) 을 형성한다. 이로써, 도 3(c) 에 나타내는 구조가 얻어진다. 층간 절연막 (19) 상에 형성되는 투명 도전막으로는, 예를 들어 ITO 막을 들 수 있고, 그 경우, 가교 전극 (20) 도 ITO 에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 인출 배선 (11) 에 대해서는, 뒤의 공정에서 은 잉크 등을 사용하여 형성된다. 그러나, 상기 공정에서 투명 도전막을 에칭할 때, 제 1 투명 전극 (3) 및 제 2 투명 전극 (4) 의 외주연 (外周緣) 의 각각에 따르도록 투명 도전막을 남기고, 인출 배선 (11) 을 형성할 수도 있다.
다음으로, 제 1 투명 전극 (3), 제 2 투명 전극 (4) 및 가교 전극 (20) 상에, 금속 산화물층 형성용의 코팅 조성물을 플렉소 인쇄에 의해 도포한다. 여기서, 코팅 조성물은 금속 알콕사이드를 금속염 (예를 들어, 알루미늄염) 의 존재하에 유기 용매 중에서 가수분해·축합하고, 추가로 석출 방지제를 첨가하여 얻어지는 것이다. 이어서, 코팅 조성물의 도막이 형성된 기판 (2) 을 40 ∼ 150 ℃ (예를 들어, 60 ℃) 의, 예를 들어 핫 플레이트 상에서 건조시킨다. 그 후, 100 ∼ 300 ℃ (예를 들어, 200 ℃) 의, 예를 들어 오븐 내에서 가열하고, 제 1 투명 전극 (3), 제 2 투명 전극 (4) 및 가교 전극 (20) 상에 금속 산화물층 (5) 을 형성한다. 이로써, 도 3(d) 에 나타내는 터치 패널 기판 (30) 이 얻어진다. 또한, 기판 (2) 상의 도막을, 예를 들어 핫 플레이트 상에서 건조시킨 후, 이 도막에 자외선을 조사하고 나서 오븐 내에서 가열해도 된다.
이어서, 제 1 투명 전극 (3) 과 제 2 투명 전극 (4) 의 단부의 단자 (도시 생략) 로부터 은 잉크 등으로 인출 배선 (11) 을 형성하여 터치 패널 (1) 로 한다. 터치 패널 (1) 은, 인출 배선 (11) 을 통해 터치 패널의 제어 회로 (도시 생략) 에 접속된다.
완성한 터치 패널 (1) 은, 아크릴계 투명 접착제 등의 접착층 (9) 을 개재하여 디스플레이 패널 (10) 의 전면에 장착된다. 이 때, 필요에 따라, 기판 (2) 이나 디스플레이 패널 (10) 의 각(角)에 얼라이먼트 마크를 형성하여 위치 맞춤을 실시한다.
디스플레이 패널 (10) 에 장착된 터치 패널 (1) 에서는, 금속 산화물층 (5) 이 형성되어 있음으로써, 제 1 투명 전극 (3) 및 제 2 투명 전극 (4) 의 전극 패턴이 터치 패널 (1) 의 조작면 상에서 잘 시인되지 않는 상태가 된다.
다음으로, 본 실시형태의 다른 예인 터치 패널 (101) 에 대해 설명한다.
도 4 및 도 5 는 본 실시형태의 제 2 예인 터치 패널을 나타내고, 도 4 는 평면도, 도 5 는 도 4 의 B1-B1' 선에 따른 단면도이다.
도 4 에 나타내는 바와 같이 터치 패널 (101) 은, 투명한 기판 (102) 과, 기판 (102) 의 일면에 형성된 X 방향의 좌표를 검출하기 위한 제 1 투명 전극 (103) 과, 기판 (102) 의 타면에 형성된 Y 방향의 좌표를 검출하기 위한 제 2 투명 전극 (104) 을 갖는다. 또한, 하기 설명에 있어서는 기판 (102) 의 일방의 면이 상방, 기판 (102) 의 타방의 면이 하방이 된다. 그리고, 이 경우, 기판 (102) 의 타방의 면이 디스플레이 패널 (110) 에 장착되는 측의 면이 된다.
기판 (102) 은 유전체 기판이다. 기판 (102) 의 재료로는, 유리, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리염화비닐리덴 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지 및 폴리에틸렌나프탈레이트 수지 등의 투명 재료가 사용된다. 특히, 후술하는 금속 산화물층 (105, 106) 의 형성에 바람직한 내열성과 내약품 성능을 구비한 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 기판 (102) 의 두께는, 유리이면 약 0.1 ㎜ ∼ 2 ㎜ 로 할 수 있고, 수지 필름이면 10 ㎛ ∼ 2000 ㎛ 로 할 수 있다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 1 투명 전극 (103) 과 제 2 투명 전극 (104) 은, 각각 가늘고 긴 장방형의 전극으로 이루어진다. 제 1 투명 전극 (103) 은 X 방향으로 연장하고, 제 2 투명 전극 (104) 은 Y 방향으로 연장하며, 각각 스트라이프상으로 일정 간격으로 배치 형성되어 있다. 또, 제 1 투명 전극 (103) 과 제 2 투명 전극 (104) 은, 서로 직교하도록 배치 형성되어 있고, 전체로서 격자상으로 되어 있다.
제 1 투명 전극 (103) 및 제 2 투명 전극 (104) 은, 적어도 가시광에 대한 투과율이 높고, 도전성을 갖는 투명 전극 재료를 사용하여 형성된다. 이와 같은 도전성을 갖는 투명 전극 재료로는, 예를 들어 ITO 또는 ZnO 등을 사용할 수 있다. ITO 를 사용하는 경우에는, 충분한 도전성을 확보할 수 있도록 두께를 5 ∼ 100 ㎚ 로 하는 것이 바람직하다.
제 1 투명 전극 (103) 과 제 2 투명 전극 (104) 은, 스퍼터링법, 진공 증착법, 이온 플레이팅법, 스프레이법, 딥법 또는 CVD 법 등에서, 하지가 되는 투명한 기판 (102) 을 고려하여 최적인 방법을 선택하여 형성된다.
예를 들어, 면상 (面狀) 으로 형성한 투명 전극을 포토리소그래피 기술을 이용하여 에칭법으로 패터닝하는 방법, 혹은 유기 용제에 상기 재료로 이루어지는 도전성 필러 등을 분산한 도료를 사용하여 인쇄법에 의해 직접, 원하는 패턴으로 형성하는 방법 등이 있다. 투명 전극의 형성 공정에서 중요한 것은, 막두께를 양호한 정밀도로 제어할 수 있는지 여부이다. 따라서, 형성에 있어서는, 특히 원하는 막두께로 할 수 있음과 함께, 투명성이 우수한 저저항막을 형성할 수 있는 방법을 선택하는 것이 바람직하다.
도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 제 1 투명 전극 (103) 상에는 금속 산화물층 (105) 이 형성되어 있다. 금속 산화물층 (105) 은, 터치 패널 (101) 의 조작면에 상당하는 부분의 제 1 투명 전극의 형성 영역과 비형성 영역을 피복하고 있다. 또, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 제 2 투명 전극 (104) 상 (도면에서는 아래측이 된다) 에도 금속 산화물층 (106) 이 형성되어 있다. 금속 산화물층 (106) 은, 터치 패널 (101) 의 조작면에 상당하는 부분의 투명 전극의 형성 영역과 비형성 영역을 피복하고 있다. 금속 산화물층 (105, 106) 은, 경도가 높고, 제 1 투명 전극 (103) 및 제 2 투명 전극 (104) 과의 밀착성이 우수하다.
금속 산화물층 (105, 106) 의 형성에는 금속 알콕사이드를 금속염 (예를 들어, 알루미늄염) 의 존재하에 유기 용매 중에서 가수분해·축합하고, 추가로 석출 방지제를 첨가하여 얻어지는 코팅 조성물이 사용된다. 이 코팅 조성물의 상세에 대해서는 뒤에 설명한다.
터치 패널 (101) 에 있어서는, 본 명세서의 실시예란에서 서술하는 검토 결과에 기초하여, 제 1 투명 전극 (103) 과 제 2 투명 전극 (104) 의 각 전극 패턴이 눈에 띄지 않도록 금속 산화물층 (105, 106) 의 굴절률과 막두께가 선택된다. 구체적으로는, 금속 산화물층 (105, 106) 의 굴절률은 각각 1.50 ∼ 1.70 의 범위 내가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.54 ∼ 1.68 의 범위 내이다. 막두께는 각각 40 ㎚ ∼ 170 ㎚ 의 범위 내인 것이 바람직하다. 그리고, 금속 산화물층 (105, 106) 의 굴절률이 1.54 이상이고 1.60 보다 작은 경우, 막두께는 60 ㎚ ∼ 150 ㎚ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 또, 금속 산화물층 (105, 106) 의 굴절률이 1.60 이상이고 1.68 이하의 범위 내인 경우, 막두께는 40 ㎚ ∼ 170 ㎚ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 이 경우에 있어서도, 금속 산화물층 (105 및 106) 은, 제 1 투명 전극 (103) 과, 또 제 2 투명 전극 (104) 과 각각 도통하지 않게 절연성이며, 또한 가시광 투명성이 높은 금속 산화물층에서 선택된다.
터치 패널 (101) 에 있어서는, 예를 들어 제 1 투명 전극 (103) 및 제 2 투명 전극 (104) 은 각각 막두께가 10 ∼ 200 ㎚ 인 ITO 막이 바람직하다. 이 터치 패널 (101) 에 있어서는, 예를 들어 제 1 투명 전극 (103) 및 제 2 투명 전극 (104) 은 각각 막두께 28 ㎚ 의 ITO 막으로 이루어지고, 금속 산화물층 (105, 106) 은 각각 실리콘알콕사이드와 티탄알콕사이드를 사용하여 조제된 코팅 조성물로 형성된 것이며, 굴절률은 1.6, 막두께는 80 ㎚ 이다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 기판 (102) 의 일방의 면에는 아크릴계의 투명 접착제로 이루어지는 접착층 (108) 이 형성되어 있다. 또, 접착층 (108) 상에는 투명한 수지로 구성된 커버 필름 (107) 이 접착되어 있다. 또한, 도 4 에서는 커버 필름 (107) 을 생략하고 있다.
커버 필름 (107) 은, 제 1 투명 전극 (103) 및 금속 산화물층 (105) 의 보호막으로서 기능한다. 또한, 커버 필름 (107) 대신에 투명 수지를 코팅해도 된다. 이 경우에는, 접착층 (108) 을 불요 (不要) 로 할 수 있다.
