KR102135084B1 - 터치 패널 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 터치 패널은, 제1 전극을 구성하는 제1 도전층을 포함하는 제1 전도성 필름; 및 상기 제1 전극과 다른 제2 전극을 구성하는 제2 도전층을 포함하며, 상기 제1 도전층이 네트워크 구조를 형성하는 나노 소재의 도전체를 포함한다.
Description
본 발명은 터치 패널에 관한 것으로서, 네트워크 구조의 도전체를 포함하는 전도성 필름을 가지는 터치 패널에 관한 것이다.
최근 디스플레이, 터치 패널 등의 다양한 전자 장치에 투명 전도성 박막을 포함하는 전도성 필름이 다양하게 적용되고 있다. 이러한 전도성 필름은, 플라스틱 기재 상에 형성되는 투명하고 저항이 작은 투명 전도성 박막을 형성하고, 이 투명 전도성 박막을 패터닝하는 것에 의하여 형성된다.
이러한 투명 전도성 박막은 일반적으로 인듐-틴 산화물과 같은 물질을 진공 증착하는 방법에 의하여 형성된다. 그런데 인듐-틴 산화물의 재료 비용이 비싸며, 진공 증착법 등의 방법 또한 생산성이 높지 않다. 그리고 인듐-틴 산화물은 플렉서블한 특성을 가지지 않고 높은 저항을 가지므로, 이를 포함하는 전자 장치의 특성을 향상하는 데 한계가 있었다.
본 발명은 우수한 특성을 가지며 대면적으로 구현될 수 있는 터치 패널을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 패널은, 제1 전극을 구성하는 제1 도전층을 포함하는 제1 전도성 필름; 및 상기 제1 전극과 다른 제2 전극을 구성하는 제2 도전층을 포함하며, 상기 제1 도전층이 네트워크 구조를 형성하는 나노 소재의 도전체를 포함한다.
상기 제2 도전층과 상기 제1 도전층 사이에 별도의 층이 위치할 수 있다.
상기 별도의 층이 절연 특성을 가질 수 있다.
상기 제1 도전층이 상기 제1 전도성 필름의 일면에 위치하고, 상기 제2 도전층이 상기 제2 전도성 필름의 타면에 위치할 수 있다.
상기 제2 도전층이 형성되는 제2 전도성 필름을 더 포함할 수 있고, 상기 제1 전도성 필름과 상기 제2 전도성 필름을 접착하는 투명 접착층을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 터치 패널은, 네트워크 구조를 가지는 나노 소재로 구성되는 도전체를 포함하는 도전층을 포함한다. 이에 따라 도전층이 비도전 부분(CAB)을 포함하여 투과율을 향상할 수 있고 도전체로 사용되는 재료 양을 줄여 비용을 절감할 수 있으며 도전체의 우수한 전기적 특성에 의하여 저저항을 구현할 수 있다. 따라서, 터치 패널이 기존보다 낮은 저항을 가지면서도 얇은 두께를 가지는 도전층을 포함하므로 대면적으로 구현될 수 있으며, 우수한 광학 특성 등을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서 제1 및 제2 전극을 구성하는 제1 및 제2 도전층의 평면 형상을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용될 수 있는 전도성 필름의 일 예를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용될 수 있는 전도성 필름의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 5의 (a)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용되는 전도성 필름에서 베이스 부재, 프라이머층 및 제1 하드 코팅층을 형성한 경우의 이들의 단면 및 제1 하드 코팅층의 표면을 함께 촬영한 사진을 도시하였고, (b)에는 베이스 부재 위에 프라이머층을 형성한 경우에 이들의 단면 및 프라이머층(22)의 표면을 함께 촬영한 사진을 도시하였다.
도 6의 (a)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용되는 도전층의 도전 영역에서의 평면 구조를 개략적으로 도시하였고, (b)에는 인듐-틴 산화물을 증착하여 형성된 도전층의 도전 영역에서의 평면 구조를 개략적으로 도시하였다.
도 7의 (a)는 본 발명의 제조예에 따라 제조된 도전층의 평면 사진이고, (b)는 인듐-틴 산화물을 증착하여 형성된 도전층의 평면 사진이다.
도 8은 본 발명의 제조예에 따른 도전층의 저항이 20 Ω/□, 40 Ω/□, 60 Ω/□ 및 100 Ω/□일 때의 단면 사진이다.