기판 (102) 의 타방의 면에는 아크릴계의 투명 접착제로 이루어지는 접착층 (109) 을 개재하여 디스플레이 패널 (110) 이 장착되어 있다.
도 5 에서는 상세를 생략하고 있지만, 디스플레이 패널 (110) 은 공지된 표시 장치와 동일한 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 액정 표시 장치의 경우, 디스플레이 패널 (110) 은, 2 장의 투명 기판 사이에 액정층이 협지된 구조로 할 수 있다. 각 투명 기판의 액정층에 접하는 측과는 반대측에는 각각 편광판을 형성할 수 있다. 또, 각 투명 기판에는 액정의 상태를 제어하기 위해서 세그먼트 전극이나 코먼 전극을 형성할 수 있다. 그리고, 액정층은 각 투명 기판과 시일재에 의해 봉지된다.
터치 패널 (101) 에 있어서는, 제 1 투명 전극 (103) 과 제 2 투명 전극 (104) 의 단부에는, 각각 단자 (도시 생략) 가 형성되어 있고, 그 단자로부터 복수의 인출 배선 (도시 생략) 이 인출된다. 인출 배선은, 은, 알루미늄, 크롬, 구리 또는 이들을 함유하는 합금 등을 사용한 불투명한 금속 배선으로 할 수 있다. 인출 배선은, 제 1 투명 전극 (103) 과 제 2 투명 전극 (104) 에 대한 전압 인가나, 터치 위치를 검출하는 제어 회로 (도시 생략) 에 접속된다.
이상의 구성을 갖는 터치 패널 (101) 에서는, 조작면 중 어느 지점에 도전체인 손가락이 접촉되면, 손가락끝과, 제 1 투명 전극 (103) 및 제 2 투명 전극 (104) 사이의 정전 용량 결합에 의해 콘덴서가 형성된다. 따라서, 손가락끝의 접촉 위치에 있어서의 전하의 변화를 파악함으로써, 어느 지점에 손가락이 접촉되었는지를 검출할 수 있다.
터치 패널 (101) 에서는, 제 1 투명 전극 (103) 과 제 2 투명 전극 (104) 상에 형성된 금속 산화물층 (105, 106) 의 효과에 의해, 조작면에 있어서 전극 패턴이 눈에 띄는 것이 억제되어 있다.
도 6 은, 본 실시형태의 제 3 예인 터치 패널의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 터치 패널 (201) 에 있어서는, 디스플레이 패널 (210) 을 제 1 기판으로 간주하고, 디스플레이 패널 (210) 의 표면에 제 1 투명 전극 (203) 이 형성되어 있다. 또, 별도로 준비한 제 2 기판 (212) 의 일방의 면에는, 제 2 투명 전극 (204) 이 형성되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는 제 2 기판 (212) 의 일방의 면이 상방, 타방의 면이 하방이 된다. 그리고, 제 2 기판 (212) 의 타방의 면이 디스플레이 패널 (210) 에 장착되는 측이 된다.
도 6 에서는 상세를 생략하고 있지만, 디스플레이 패널 (210) 은, 공지된 표시 장치와 동일한 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 액정 표시 장치의 경우, 디스플레이 패널 (210) 은, 2 장의 투명 기판 사이에 액정층이 협지된 구조로 할 수 있다. 각 투명 기판의 액정층에 접하는 측과는 반대측에는 각각 편광판을 형성할 수 있다. 또, 각 투명 기판에는 액정의 상태를 제어하기 위해서 세그먼트 전극이나 코먼 전극을 형성할 수 있다. 그리고, 액정층은, 각 투명 기판과 시일재에 의해 봉지된다.
제 1 투명 전극 (203) 상에는 금속 산화물층 (205) 이 형성되어 있다. 금속 산화물층 (205) 은, 터치 패널 (201) 의 조작면에 상당하는 부분의 투명 전극의 형성 영역과 비형성 영역을 피복한다. 동일하게, 제 2 투명 전극 (204) 상에도 금속 산화물층 (206) 이 형성되어 있다. 금속 산화물층 (206) 은, 터치 패널 (201) 의 조작면에 상당하는 부분의 투명 전극의 형성 영역과 비형성 영역을 피복한다. 금속 산화물층 (205, 206) 은, 경도가 높고, 제 1 투명 전극 (203) 및 제 2 투명 전극 (204) 과의 밀착성이 우수하다.
금속 산화물층 (205, 206) 의 형성에는, 금속 알콕사이드를 금속염 (예를 들어, 알루미늄염) 의 존재하에 유기 용매 중에서 가수분해·축합하고, 추가로 석출 방지제를 첨가하여 얻어지는 코팅 조성물이 사용된다. 이 코팅 조성물의 상세에 대해서는 뒤에 설명한다.
터치 패널 (201) 에 있어서는, 본 명세서의 실시예란에서 서술하는 검토 결과에 기초하여, 제 1 투명 전극 (203) 과 제 2 투명 전극 (204) 의 각 전극 패턴이 눈에 띄지 않도록 금속 산화물층 (205, 206) 의 굴절률과 막두께가 선택된다. 구체적으로는, 금속 산화물층 (205, 206) 의 굴절률은 각각 1.50 ∼ 1.70 의 범위 내가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.54 ∼ 1.68 의 범위 내이다. 막두께는 각각 40 ㎚ ∼ 170 ㎚ 의 범위 내인 것이 바람직하다. 그리고, 금속 산화물층 (205, 206) 의 굴절률이 1.54 이상이고 1.60 보다 작은 경우, 막두께는 60 ㎚ ∼ 150 ㎚ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 또, 금속 산화물층 (205, 206) 의 굴절률이 1.60 이상이고 1.68 이하의 범위 내인 경우, 막두께는 40 ㎚ ∼ 170 ㎚ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 이 경우에 있어서도, 금속 산화물층 (205 및 206) 은, 제 1 투명 전극 (203) 과, 또 제 2 투명 전극 (204) 의 각각과 도통하지 않게 절연성이며, 또한 가시광 투명성이 높은 금속 산화물층에서 선택된다.
터치 패널 (201) 에 있어서는, 예를 들어 제 1 투명 전극 (203) 및 제 2 투명 전극 (204) 은, 각각 막두께가 10 ∼ 200 ㎚ 의 ITO 막이 바람직하다. 이 터치 패널 (201) 에 있어서는, 예를 들어 제 1 투명 전극 (203) 및 제 2 투명 전극 (204) 은 각각 막두께 28 ㎚ 의 ITO 막으로 이루어지고, 금속 산화물층 (205, 206) 은, 각각 실리콘알콕사이드와 티탄알콕사이드를 함유하는 코팅 조성물로 형성된 것이며, 굴절률은 1.6, 막두께는 80 ㎚ 이다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 제 2 기판 (212) 의 일방의 면에는, 아크릴계의 투명 접착제로 이루어지는 접착층 (208) 이 형성되어 있다. 또, 접착층 (208) 상에는 투명한 수지로 구성된 커버 필름 (207) 이 접착되어 있다. 커버 필름 (207) 은, 보호막으로서 기능한다. 커버 필름 (207) 대신에 투명 수지를 코팅해도 된다. 이 경우에는, 접착층 (208) 을 불요로 할 수 있다. 또한, 제 1 투명 전극 (203) 및 제 2 투명 전극 (204) 등은 도 4 및 도 5 에서 설명한 것과 동일하다.
터치 패널 (201) 에서는, 제 1 투명 전극 (203) 과 제 2 투명 전극 (204) 상에 형성된 금속 산화물층 (205, 206) 의 효과에 의해, 조작면에 있어서 전극 패턴이 눈에 띄는 것이 억제되어 있다.
도 7 은, 본 실시형태의 제 4 예인 터치 패널의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 7 에 나타내는 바와 같이, 터치 패널 (301) 에 있어서는, 디스플레이 패널 (310) 을 제 1 기판으로 간주하고, 디스플레이 패널 (310) 의 표면에 제 1 투명 전극 (303) 이 형성되어 있다. 또, 별도로 준비한 제 2 기판 (312) 의 일방의 면에는 제 2 투명 전극 (304) 이 형성되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는 제 2 기판 (312) 의 일방의 면이 하방, 타방의 면이 상방이 된다. 그리고, 제 2 기판 (312) 의 타방의 면이 터치 패널 (301) 을 터치 조작하는 면이 된다.
도 7 에서는 상세를 생략하고 있지만, 디스플레이 패널 (310) 은, 공지된 표시 장치와 동일한 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 액정 표시 장치의 경우, 디스플레이 패널 (310) 은, 2 장의 투명 기판 사이에 액정층이 협지된 구조로 할 수 있다. 각 투명 기판의 액정층에 접하는 측과는 반대측에는 각각 편광판을 형성할 수 있다. 또, 각 투명 기판에는 액정의 상태를 제어하기 위해서 세그먼트 전극이나 코먼 전극을 형성할 수 있다. 그리고, 액정층은, 각 투명 기판과 시일재에 의해 봉지된다.
제 1 투명 전극 (303) 상에는 금속 산화물층 (305) 이 형성되어 있다. 금속 산화물층 (305) 은, 터치 패널 (201) 의 조작면에 상당하는 부분의 투명 전극의 형성 영역과 비형성 영역을 피복한다. 동일하게, 제 2 투명 전극 (304) 상 (도 7 에서는 하방측에 도시된다) 에도 금속 산화물층 (306) 이 형성되어 있다. 금속 산화물층 (306) 은, 터치 패널 (301) 의 조작면에 상당하는 부분의 투명 전극의 형성 영역과 비형성 영역을 피복한다. 금속 산화물층 (305, 306) 은, 경도가 높고, 제 1 투명 전극 (303) 및 제 2 투명 전극 (304) 과의 밀착성이 우수하다.
금속 산화물층 (305, 306) 의 형성에는, 금속 알콕사이드를 금속염 (예를 들어, 알루미늄염) 의 존재하에 유기 용매 중에서 가수분해·축합하고, 추가로 석출 방지제를 첨가하여 얻어지는 코팅 조성물이 사용된다. 이 코팅 조성물의 상세에 대해서는 뒤에 설명한다.
금속 산화물층 (305) 과 금속 산화물층 (306) 사이에는 아크릴계의 투명 접착제로 이루어지는 접착층 (308) 이 형성되어 있다. 이 접착층 (308) 에 의해, 제 2 기판 (312) 은 디스플레이 패널 (310) 에 장착된다.
터치 패널 (301) 에 있어서는, 본 명세서의 실시예란에서 서술하는 검토 결과에 기초하여, 제 1 투명 전극 (303) 과 제 2 투명 전극 (304) 의 각 전극 패턴이 눈에 띄지 않도록 금속 산화물층 (305, 306) 의 굴절률과 막두께가 선택된다. 구체적으로는, 금속 산화물층 (305, 306) 의 굴절률은 각각 1.50 ∼ 1.70 의 범위 내가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.54 ∼ 1.68 의 범위 내이다. 막두께는 각각 40 ㎚ ∼ 170 ㎚ 의 범위 내인 것이 바람직하다. 그리고, 금속 산화물층 (305, 306) 의 굴절률이 1.54 이상이고 1.60 보다 작은 경우, 막두께는 60 ㎚ ∼ 150 ㎚ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 또, 금속 산화물층 (305, 306) 의 굴절률이 1.60 이상이고 1.68 이하의 범위 내인 경우, 막두께는 40 ㎚ ∼ 170 ㎚ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 이 경우에 있어서도, 금속 산화물층 (305 및 306) 은, 제 1 투명 전극 (303) 과, 또 제 2 투명 전극 (304) 의 각각과 도통하지 않게 절연성이며, 또한 가시광 투명성이 높은 금속 산화물층에서 선택된다.
터치 패널 (301) 에 있어서는, 예를 들어 제 1 투명 전극 (303) 및 제 2 투명 전극 (304) 은 각각 막두께가 10 ∼ 200 ㎚ 인 ITO 막이 바람직하다. 이 터치 패널 (301) 에 있어서는, 예를 들어 제 1 투명 전극 (303) 및 제 2 투명 전극 (304) 은 각각 막두께 28 ㎚ 의 ITO 막으로 이루어지고, 금속 산화물층 (305, 306) 은 각각 실리콘알콕사이드와 티탄알콕사이드를 함유하는 코팅 조성물로 형성된 것이며, 굴절률은 1.6, 막두께는 80 ㎚ 이다.
터치 패널 (301) 에서는, 제 1 투명 전극 (303) 과 제 2 투명 전극 (304) 상에 형성된 금속 산화물층 (305, 306) 의 효과에 의해, 조작면에 있어서 전극 패턴이 눈에 띄는 것이 억제되어 있다.
도 8 은, 본 실시형태의 제 5 예인 터치 패널의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 터치 패널 (401) 은, 투명한 기판 (402) 을 갖는다. 기판 (402) 의 상층에는 2 개의 상이한 방향의 위치를 각각 검출하기 위한 제 1 투명 전극 (403) 과 제 2 투명 전극 (404) 이 형성되어 있다.
제 1 투명 전극 (403) 및 제 2 투명 전극 (404) 은, 적어도 가시광에 대한 투과율이 높고, 도전성을 갖는 투명 전극 재료를 사용하여 형성된다. 이와 같은 도전성을 갖는 투명 전극 재료로는, 예를 들어 ITO 또는 ZnO 등을 사용할 수 있다. ITO 를 사용하는 경우에는, 충분한 도전성을 확보할 수 있도록 두께를 5 ∼ 100 ㎚ 로 하는 것이 바람직하다.
제 1 투명 전극 (403) 과 제 2 투명 전극 (404) 은, 스퍼터링법, 진공 증착법, 이온 플레이팅법, 스프레이법, 딥법 또는 CVD 법 등에서, 하지가 되는 투명한 기판 (102) 이나 후술하는 오버코트층 (407) 을 고려하여 최적인 방법을 선택하여 형성된다.
예를 들어, 면상으로 형성한 투명 전극을 포토리소그래피 기술을 이용하여 에칭법으로 패터닝하는 방법, 혹은 유기 용제에 상기 재료로 이루어지는 도전성 필러 등을 분산한 도료를 사용하여, 인쇄법에 의해 직접 원하는 패턴으로 형성하는 방법 등이 있다. 투명 전극의 형성 공정에서 중요한 것은, 막두께를 양호한 정밀도로 제어할 수 있는지 여부이다. 따라서, 형성에 있어서는, 특히 원하는 막두께로 할 수 있음과 함께, 투명성이 우수한 저저항막을 형성할 수 있는 방법을 선택하는 것이 바람직하다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 제 1 투명 전극 (403) 은 기판 (402) 상에 배치된다. 그리고, 제 1 투명 전극 (403) 상에는 금속 산화물층 (405) 이 형성되어 있다. 금속 산화물층 (405) 은, 터치 패널 (401) 의 조작면에 상당하는 부분의 제 1 투명 전극 (403) 의 형성 영역과 비형성 영역을 피복하고 있다.
금속 산화물층 (405) 상에는 오버코트층 (407) 이 형성되어 있다. 오버코트층 (407) 에는, 투명성이 높은 아크릴 수지가 사용된다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 제 2 투명 전극 (404) 은 오버코트층 (407) 상에 배치된다. 제 2 투명 전극 (404) 상에는 금속 산화물층 (406) 이 형성되어 있다. 금속 산화물층 (406) 은, 터치 패널 (401) 의 조작면에 상당하는 부분의 투명 전극의 형성 영역과 비형성 영역을 피복하고 있다. 금속 산화물층 (405, 406) 은, 경도가 높고, 제 1 투명 전극 (403) 및 제 2 투명 전극 (404) 과의 밀착성이 우수하다.
금속 산화물층 (405, 406) 의 형성에는 금속 알콕사이드를 금속염 (예를 들어, 알루미늄염) 의 존재하에 유기 용매 중에서 가수분해·축합하고, 추가로 석출 방지제를 첨가하여 얻어지는 코팅 조성물이 사용된다. 이 코팅 조성물의 상세에 대해서는 뒤에 설명한다.
터치 패널 (401) 에 있어서는, 본 명세서의 실시예란에서 서술하는 검토 결과에 기초하여, 제 1 투명 전극 (403) 과 제 2 투명 전극 (404) 의 각 전극 패턴이 눈에 띄지 않도록 금속 산화물층 (405, 406) 의 굴절률과 막두께가 선택된다. 구체적으로는, 금속 산화물층 (405, 406) 의 굴절률은 각각 1.50 ∼ 1.70 의 범위 내가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.54 ∼ 1.68 의 범위 내이다. 막두께는 각각 40 ㎚ ∼ 170 ㎚ 의 범위 내인 것이 바람직하다. 그리고, 금속 산화물층 (405, 406) 의 굴절률이 1.54 이상이고 1.60 보다 작은 경우, 막두께는 60 ㎚ ∼ 150 ㎚ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 또, 금속 산화물층 (405, 406) 의 굴절률이 1.60 이상이고 1.68 이하의 범위 내인 경우, 막두께는 40 ㎚ ∼ 170 ㎚ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 이 경우에 있어서도, 금속 산화물층 (405 및 406) 은, 제 1 투명 전극 (403) 과, 또 제 2 투명 전극 (404) 의 각각과 도통하지 않게 절연성이며, 또한 가시광 투명성이 높은 금속 산화물층에서 선택된다.
터치 패널 (401) 에 있어서는, 예를 들어 제 1 투명 전극 (403) 및 제 2 투명 전극 (404) 은 각각 막두께가 10 ∼ 200 ㎚ 의 ITO 막이 바람직하다. 이 터치 패널 (401) 에 있어서는, 예를 들어 제 1 투명 전극 (403) 및 제 2 투명 전극 (404) 은 각각 막두께 28 ㎚ 의 ITO 막으로 이루어지고, 금속 산화물층 (405, 406) 은 각각 실리콘알콕사이드와 티탄알콕사이드를 함유하는 코팅 조성물로 형성된 것이며, 굴절률은 1.60, 막두께는 80 ㎚ 이다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 금속 산화물층 (406) 상에는 아크릴계의 투명 접착제로 이루어지는 접착층 (408) 이 형성되어 있다. 터치 패널 (401) 은, 이 접착층 (408) 을 개재하여 디스플레이 패널 (410) 이 장착되어 있다.
이상의 구성을 갖는 터치 패널 (401) 에서는 조작면의 어느 지점에 도전체인 손가락이 접촉되면, 손가락끝과, 제 1 투명 전극 (403) 및 제 2 투명 전극 (404) 사이의 정전 용량 결합에 의해 콘덴서가 형성된다. 따라서, 손가락끝의 접촉 위치에 있어서의 전하의 변화를 파악함으로써, 어느 지점에 손가락이 접촉되었는지를 검출할 수 있다.
터치 패널 (401) 에서는, 제 1 투명 전극 (403) 과 제 2 투명 전극 (404) 상에 형성된 금속 산화물층 (405, 406) 의 효과에 의해, 조작면에 있어서 전극 패턴이 눈에 띄는 것이 억제되어 있다.
이상, 본 실시형태의 터치 패널에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. ITO 등의 투명 전극을 사용하는 다양한 타입의 터치 패널에 대해, 그 투명 전극 상에 굴절률과 막두께가 바람직하게 되도록 선택된 금속 산화물층을 형성함으로써 상기와 동일한 효과가 얻어진다.
다음으로, 금속 산화물층을 형성하기 위한 코팅 조성물에 대해 설명한다.
<코팅 조성물>
금속 산화물층을 형성하는 데에 사용되는 코팅 조성물은, 금속 알콕사이드를 금속염의 존재하에 유기 용매 중에서 가수분해·축합하고, 추가로 석출 방지제를 첨가하여 얻어지는 조성물이다.
코팅 조성물에 사용되는 금속 알콕사이드로는, 규소 (Si), 티탄 (Ti), 탄탈 (Ta), 지르코늄 (Zr), 붕소 (B), 알루미늄 (Al), 마그네슘 (Mg), 주석 (Sn) 및 아연 (Zn) 등의 금속 알콕사이드를 들 수 있다. 이 중, 입수의 용이성과 코팅 조성물의 저장 안정성의 점에서, 실리콘알콕사이드, 실리콘알콕사이드의 부분 축합물, 및 티탄알콕사이드에서 선택되는 적어도 1 개인 것이 바람직하다.
코팅 조성물은 상기 서술한 바와 같이, 이들 금속 알콕사이드를 금속염의 존재하에 유기 용매 중에서 가수분해·축합하여 얻어지는 조성물이다. 이 코팅 조성물은, 석출 방지제를 포함한다. 석출 방지제는 도포 피막을 형성했을 때, 도막 중에 금속염이 석출되는 것을 방지하는 효과를 갖는다.