도 9는 본 발명의 제조예에 따른 도전층의 저항이 20 Ω/□, 40 Ω/□, 60 Ω/□ 및 100 Ω/□일 때의 평면 사진이다.
도 10의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 도전층의 단면 사진이고, (b)는 인듐-틴 산화물을 이용한 도전층의 단면 사진이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널을 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널을 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서 제1 및 제2 전극을 구성하는 제1 및 제2 도전층의 평면 형상을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용될 수 있는 전도성 필름의 일 예를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용될 수 있는 전도성 필름의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 5의 (a)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용되는 전도성 필름에서 베이스 부재, 프라이머층 및 제1 하드 코팅층을 형성한 경우의 이들의 단면 및 제1 하드 코팅층의 표면을 함께 촬영한 사진을 도시하였고, (b)에는 베이스 부재 위에 프라이머층을 형성한 경우에 이들의 단면 및 프라이머층(22)의 표면을 함께 촬영한 사진을 도시하였다.
도 6의 (a)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용되는 도전층의 도전 영역에서의 평면 구조를 개략적으로 도시하였고, (b)에는 인듐-틴 산화물을 증착하여 형성된 도전층의 도전 영역에서의 평면 구조를 개략적으로 도시하였다.
도 7의 (a)는 본 발명의 제조예에 따라 제조된 도전층의 평면 사진이고, (b)는 인듐-틴 산화물을 증착하여 형성된 도전층의 평면 사진이다.
도 8은 본 발명의 제조예에 따른 도전층의 저항이 20 Ω/□, 40 Ω/□, 60 Ω/□ 및 100 Ω/□일 때의 단면 사진이다.
도 9는 본 발명의 제조예에 따른 도전층의 저항이 20 Ω/□, 40 Ω/□, 60 Ω/□ 및 100 Ω/□일 때의 평면 사진이다.
도 10의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 도전층의 단면 사진이고, (b)는 인듐-틴 산화물을 이용한 도전층의 단면 사진이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널을 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널을 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서 제1 및 제2 전극을 구성하는 제1 및 제2 도전층의 평면 형상을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 패널(100)은 제1 전극을 구성하는 제1 도전층(40a)과, 제1 도전층(40a)과 절연되도록 위치하며 제2 전극을 구성하는 제2 도전층(40b)을 포함한다. 이때, 제1 및 제2 도전층(40a, 40b) 중 적어도 하나는 네트워크 구조를 형성하는 나노 소재의 도전체를 포함한다. 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다.
좀더 구체적으로 터치 패널(100)은, 커버 기판(114), 제1 도전층(40a)이 형성된 제1 전도성 필름(10a), 제2 도전층(40b)이 형성된 제2 전도성 필름(10b), 커버 기판(114)과 제1 전도성 필름(10a) 사이의 제1 투명 접착층(110), 제1 전도성 필름(10a)과 제2 전도성 필름(10b) 사이의 제2 투명 접착층(112)을 포함할 수 있다.
이때, 제1 전도성 필름(10a)의 제1 도전층(40a)은 일 방향으로 형성되는 제1 전극을 구성하고, 제2 전도성 필름(10b)의 제2 도전층(40b)은 제1 전극과 교차하는 방향으로 형성되는 제2 전극을 구성한다. 이때, 도 2를 참조하면, 제1 전극을 구성하는 제1 도전층(40a)은, 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지는 감지하는 복수의 제1 센서부(41a)와, 이러한 복수의 제1 센서부(41a)를 연결하는 제1 연결부(42a)를 포함한다. 제1 연결부(42a)는 복수의 제1 센서부(41a)를 일 방향으로 연결한다. 이와 유사하게, 제2 전극을 구성하는 제2 도전층(42b)은 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지는 감지하는 복수의 제2 센서부(41b)와, 이러한 복수의 제2 센서부(41b)를 연결하는 제2 연결부(42b)를 포함한다. 제2 연결부(42b)는 복수의 제2 센서부(41b)를 제1 전극과 교차하는 방향으로 연결한다.
도면에서는 제1 센서부(41a) 및 제2 센서부(41b)가 마름모 형상을 가지는 것으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 삼각형, 사각형 등의 다각형, 원형 또는 타원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
제1 전도성 필름(10a)와 제2 전도성 필름(10b)은 제1 투명 접착층(110)에 의하여 서로 고정될 수 있다. 그리고 제2 전도성 필름(10b) 위에 제2 투명 접착층(112)에 의하여 커버 기판(114)이 고정되어 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b)를 외부 충격 등으로부터 보호할 수 있다.