코팅 조성물 중에 티탄알콕사이드 성분을 함유하는 경우에는, 유기 용매 중에 티탄알콕사이드 성분을 안정화시키는 효과를 갖는 알킬렌글리콜류 또는 그 모노에테르를 함유하는 것이 바람직하다.
티탄알콕사이드 성분을 함유하는 코팅 조성물을 제조하는 경우, 티탄알콕사이드를 안정화하여 코팅 조성물의 저장 안정성을 양호하게 하기 위해, 티탄알콕사이드와 알킬렌글리콜류 또는 그 모노에테르를 혼합 안정화 후, 티탄알콕사이드 단독 또는 실리콘알콕사이드와 혼합하여 금속염의 존재하에서 가수분해·축합한다.
코팅 조성물 중에 티탄알콕사이드와 실리콘알콕사이드 양 성분을 함유하는 경우에는, 실리콘알콕사이드를 금속염의 존재하에서 가수분해한 후, 미리 글리콜류 또는 그 모노에테르류를 혼합 안정화한 티탄알콕사이드를 혼합하는 것이 바람직하다.
코팅 조성물에 사용되는 금속 알콕사이드는 일반식 (Ⅰ) 로 나타낸다.
M(OR)n …… (Ⅰ)
(식 중, M 은 금속을 나타내고, R 은 C1 ∼ C5 의 알킬기를 나타내고, n 은 M 의 가수를 나타낸다)
특히, 실리콘알콕사이드 또는 그 부분 축합물에는, 일반식 (Ⅲ) 으로 나타내는 화합물의 1 종 혹은 2 종 이상 및 부분 축합물 (5 량체 이하) 에서 선택되는 적어도 1 종이 사용된다.
Si(OR')4 …… (Ⅲ)
(식 중, R' 는 C1 ∼ C5 의 알킬기를 나타낸다)
또, 티탄알콕사이드 또는 그 부분 축합물에는, 일반식 (Ⅳ) 로 나타내는 화합물의 1 종 또는 2 종 이상 및 부분 축합물 (5 량체 이하) 에서 선택되는 적어도 1 종이 사용된다.
Ti(OR")4 …… (Ⅳ)
(식 중, R" 는 C1 ∼ C5 의 알킬기를 나타낸다)
코팅 조성물에 사용되는 금속염은 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물에서 선택되는 적어도 1 종을 들 수 있다.
M2(X)m …… (Ⅱ)
(식 중, M2 는 금속을, X 는 염소, 질산, 황산, 아세트산, 옥살산, 술팜산, 술폰산, 아세토아세트산, 아세틸아세토네이트 또는 이들의 염기성염을, m 은 M2 의 가수를 나타낸다)
특히 바람직한 상기 코팅 조성물에 사용되는 금속염은, 하기 (Ⅱ-1) 로 나타내는 화합물에서 선택되는 적어도 1 종 및 하기 (Ⅱ-1) 중에서 사용되는 금속의 옥살산염을 함유하는 것을 들 수 있다.
M2(X)m …… (Ⅱ-1)
(식 중, M2 는 금속을, X 는 염소, 질산, 황산, 아세트산, 술팜산, 술폰산, 아세토아세트산, 아세틸아세토네이트 또는 이들의 염기성염을, m 은 M2 의 가수를 나타낸다)
상기 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 금속염의 금속 M2 로는, 알루미늄 (Al), 인듐 (In), 아연 (Zn), 지르코늄 (Zr), 비스무트 (Bi), 란탄 (La), 탄탈 (Ta), 이트륨 (Y) 및 세륨 (Ce) 으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이 바람직하다.
상기에서 나타내는 화합물 중, 특히, 금속 질산염, 금속 염화물염, 금속 옥살산염 및 그 염기성염이 바람직하다. 이 중, 입수의 용이성과 코팅 조성물의 저장 안정성의 점에서, 알루미늄, 인듐, 세륨 등의 금속 질산염이 바람직하다.
코팅 조성물에 사용되는 유기 용매로는, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, i-프로판올, n-부탄올, i-부탄올 및 t-부탄올 등의 알코올류 ; 아세트산에틸에스테르 등의 에스테르류 ; 에틸렌글리콜 등의 글리콜류 및 그 에스테르 유도체 ; 디에틸에테르 등의 에테르류 ; 아세톤, 메틸에틸케톤 및 시클로헥사논 등의 케톤류 ; 또는, 벤젠 및 톨루엔 등의 방향족 탄화수소류 등을 들 수 있고, 이들은 단독 또는 조합하여 사용된다.
코팅 조성물 중에 티탄알콕사이드 성분을 함유하는 경우, 유기 용매 중에 함유되는 알킬렌글리콜류 또는 그 모노에테르로는, 예를 들어 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜 및 그들의 모노메틸, 모노에틸, 모노프로필, 모노부틸 또는 모노페닐에테르 등을 들 수 있다.
코팅 조성물에 사용되는 유기 용매에 함유되는 글리콜류 또는 그 모노에테르는, 티탄알콕사이드에 대해 몰비가 1 미만이면, 티탄알콕사이드의 안정성에 효과가 적고, 코팅용 조성물의 저장 안정성이 나빠진다. 한편, 글리콜류 또는 그 모노에테르를 다량으로 사용하는 것은 전혀 문제가 아니다. 예를 들어, 코팅 조성물에 사용되는 유기 용매 모두가 상기 서술한 글리콜류 또는 그 모노에테르여도 지장이 없다. 그러나, 코팅 조성물이 티탄알콕사이드를 함유하지 않는 경우에는, 상기 서술한 글리콜 및/또는 그 모노에테르를 특별히 함유할 필요는 없다.
코팅 조성물에 함유되는 석출 방지제는, 도포 피막을 형성할 때, 도막 중에 금속염이 석출되는 것을 방지한다. 석출 방지제로는, N-메틸-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜 및 이들의 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 들 수 있고, 이들을 적어도 1 종 이상 사용할 수 있다.
석출 방지제는, 금속염의 금속을 금속 산화물로 환산하여 (석출 방지제)/(금속 산화물) ≥ 1 (중량비) 의 비율로 사용된다. 중량비가 1 미만이면, 도포 피막을 형성했을 때에 있어서의 금속염의 석출 방지 효과가 작아진다. 한편, 석출 방지제를 다량으로 사용하는 것은 코팅 조성물에 전혀 영향을 주지 않는다.
석출 방지제는, 금속 알콕사이드, 특히 실리콘알콕사이드, 티탄알콕사이드, 또는 실리콘알콕사이드 및 티탄알콕사이드가 금속염의 존재하에서 가수분해·축합 반응할 때에 첨가되어 있어도 되고, 가수분해·축합 반응의 종료 후에 첨가되어 있어도 된다.
코팅 조성물에 함유되는 금속 알콕사이드의 금속 원자 (M1) 와 금속염의 금속 원자 (M2) 의 함유 비율은, 몰비 환산으로 0.01 ≤ M2/(M1 + M2) ≤ 0.7 의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이 값이 0.01 보다 작으면, 얻어지는 피막의 기계적 강도가 충분하지 않기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 0.7 을 초과하면, 유리 기판이나 투명 전극 등의 기재에 대한 금속 산화물층의 밀착성이 저하된다. 또한, 450 ℃ 이하의 저온에서 소성했을 경우, 얻어지는 금속 산화물층의 내약품성이 저하되는 경향도 있다. 또한, 코팅 조성물에 함유되는 금속 알콕사이드의 금속 원자가 복수종인 경우, 상기 금속 원자 (M1) 는, 복수종의 금속 원자의 합계를 의미하고, 또 코팅 조성물에 함유되는 금속염의 금속 원자가 복수종인 경우, 상기 금속 원자 (M2) 는, 복수종의 금속 원자의 합계를 의미한다.
코팅 조성물 중의 고형분 농도에 대해서는 금속 알콕사이드와 금속염을 금속 산화물로 하여 환산했을 경우, 고형분으로는 0.5 ∼ 20 wt％ 의 범위인 것이 바람직하다. 고형분이 20 wt％ 를 초과하면, 코팅 조성물의 저장 안정성이 나빠지는 데다, 금속 산화물층의 막두께 제어가 곤란해진다. 한편, 고형분이 0.5 wt％ 이하에서는 얻어지는 금속 산화물층의 두께가 얇아져, 소정의 막두께를 얻기 위해서 다수 회의 도포가 필요하다.
코팅 조성물은 M(OR)n 으로 나타내는 금속 알콕사이드를 금속염 (예를 들어, 알루미늄염) 의 존재하에 유기 용매 중에서 가수분해·축합하여 얻어지는 것이다. 실리콘알콕사이드, 티탄알콕사이드, 또는 실리콘알콕사이드 및 티탄알콕사이드의 가수분해에 사용되는 물의 양은, 실리콘알콕사이드, 티탄알콕사이드, 또는 실리콘알콕사이드 및 티탄알콕사이드의 총몰수에 대해, 몰비 환산으로 2 ∼ 24 로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 2 ∼ 20 이다. 몰비 (물의 양 (몰)/(금속 알콕사이드의 총몰수)) 가 2 이하인 경우에는, 금속 알콕사이드의 가수분해가 불충분해져 성막성을 저하시키거나, 얻어지는 금속 산화물 피막의 강도를 저하시키므로 바람직하지 않다. 또, 몰비가 24 보다 많은 경우에는, 중축합이 계속 진행되기 때문에 저장 안정성을 저하시키므로 바람직하지 않다.
그 밖의 금속 알콕사이드를 사용하는 경우에도 동일하다.
또한, 다른 금속 알콕사이드를 사용한 경우에도, 물의 첨가량에 대해 동일한 조건을 선택하는 것이 바람직하다.
코팅 조성물을 조제할 때의 가수분해 과정에 있어서, 공존하는 금속염 (예를 들어, 알루미늄염) 이 함수염인 경우에는, 그 함수분이 반응에 관여하기 때문에, 가수분해에 사용하는 물의 양에 대해 금속염 (예를 들어, 알루미늄염) 의 함수분을 고려할 필요가 있다.
코팅 조성물은 금속 알콕사이드를 가수분해·축합시켜 제조되는 것으로, 금속 알콕사이드의 조성을 선택함으로써, 얻어지는 금속 산화물층의 굴절률을 소정의 범위 내에서 조정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 금속 알콕사이드로서 실리콘알콕사이드와 티탄알콕사이드를 선택했을 경우, 그 혼합 비율을 조정함으로써, 후술하는 소정의 범위 내에서, 구체적으로는 1.45 ∼ 2.1 의 범위 내에서 얻어지는 금속 산화물층의 굴절률을 조정하는 것이 가능하다.
환언하면, 코팅용 조성물을 도포하여 소성한 후의 금속 산화물층에 요구되는 굴절률이 결정되면, 그 굴절률에 따라 실리콘알콕사이드와 티탄알콕사이드의 조성 몰비를 결정하는 것이 가능하다. 이 조성 몰비는 임의이지만, 예를 들어 실리콘알콕사이드만을 가수분해함으로써 얻어지는 코팅 조성물로부터의 금속 산화물층의 굴절률은 1.45 정도의 값이다. 그리고, 티탄알콕사이드만을 가수분해하여 얻어지는 코팅 조성물로부터의 금속 산화물층의 굴절률은 2.1 정도의 값이다. 따라서, 금속 산화물층의 굴절률을 1.45 ∼ 2.1 까지의 사이에서 설정하고 싶은 경우, 그 범위 내의 굴절률치에 맞추어 실리콘알콕사이드와 티탄알콕사이드를 소정의 비율로 사용하여 코팅 조성물을 제조하는 것이 가능하다.
또, 다른 금속 알콕사이드를 사용하는 것에 의해서도, 얻어지는 금속 산화물층의 굴절률의 조정은 가능하다.
또한, 금속 산화물층의 굴절률에 대해서는, 조성 조건 이외에 성막 조건을 선택함으로써 조정하는 것도 가능하다. 이렇게 함으로써, 금속 산화물층이 높은 경도를 실현함과 함께, 원하는 굴절률치를 실현하는 것이 가능하다.
즉, 코팅 조성물의 도막을 소성하여 금속 산화물층을 제조하는 경우, 그 소성 온도에 따라 금속 산화물층의 굴절률은 변동한다. 이 경우, 소성 온도를 높게 할수록 금속 산화물층의 굴절률을 높게 할 수 있다. 따라서, 소성 온도를 적당한 값으로 선택함으로써 얻어지는 금속 산화물층의 굴절률의 조정이 가능하다. 그리고, 다른 터치 패널 구성 부재의 내열성을 고려했을 경우, 소성 온도는 100 ℃ ∼ 300 ℃ 의 범위가 바람직하고, 150 ℃ ∼ 250 ℃ 의 범위 내로 하는 것이 보다 바람직하다.
또, 코팅 조성물이 티탄알콕사이드를 함유하는 경우, 소성 전에 도막에 자외선 (UV) 을 조사하면, 얻어지는 금속 산화물층의 굴절률이 변동한다. 구체적으로는, 자외선 조사량을 많게 할수록 금속 산화물층의 굴절률을 높게 할 수 있다. 따라서, 원하는 굴절률을 실현하기 위해, 자외선 조사의 유무를 선택하는 것이 가능하다. 금속 산화물층에 있어서, 조성 등의 조건 선택에 의해 원하는 굴절률을 실현할 수 있는 경우에는 자외선 조사는 실시하지 않아도 된다. 그리고, 자외선 조사를 실시하는 경우에는, 그 조사량을 선택함으로써 금속 산화물층의 굴절률을 조정하는 것이 가능하다. 금속 산화물층에 있어서, 원하는 굴절률을 얻기 위해서 자외선 조사가 필요한 경우에는, 예를 들어 고압 수은 램프를 사용할 수 있다. 그리고, 고압 수은 램프를 사용했을 경우, 365 ㎚ 환산으로 전광 조사 1000 mJ/㎠ 이상의 조사량이 바람직하고, 3000 mJ/㎠ ∼ 10000 mJ/㎠ 의 조사량이 보다 바람직하다. 또, UV 광원으로는 특별히 지정은 없고, 다른 UV 광원을 사용할 수도 있다. 다른 광원을 사용하는 경우에는, 상기 고압 수은 램프를 사용했을 경우와 동량의 적산 광량이 조사되면 된다.
그러나, 특히 코팅 조성물에 티탄알콕사이드 성분을 함유하는 경우에는, 실온 보존하에서 서서히 점도가 상승된다는 성질을 갖는다. 실용상 큰 문제가 될 염려는 없지만, 금속 산화물층의 두께를 정밀하게 제어하는 경우에는 온도 등에 대한 신중한 관리가 필요하다. 또한, 이러한 점도의 상승은, 코팅 조성물 중의 티탄알콕사이드의 조성 비율이 많아짐에 따라 현저해진다. 이것은, 티탄알콕사이드가 실리콘알콕사이드 등에 대해 가수분해 속도가 크고, 축합 반응이 빠르기 때문이라고 생각된다.
코팅 조성물이 티탄알콕사이드 성분을 함유하는 경우에 있어서, 점도 변화를 줄이기 위해서는 다음의 2 개의 제법이 유효하다.
1) 티탄알콕사이드를 금속염의 존재하, 가수분해할 때에 미리 글리콜류와 티탄알콕사이드를 충분히 혼합한 후, 필요에 따라, 실리콘알콕사이드와 혼합하고, 유기 용매의 존재하에서 가수분해한다. 이렇게 함으로써, 점도 변화가 작은 코팅 조성물이 얻어진다.
1) 의 제법이 유효한 것은, 티탄알콕사이드를 글리콜류와 혼합했을 때에 발열이 있는 점에서, 티탄알콕사이드의 알콕사이드기와 글리콜류 사이에서 에스테르 교환 반응이 일어나 가수분해·축합 반응에 대해 안정화되기 때문이라고 생각된다.
2) 미리 실리콘알콕사이드를 금속염의 존재하에서 가수분해 반응시킨 후, 글리콜류와 혼합한 티탄알콕사이드 용액에 혼합하고 축합 반응을 실시하여 코팅 조성물을 얻는다. 이렇게 함으로써, 점도 변화가 작은 코팅 조성물이 얻어진다.
2) 의 제법이 유효한 것은 다음의 이유에 의한다고 생각된다. 즉, 실리콘알콕사이드의 가수분해 반응은 빠른 속도로 실시되지만, 그 후의 축합 반응은 티탄알콕사이드에 비해 느리다. 그 때문에, 가수분해 반응을 종료한 후, 빠르게 티탄알콕사이드를 첨가하면, 가수분해 반응한 실리콘알콕사이드의 실란올기와 티탄알콕사이드가 균일하게 반응한다. 이로써, 티탄알콕사이드의 축합 반응성을 가수분해된 실리콘알콕사이드가 안정화시킨다고 생각된다.
미리 가수분해된 실리콘알콕사이드와 티탄알콕사이드를 혼합하는 방법은 이미 시도되고 있다. 그러나, 반응에 사용되는 유기 용매에 글리콜류가 함유되지 않은 경우에는, 저장 안정성이 우수한 코팅용 조성물이 얻어지지 않는다. 또, 2) 에 나타낸 방법은, 큰 가수분해 속도를 갖는 다른 금속 알콕사이드와 실리콘알콕사이드로부터 코팅 조성물을 얻는 경우에도 유용하다.
이상 설명한 코팅 조성물은 일반적으로 실시되고 있는 도포법을 적용하여 도막을 성막하고, 그 후, 금속 산화물층으로 하는 것이 가능하다. 도포법으로는, 예를 들어, 딥 코트법, 스핀 코트법, 스프레이 코트법, 브러시 도포법, 롤 전사법, 스크린 인쇄법, 잉크젯법 또는 플렉소 인쇄법 등이 사용된다. 이 중, 패턴 인쇄에 바람직한 잉크젯법과 플렉소 인쇄법이 특히 바람직하다.
실시예
이하, 실시예에 따라 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
[실시예에서 사용하는 약기호]
이하의 실시예 등에서 사용하는 약기호의 의미는 다음과 같다.
· TEOS : 테트라에톡시실란
· TIPT : 테트라이소프로폭시티탄
· ZTB : 지르코늄테트라-n-부톡사이드
· AN : 질산알루미늄 9 수화물
· CeN : 질산세륨 6 수화물
· InN : 질산인듐 3 수화물
· EG : 에틸렌글리콜
· HG : 2-메틸-2,4-펜탄디올 (별칭 : 헥실렌글리콜)
· BCS : 2-부톡시에탄올 (별칭 : 부틸셀로솔브)
<합성예 1> (코팅 조성물 K1 의 합성)
200 ㎖ 용량의 플라스크 중에 AN 12.8 g, 물 3.0 g 을 첨가하고 교반하여 AN 의 수용액을 얻었다. 그 AN 의 수용액에 EG 13.7 g, HG 48.8 g, BCS 37.1 g, 및 실리콘알콕사이드로서 TEOS 31.1 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하여 A 액을 얻었다.
300 ㎖ 용량의 플라스크 중에 티탄알콕사이드로서 TIPT 4.7 g 을 넣고, 거기에 HG 48.8 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하여 B 액을 얻었다.
이어서, 상기 서술한 A 액과 B 액을 혼합하여 실온 조건하에서 30 분간 교반하였다. 이로써, 코팅 조성물 K1 을 얻었다.
<합성예 2> (코팅 조성물 K2 의 합성)
200 ㎖ 용량의 플라스크 중에 AN 12.1 g, 물 2.8 g 을 첨가하고 교반하여 AN 의 수용액을 얻었다. 그 AN 의 수용액에 EG 13.7 g, HG 57.7 g, BCS 37.2 g, 및 실리콘알콕사이드로서 TEOS 22.9 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하여 C 액을 얻었다.
300 ㎖ 용량의 플라스크 중에 티탄알콕사이드로서 TIPT 13.4 g 을 넣고, 거기에 HG 40.2 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하여 D 액을 얻었다.
이어서, 상기 서술한 C 액과 D 액을 혼합하여 실온 조건하에서 30 분간 교반하였다. 이로써, 코팅 조성물 K2 를 얻었다.
<합성예 3> (코팅 조성물 K3 의 합성)
200 ㎖ 용량의 플라스크 중에 AN 11.7 g, 물 2.8 g 을 첨가하고 교반하여 AN 의 수용액을 얻었다. 그 AN 의 수용액에 EG 13.7 g, HG 46.0 g, BCS 37.3 g, 및 실리콘알콕사이드로서 TEOS 19.1 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하여 E 액을 얻었다.
300 ㎖ 용량의 플라스크 중에 티탄알콕사이드로서 TIPT 17.4 g 을 넣고, 거기에 HG 52.1 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하여 F 액을 얻었다.
이어서, 상기 서술한 E 액과 F 액을 혼합하여 실온 조건하에서 30 분간 교반 하였다. 이로써, 금속 알콕사이드로서 코팅 조성물 K3 을 얻었다.
<합성예 4> (코팅 조성물 K4 의 합성)
200 ㎖ 용량의 플라스크 중에 AN 11.5 g, 물 2.7 g 을 첨가하고 교반하여 AN 의 수용액을 얻었다. 그 AN 의 수용액에 EG 13.7 g, HG 34.5 g, BCS 37.3 g, 및 실리콘알콕사이드로서 TEOS 15.6 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하여 G 액을 얻었다.
300 ㎖ 용량의 플라스크 중에 티탄알콕사이드로서 TIPT 21.2 g 을 넣고, 거기에 HG 63.6 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하여 H 액을 얻었다.
이어서, 상기 서술한 G 액과 H 액을 혼합하여 실온 조건하에서 30 분간 교반하였다. 이로써, 코팅 조성물 K4 를 얻었다.
<합성예 5> (코팅 조성물 K4-1 의 합성)
200 ㎖ 용량의 플라스크 중에 InN 9.2 g, 물 2.3 g 을 첨가하고 교반하여 InN 의 수용액을 얻었다. 그 InN 의 수용액에 EG 14.6 g, HG 41.6 g, BCS 39.5 g, 및 실리콘알콕사이드로서 TEOS 15.9 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하여 Ⅰ 액을 얻었다.
300 ㎖ 용량의 플라스크 중에 티탄알콕사이드로서 TIPT 14.4 g 을 넣고, 거기에 HG 62.4 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하여 J 액을 얻었다.
이어서, 상기 서술한 I 액과 J 액을 혼합하여 실온 조건하에서 30 분간 교반하였다. 이로써, 금속 알콕사이드로서 코팅 조성물 K-1 을 얻었다.
<합성예 6> (코팅 조성물 K4-2 의 합성)
200 ㎖ 용량의 플라스크 중에 CeN 10.3 g, 물 2.1 g 을 첨가하고 교반하여 CeN 의 수용액을 얻었다. 그 CeN 의 수용액에 EG 14.7 g, HG 42.1 g, BCS 40.0 g, 및 실리콘알콕사이드로서 TEOS 14.5 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하여 K 액을 얻었다.
300 ㎖ 용량의 플라스크 중에 티탄알콕사이드로서 TIPT 13.2 g 을 넣고, 거기에 HG 62.4 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하여 L 액을 얻었다.
이어서, 상기 서술한 K 액과 L 액을 혼합하여 실온 조건하에서 30 분간 교반하였다. 이로써, 금속 알콕사이드로서 코팅 조성물 K-2 를 얻었다.
<합성예 7> (코팅 조성물 K4-3 의 합성)
200 ㎖ 용량의 플라스크 중에 AN 8.5 g, 물 2.0 g 을 첨가하고 교반하여 AN 의 수용액을 얻었다. 그 AN 의 수용액에 EG 14.3 g, HG 40.8 g, BCS 38.7 g, 및 실리콘알콕사이드로서 TEOS 9.2 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하여 M 액을 얻었다.
300 ㎖ 용량의 플라스크 중에 지르코늄알콕사이드로서 ZTB 25.4 g 을 넣고, 거기에 HG 61.2 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하여 N 액을 얻었다.
이어서, 상기 서술한 M 액과 N 액을 혼합하여 실온 조건하에서 30 분간 교반하였다. 이로써, 금속 알콕사이드로서 코팅 조성물 K-3 을 얻었다.
<합성예 8> (코팅 조성물 K5 의 합성)
300 ㎖ 용량의 플라스크 중에 AN 15.5 g, 물 8.9 g 을 첨가하고 교반하여 AN 의 수용액을 얻었다. 그 AN 의 수용액에 EG 13.0 g, HG 93.0 g, BCS 35.3 g, 및 실리콘알콕사이드로서 TEOS 34.3 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하였다. 이로써, 코팅 조성물 K5 를 얻었다.
<합성예 9> (코팅 조성물 K6 의 합성)
200 ㎖ 용량의 플라스크 중에 AN 11.2 g, 물 2.6 g 을 첨가하고 교반하여 AN 의 수용액을 얻었다. 그 AN 의 수용액에 EG 13.7 g, HG 23.9 g, BCS 37.4 g, 및 실리콘알콕사이드로서 TEOS 12.1 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하여 I 액을 얻었다.
300 ㎖ 용량의 플라스크 중에 티탄알콕사이드로서 TIPT 24.8 g 을 넣고, 거기에 HG 74.4 g 을 첨가하고, 실온 조건하에서 30 분간 교반하여 J 액을 얻었다.
이어서, 상기 서술한 I 액과 J 액을 혼합하여 실온 조건하에서 30 분간 교반하였다. 이로써, 코팅 조성물 K6 을 얻었다.
다음으로, 상기 서술한 코팅 조성물 K1 ∼ K6 을 사용하여 금속 산화물층을 성막하는 성막 방법의 예에 대해 설명한다. 아울러, 금속 산화물층의 비교 대상이 되는 아크릴막을 기판 상에 성막하는 방법에 대해서도 설명한다.
<성막 방법 Ⅰ>
상기 서술한 코팅 조성물을 사용하여 구멍 직경 0.5 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하고, 기판 상에 스핀 코트법에 의해 도막을 형성한다. 이 기판을 60 ℃ 로 설정된 핫 플레이트 상에서 3 분간 가열하여 건조시킨다. 이어서, 200 ℃ 로 설정된 열풍 순환식 오븐 내로 옮겨 30 분간 소성한다. 이렇게 하여, 기판 상에 금속 산화물막 (즉, 금속 산화물층을 금속 산화물막이라고도 칭한다. 이하, 동일하다) 을 성막한다.
<성막 방법 Ⅱ>
상기 서술한 코팅 조성물을 사용하여 구멍 직경 0.5 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하고, 기판 상에 스핀 코트법에 의해 도막을 형성한다. 이 기판을 60 ℃ 로 설정된 핫 플레이트 상에서 3 분간 가열하여 건조시킨다. 이어서, 자외선 조사 장치 (아이그래픽사 제조 UB 011-3A 형) 를 사용하고, 고압 수은 램프 (입력 전원 1000 W) 를 사용하여 50 ㎽/㎠ (파장 365 ㎚ 환산) 의 광 강도로 2 분간 자외선 조사한다. 자외선 조사량은 6000 mJ/㎠ 가 된다. 자외선 조사 후, 200 ℃ 로 설정된 열풍 순환식 오븐 내로 옮겨 30 분간 소성한다. 이렇게 하여, 기판 상에 금속 산화물막을 성막한다.
<성막 방법 Ⅲ>
성막 방법 Ⅲ 은 금속 산화물막의 비교 대상이 되는 아크릴막을 기판 상에 성막하는 방법이다.
아크릴막 형성을 위한 아크릴 재료 조성물 (K7) 을 사용하여 구멍 직경 0.5 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하고, 기판 상에 스핀 코트법에 의해 도막을 형성한다. 이 기판을 90 ℃ 로 설정된 핫 플레이트 상에서 2 분간 가열하여 건조시킨다. 이어서, 200 ℃ 로 설정된 열풍 순환식 오븐 내로 옮겨 30 분간 소성한다. 이렇게 하여, 기판 상에 아크릴막을 성막한다.
<굴절률의 평가>
상기 서술한 코팅 조성물 K1 ∼ K6 을 사용하고, 기판에 실리콘 기판 (100) 을 사용하여, 상기한 성막 방법 Ⅰ, 성막 방법 Ⅱ 또는 성막 방법 Ⅲ 을 적용하여 실리콘 기판 상에 금속 산화물막 (KL1, KL2, KL3, KL4, KL5, KL5-1, KL5-2, KL5-3, KM1 및 KM2) 을 성막하였다.
또, 아크릴 재료 조성물 K7 을 사용하고, 기판에 실리콘 기판 (100) 을 사용하여, 상기한 성막 방법 Ⅲ 을 적용하여 실리콘 기판 상에 아크릴막 (KM3) 을 성막하였다.
이들 기판을 사용하여 엘립소미터 (미조지리 광학 공업소사 제조 DVA-FLVW) 를 사용하여 파장 633 ㎚ 에 있어서의 굴절률을 측정하였다.
금속 산화물막 (KL1, KL2, KL3, KL4, KL5, KL5-1, KL5-2, KL5-3, KM1 및 KM2), 그리고 아크릴막 (KM3) 의 굴절률의 평가 결과를 표 1 에 나타낸다. 이 표로부터 아크릴막의 굴절률은 1.50 인 것을 알 수 있다.
또한, 표 1 중의 성막 방법란의 기재는 각각의 막의 성막에 적용된 성막 방법 (Ⅰ ∼ Ⅲ) 을 나타내고 있다.
<경도의 평가>
금속 산화물막의 경도에 대해서는 연필 경도를 평가하였다.
상기 서술한 코팅 조성물 K1 ∼ K6 을 사용하고, 기판에 ITO 가 부착된 유리 기판을 사용하여, 상기한 성막 방법 Ⅰ, 성막 방법 Ⅱ 또는 성막 방법 Ⅲ 을 적용하여 기판 상에 금속 산화물막 (KL1, KL2, KL3, KL4, KL5, KL5-1, KL5-2, KL5-3, KL5, KM1 및 KM2) 을 성막하였다.
또, 아크릴 재료 조성물 K7 을 사용하고, 기판에 ITO 가 부착된 유리 기판을 사용하여, 상기한 성막 방법 Ⅲ 을 적용하여 ITO 가 부착된 유리 기판 상에 아크릴막 (KM3) 을 성막하였다.
이들 기판을 사용하여 연필 경도를 시험법 (JIS K5400) 에 준거하여 평가하였다.
금속 산화물막 (KL1, KL2, KL3, KL4, KL5, KL5-1, KL5-2, KL5-3, KM1 및 KM2), 그리고 아크릴막 (KM3) 의 연필 경도의 평가 결과를 표 1 에 나타낸다. 이 표로부터 아크릴막 (KM3) 의 연필 경도는 3 H 이고, 금속 산화물막 (KL1, KL2, KL3, KL4, KL5, KL5-1, KL5-2, KL5-3, KM1 및 KM2) 에 비해 경도가 낮은 것을 알 수 있다.
Figure 112013044524108-pct00001
<투명 도전막 기판>
기판 상에 패터닝된 투명 도전막이 성막된 투명 도전막 기판을 준비한다. 기판에는 유리 기판을 사용하고, 투명 도전막에는 ITO 를 사용한다. 이 투명 도전막 기판으로는, 상기 서술한 본 실시형태의 터치 패널 (1) 에 사용한 투명 도전막 기판 (14) 의 사용이 가능하다. 여기에서는 ITO 의 패턴이 동일하고, 막두께가 28 ㎚ 와 75 ㎚ 로 상이한 2 종류의 투명 도전막 기판을 준비하였다.
<실시예 1>
ITO 의 막두께가 28 ㎚ 인 투명 도전막 기판 상에 금속 산화물막 KL1 을 70 ㎚ 의 막두께로 성막한 기판을 제조하였다. 이 기판 상에 광학 접착제를 도포하여 0.7 ㎜ 의 소다라임 유리 기판을 첩합 (貼合) 하였다. 이어서, 자외선 조사 장치 (아이그래픽사 제조 UB 011-3A 형) 를 사용하고, 고압 수은 램프 (입력 전원 1000 W) 를 사용하여, 50 ㎽/㎠ (파장 365 ㎚ 환산) 의 광 강도로 80 초간 자외선 조사하였다. 이로써, 광학 접착제를 경화시켜 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<실시예 2 및 3>
금속 산화물막 KL1 의 막두께가 80 ㎚ (실시예 2) 와 90 ㎚ (실시예 3) 인 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<실시예 4>
ITO 막두께가 28 ㎚ 인 투명 도전막 기판 상에 금속 산화물막 KL2 를 70 ㎚ 의 막두께로 성막한 기판을 제조하였다. 이 기판 상에 광학 접착제를 도포하여 0.7 ㎜ 의 블랭크 유리를 첩합하였다. 이어서, 자외선 조사 장치 (아이그래픽사 제조 UB 011-3A 형) 를 사용하고, 고압 수은 램프 (입력 전원 1000 W) 를 사용하여, 50 ㎽/㎠ (파장 365 ㎚ 환산) 의 광 강도로 80 초간 자외선 조사하였다. 이로써, 광학 접착제를 경화시켜 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<실시예 5 및 6>
금속 산화물막 KL2 의 막두께가 80 ㎚ (실시예 5) 와 90 ㎚ (실시예 6) 인 것 이외에는, 실시예 4 와 동일한 방법으로 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<실시예 7>
ITO 막두께가 28 ㎚ 인 투명 도전막 기판 상에 금속 산화물막 KL3 을 50 ㎚ 의 막두께로 성막한 기판을 제조하였다. 이 기판 상에 광학 접착제를 도포하여 0.7 ㎜ 의 블랭크 유리를 첩합하였다. 이어서, 자외선 조사 장치 (아이그래픽사 제조 UB 011-3A 형) 를 사용하고, 고압 수은 램프 (입력 전원 1000 W) 를 사용하여, 50 ㎽/㎠ (파장 365 ㎚ 환산) 의 광 강도로 80 초간 자외선 조사하였다. 이로써, 광학 접착제를 경화시켜 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<실시예 8 ∼ 11>
금속 산화물막 KL3 의 막두께가 70 ㎚ (실시예 8), 80 ㎚ (실시예 9), 120 ㎚ (실시예 10) 및 150 ㎚ (실시예 11) 인 것 이외에는, 실시예 7 과 동일한 방법으로 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<실시예 12>
ITO 막두께가 28 ㎚ 인 투명 도전막 기판 상에 금속 산화물막 KL4 를 80 ㎚ 의 막두께로 성막한 기판을 제조하였다. 이 기판 상에 광학 접착제를 도포하여 0.7 ㎜ 의 블랭크 유리를 첩합하였다. 이어서, 자외선 조사 장치 (아이그래픽사 제조 UB 011-3A 형) 를 사용하고, 고압 수은 램프 (입력 전원 1000 W) 를 사용하여, 50 ㎽/㎠ (파장 365 ㎚ 환산) 의 광 강도로 80 초간 자외선 조사하였다. 이로써, 광학 접착제를 경화시켜 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<실시예 13>
금속 산화물막 KL4 의 막두께가 100 ㎚ 인 것 이외에는, 실시예 12 와 동일한 방법으로 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<실시예 14>
ITO 막두께가 75 ㎚ 인 투명 도전막 기판 상에 금속 산화물막 KL4 를 100 ㎚ 의 막두께로 성막한 기판을 제조하였다. 이 기판 상에 광학 접착제를 도포하여 0.7 ㎜ 의 블랭크 유리를 첩합하였다. 이어서, 자외선 조사 장치 (아이그래픽사 제조 UB 011-3A 형) 를 사용하고, 고압 수은 램프 (입력 전원 1000 W) 를 사용하여, 50 ㎽/㎠ (파장 365 ㎚ 환산) 의 광 강도로 80 초간 자외선 조사하였다. 이로써, 광학 접착제를 경화시켜 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<실시예 15>
ITO 막두께가 75 ㎚ 인 투명 도전막 기판 상에 금속 산화물막 KL5 를 100 ㎚ 의 막두께로 성막한 기판을 제조하였다. 이 기판 상에 광학 접착제를 도포하여 0.7 ㎜ 의 블랭크 유리를 첩합하였다. 이어서, 자외선 조사 장치 (아이그래픽사 제조 UB 011-3A 형) 를 사용하고, 고압 수은 램프 (입력 전원 1000 W) 를 사용하여, 50 ㎽/㎠ (파장 365 ㎚ 환산) 의 광 강도로 80 초간 자외선 조사하였다. 이로써, 광학 접착제를 경화시켜 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<실시예 16>
ITO 막두께가 28 ㎚ 인 투명 도전막 기판 상에 금속 산화물막 KL5-1 을 100 ㎚ 의 막두께로 성막한 기판을 제조하였다. 이 기판 상에 광학 접착제를 도포하여 0.7 ㎜ 의 블랭크 유리를 첩합하였다. 이어서, 자외선 조사 장치 (아이그래픽사 제조 UB 011-3A 형) 를 사용하고, 고압 수은 램프 (입력 전원 1000 W) 를 사용하여, 50 ㎽/㎠ (파장 365 ㎚ 환산) 의 광 강도로 80 초간 자외선 조사하였다. 이로써, 광학 접착제를 경화시켜 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<실시예 17>
ITO 막두께가 28 ㎚ 인 투명 도전막 기판 상에 금속 산화물막 KL5-2 를 100 ㎚ 의 막두께로 성막한 기판을 제조하였다. 이 기판 상에 광학 접착제를 도포하여 0.7 ㎜ 의 블랭크 유리를 첩합하였다. 이어서, 자외선 조사 장치 (아이그래픽사 제조 UB 011-3A 형) 를 사용하고, 고압 수은 램프 (입력 전원 1000 W) 를 사용하여, 50 ㎽/㎠ (파장 365 ㎚ 환산) 의 광 강도로 80 초간 자외선 조사하였다. 이로써, 광학 접착제를 경화시켜 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<실시예 18>
ITO 막두께가 28 ㎚ 인 투명 도전막 기판 상에 금속 산화물막 KL5-3 을 100 ㎚ 의 막두께로 성막한 기판을 제조하였다. 이 기판 상에 광학 접착제를 도포하여 0.7 ㎜ 의 블랭크 유리를 첩합하였다. 이어서, 자외선 조사 장치 (아이그래픽사 제조 UB 011-3A 형) 를 사용하고, 고압 수은 램프 (입력 전원 1000 W) 를 사용하여, 50 ㎽/㎠ (파장 365 ㎚ 환산) 의 광 강도로 80 초간 자외선 조사하였다. 이로써, 광학 접착제를 경화시켜 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<비교예 1>
ITO 막두께가 28 ㎚ 인 투명 도전막 기판 상에 금속 산화물막을 성막하지 않고, 그대로 광학 접착제를 도포하여 0.7 ㎜ 의 블랭크 유리를 첩합하였다. 이어서, 자외선 조사 장치 (아이그래픽사 제조 UB 011-3A 형) 를 사용하고, 고압 수은 램프 (입력 전원 1000 W) 를 사용하여, 50 ㎽/㎠ (파장 365 ㎚ 환산) 의 광 강도로 80 초간 자외선 조사하였다. 이로써, 광학 접착제를 경화시켜 금속 산화물층을 갖지 않는 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<비교예 2>
ITO 막두께가 75 ㎚ 인 투명 도전막 기판 상에 금속 산화물막을 성막하지 않고, 그대로 광학 접착제를 도포하여 0.7 ㎜ 의 블랭크 유리를 첩합하였다. 이어서, 자외선 조사 장치 (아이그래픽사 제조 UB 011-3A 형) 를 사용하고, 고압 수은 램프 (입력 전원 1000 W) 를 사용하여, 50 ㎽/㎠ (파장 365 ㎚ 환산) 의 광 강도로 80 초간 자외선 조사하였다. 이로써, 광학 접착제를 경화시켜 금속 산화물층을 갖지 않는 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<비교예 3>
금속 산화물막 KL4 의 막두께가 30 ㎚ 인 것 이외에는, 실시예 12 와 동일한 방법으로 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<비교예 4>
ITO 막두께가 28 ㎚ 인 투명 도전막 기판 상에 금속 산화물막 KM1 을 100 ㎚ 의 막두께로 성막한 기판을 제조하였다. 이 기판 상에 광학 접착제를 도포하여 0.7 ㎜ 의 블랭크 유리를 첩합하였다. 이어서, 자외선 조사 장치 (아이그래픽사 제조 UB 011-3A 형) 를 사용하고, 고압 수은 램프 (입력 전원 1000 W) 를 사용하여, 50 ㎽/㎠ (파장 365 ㎚ 환산) 의 광 강도로 80 초간 자외선 조사하였다. 이로써, 광학 접착제를 경화시켜 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<비교예 5>
ITO 막두께가 28 ㎚ 인 투명 도전막 기판 상에 금속 산화물막 KM2 를 100 ㎚ 의 막두께로 성막한 기판을 제조하였다. 이 기판 상에 광학 접착제를 도포하여 0.7 ㎜ 의 블랭크 유리를 첩합하였다. 이어서, 자외선 조사 장치 (아이그래픽사 제조 UB 011-3A 형) 를 사용하고, 고압 수은 램프 (입력 전원 1000 W) 를 사용하여, 50 ㎽/㎠ (파장 365 ㎚ 환산) 의 광 강도로 80 초간 자외선 조사하였다. 이로써, 광학 접착제를 경화시켜 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<비교예 6>
ITO 막두께가 75 ㎚ 인 투명 도전막 기판 상에 금속 산화물막 KM2 를 100 ㎚ 의 막두께로 성막한 기판을 제조하였다. 이 기판 상에 광학 접착제를 도포하여 0.7 ㎜ 의 블랭크 유리를 첩합하였다. 이어서, 자외선 조사 장치 (아이그래픽사 제조 UB 011-3A 형) 를 사용하고, 고압 수은 램프 (입력 전원 1000 W) 를 사용하여, 50 ㎽/㎠ (파장 365 ㎚ 환산) 의 광 강도로 80 초간 자외선 조사하였다. 이로써, 광학 접착제를 경화시켜 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<비교예 7>
ITO 막두께가 75 ㎚ 인 투명 도전막 기판 상에 아크릴막 KM3 을 2 ㎛ 의 막두께로 성막한 기판을 제조하였다. 이 기판 상에 광학 접착제를 도포하여 0.7 ㎜ 의 블랭크 유리를 첩합하였다. 이어서, 자외선 조사 장치 (아이그래픽사 제조 UB 011-3A 형) 를 사용하고, 고압 수은 램프 (입력 전원 1000 W) 를 사용하여 50 ㎽/㎠ (파장 365 ㎚ 환산) 의 광 강도로 80 초간 자외선 조사하였다. 이로써, 광학 접착제를 경화시켜 아크릴막이 형성된 평가용 터치 패널을 제조하였다.
<밀착성의 평가>
실시예 1 ∼ 실시예 18 에 있어서, 평가용 터치 패널을 제조할 때, 그 도중에 제조되는 금속 산화물막 (KL1 ∼ KL5) 이 성막된 기판을 사용하였다. 그 투명 도전막 기판 상의 각 금속 산화물막에 대해 JIS K5600 의 밀착성의 크로스컷법에 준거하여 박리 시험을 실시하여 밀착성을 평가하였다.
동일하게, 비교예 3 ∼ 비교예 7 에 있어서 평가용 터치 패널을 제조할 때, 그 도중에 제조되는 금속 산화물막 (KL4, KM1 및 KM2) 그리고 아크릴막 (KM3) 이 성막된 기판을 사용하여 밀착성을 평가하였다.
<전극 패턴 외관의 평가>
실시예 1 ∼ 실시예 18 및 비교예 1 ∼ 비교예 7 에 있어서 제조한 평가용 터치 패널을 사용하여, ITO 의 전극 패턴 외관의 평가를 실시하였다.
각 터치 패널을 검은 천 위에 두고, 상부로부터 라이트를 비춘 상태에서 육안으로 관찰을 실시하였다. 관찰 결과, 전극 패턴이 보이지 않는 것을 <전극 패턴 외관 평가 ◎> 로 하였다. 또, 전극 패턴은 보이지만, 그 정도가 ITO 막 상에 금속 산화물막을 갖지 않는 비교예 1 및 비교예 2 의 터치 패널에 비해 개선되어 있는 것을 <전극 패턴 외관 평가 ○> 로 하였다. 또한, 비교예 1 및 비교예 2 의 터치 패널과 동등한 것을 <전극 패턴 외관 평가 △> 로 하고, 비교예 1 및 비교예 2 의 터치 패널보다 ITO 의 전극 패턴이 눈에 띄는 것을 <×> 로 하여 평가하였다.
실시예 1 ∼ 실시예 18 및 비교예 1 ∼ 비교예 7 의 평가용 터치 패널의 전극 패턴 외관 평가의 결과를 정리하여, 상기한 밀착성의 평가 결과와 함께 표 2 에 나타낸다.
Figure 112013047250589-pct00011
실시예 1 ∼ 실시예 15 의 터치 패널에서는 전극 패턴 외관 평가의 결과가 양호하고, 전극 패턴은 보이지 않거나, 또는 보인다고 하더라도 금속 산화물막을 갖지 않는 비교예와 비교하여 그 정도가 개선되어 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 투명 전극 상에 굴절률과 막두께가 조정된 금속 산화물막을 형성함으로써, 전극 패턴 외관이 개선되어 전극을 눈에 띄지 않게 할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또, 각각의 금속 산화물막의 밀착성은 아크릴막에 비해 높은 것도 알 수 있었다.
표 2 의 결과로부터, 실시예 1 ∼ 실시예 15 에 의하면, 투명 전극의 패턴이 눈에 띄는 것에 의한 표시성의 저하를 저감시킬 수 있는 터치 패널이 얻어지는 것을 알 수 있었다. 보다 구체적으로는, 투명 전극의 패턴이 눈에 띄는 것이 억제된 본 실시형태의 터치 패널 (1, 101, 201, 301, 401) 을 제공할 수 있는 것을 알 수 있었다.
산업상의 이용가능성
본 발명의 터치 패널은, 전극 패턴이 눈에 띄지 않고, 또 구성 부재간의 밀착성도 양호하다. 따라서, 우수한 볼품과 높은 신뢰성이 요구되는 표시 디바이스용 터치 패널로서 유용하다.
또한, 2010년 10월 26일에 출원된 일본 특허 출원 2010-240080호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 개시로서 도입하는 것이다.
1, 101, 201, 301, 401 터치 패널
2, 102, 402 기판
3, 103, 203, 303, 403 제 1 투명 전극
4, 104, 204, 304, 404 제 2 투명 전극
5, 6, 105, 106, 205, 206, 305, 306, 405, 406 금속 산화물층
7, 107, 207 커버 필름
9, 108, 109, 208, 209, 308, 408 투명 접착층
10, 110, 210, 310, 410 디스플레이 패널
11 인출 배선
14 투명 도전막 기판
18 교차부
19 층간 절연막
20 가교 전극
21 패드부
212, 312 제 2 기판
407 오버코트층

Claims (14)

  1. 투명 기판의 조작 영역에 투명 전극의 패턴이 형성된 정전 용량 방식의 터치 패널로서,
    하기 일반식 (Ⅰ)
    M1(OR)n …… (Ⅰ)
    (식 중, M1 은 금속을, R 은 C1 ∼ C5 의 알킬기를, n 은 M1 의 가수를 나타낸다)
    로 나타내는 금속 알콕사이드를
    하기 일반식 (Ⅱ)
    M2(X)m …… (Ⅱ)
    (식 중, M2 는 금속을, X 는 염소, 질산, 황산, 아세트산, 옥살산, 술팜산, 술폰산, 아세토아세트산, 아세틸아세토네이트 또는 이들의 염기성염을, m 은 M2 의 가수를 나타낸다)
    로 나타내는 금속염의 존재하에 유기 용매 중에서 가수분해·축합하고, 추가로 석출 방지제를 첨가하여 얻어지는 코팅 조성물로 형성되는 금속 산화물층을 상기 투명 전극 상에 배치하고,
    상기 금속 산화물층은 굴절률이 1.50 ∼ 1.70 이고, 당해 층의 막두께가 40 ㎚ ∼ 170 ㎚ 인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  2. 투명 기판의 조작 영역에 투명 전극의 패턴이 형성된 정전 용량 방식의 터치 패널로서,
    하기 일반식 (Ⅰ)
    M1(OR)n …… (Ⅰ)
    (식 중, M1 은 금속을, R 은 C1 ∼ C5 의 알킬기를, n 은 M1 의 가수를 나타낸다)
    로 나타내는 금속 알콕사이드를
    하기 일반식 (Ⅱ-1)
    M2(X)m …… (Ⅱ-1)
    (식 중, M2 는 금속을, X 는 염소, 질산, 황산, 아세트산, 술팜산, 술폰산, 아세토아세트산, 아세틸아세토네이트 또는 이들의 염기성염을, m 은 M2 의 가수를 나타낸다)
    및 식 (Ⅱ-1) 중에서 사용되는 금속의 옥살산염으로 나타내는 금속염의 존재하에 유기 용매 중에서 가수분해·축합하고, 추가로 석출 방지제를 첨가하여 얻어지는 코팅 조성물로 형성되는 금속 산화물층을 상기 투명 전극 상에 배치하고,
    상기 금속 산화물층은 굴절률이 1.50 ∼ 1.70 이고, 당해 층의 막두께가 40 ㎚ ∼ 170 ㎚ 인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 일반식 (Ⅰ) 에 있어서의 금속 M1 은, 규소 (Si), 티탄 (Ti), 탄탈 (Ta), 지르코늄 (Zr), 붕소 (B), 알루미늄 (Al), 마그네슘 (Mg), 주석 (Sn) 및 아연 (Zn) 으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 일반식 (Ⅱ) 및 (Ⅱ-1) 에 있어서의 금속 M2 는, 알루미늄 (Al), 인듐 (In), 아연 (Zn), 지르코늄 (Zr), 비스무트 (Bi), 란탄 (La), 탄탈 (Ta), 이트륨 (Y) 및 세륨 (Ce) 으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 산화물층은 굴절률이 1.54 ∼ 1.68 이고, 당해 층의 막두께가 40 ㎚ ∼ 170 ㎚ 인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 알콕사이드는, 실리콘알콕사이드 또는 그 부분 축합물과, 티탄알콕사이드의 혼합물인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 석출 방지제는, N-메틸-피롤리돈, 에틸렌글리콜, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜 및 이들의 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물에 함유되는 금속 알콕사이드의 금속 원자 (M1) 와 금속염의 금속 원자 (M2) 의 몰비는,
    0.01 ≤ M2/(M1 + M2) ≤ 0.7
    인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속염은, 금속 질산염, 금속 황산염, 금속 아세트산염, 금속 염화물, 금속 옥살산염, 금속 술팜산염, 금속 술폰산염, 금속 아세토아세트산염, 금속 아세틸아세토네이트 및 이들의 염기성염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유기 용매는, 알킬렌글리콜류 또는 그 모노에테르 유도체를 함유하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 투명 전극은, 적어도 2 개의 상이한 방향의 위치를 검출하기 위한 제 1 투명 전극과 제 2 투명 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 투명 전극과 상기 제 2 투명 전극은, 상기 투명 기판의 동일한 면에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 투명 전극과 상기 제 2 투명 전극은, 각각 상기 투명 기판의 상이한 면에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
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