제1 투명 접착층(110)으로는, 커버 기판(114)과 제1 전도성 필름(10a) 사이에서 이들을 접착할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제2 투명 접착층(112)으로는, 제1 전도성 필름(10a)과 제2 전도성 필름(10b) 사이에서 이들을 접착할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 투명 접착층(110, 112)은 각기 25㎛ 내지 150㎛의 두께를 가질 수 있다. 상술한 두께가 25㎛보다 작으면 접착력이 충분하지 않고 절연 특성을 유지하게 어려울 수 있으며 라미네이션 공정 등의 공정을 수행하기 어려울 수 있다. 상술한 두께가 150㎛를 초과하면 두께가 두꺼워지면 터치 패널(100)의 두께가 증가할 수 있고 투과율 등의 광학 특성 등이 저하될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 제2 투명 접착층(110, 112)의 두께가 달라질 수도 있다.
이와 같은 터치 패널(100)에 손가락 등의 입력 장치가 접촉되면, 입력 장치가 접촉된 부분에서 정전 용량의 차이가 발생되고, 이 차이가 발생된 부분을 접촉 위치로 검출할 수 있다.
상술한 터치 패널(100)에 적용되는 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b)을 도 3 및 도 4를 참조하여 좀더 상세하게 설명한다. 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하는 전도성 필름(10)은 제1 및/또는 제2 전도성 필름(10a, 10b)일 수 있다. 그리고 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하는 도전층(40)은 제1 및/또는 제2 도전층(40a, 40b)일 수 있다. 이때, 후술하는 전도성 필름(10)이 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b)에 모두 적용되어 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b)이 서로 동일한 구조, 물질 등으로 이루어질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b) 중 하나만이 후술하는 전도성 필름(10)의 구조를 가지고 다른 하나는 이와 다른 구조, 물질 등으로 이루어지는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용될 수 있는 전도성 필름의 일 예를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용될 수 있는 전도성 필름의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 전도성 필름(10)은, 베이스 부재(20)와, 베이스 부재(20)의 일면(도면의 상면, 이하 "상면") 위에 형성되는 제1 하드 코팅층(32)와, 제1 하드 코팅층(32) 위에 형성되며 네트워크 구조를 가지는 나노 소재의 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)을 포함한다. 그리고 베이스 부재(20)의 다른 일면(도면의 상면, 이하 "상면")에 형성되는 제2 하드 코팅층(34)과, 베이스 부재(20)와 제1 하드 코팅층(22) 사이에 형성되는 프라이머층(22)과, 도전층(40) 위에 형성되는 오버 코팅층(50)을 더 포함할 수 있다.
베이스 부재(20)는 전도성 필름(10)의 기계적 강도를 유지하면서 투과성을 가지는 물질로 구성되는 필름, 시트, 기판 등일 수 있다. 베이스 부재(20)은, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르설판, 폴리에테르에테르케톤, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 셀룰로오스프로피오네이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌설피드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리스티렌 등의 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 베이스 부재(20)가 폴리에틸렌테레프탈레이트로 구성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스 부재(20)으로 상술한 물질 외의 다양한 물질이 사용될 수 있다.
베이스 부재(20)는 전도성 필름(10)의 기계적 강도를 유지할 수 있는 두께를 가질 수 있다. 이때, 충분한 기계적 강도를 위하여 베이스 부재(20)는 다른 층(즉, 프라이머 층(22), 제1 및 제2 오버 코팅층(32, 34), 도전층(40) 및 오버 코팅층(50))보다 더 큰 두께를 가질 수 있다. 일례로, 베이스 부재(20)는 50㎛ 내지 300㎛의 두께를 가질 수 있다. 베이스 부재(20)의 두께가 50㎛ 미만이면 기계적 강도가 충분하지 않을 수 있으며, 두께가 300㎛를 초과하면 재료 사용에 의한 비용이 증가하고 박형화가 어려울 수 있다. 기계적 강도 및 박형화 등을 더 고려하면 베이스 부재(20)의 두께가 50㎛ 내지 200㎛일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 베이스 부재(20)의 두께는 변화될 수 있다.
이러한 베이스 부재(20)는 용액 캐스팅 공정, 필름 압출 공정 등에 의하여 제조될 수 있으며, 제조 후 온도에 따른 변형을 최소화하기 위하여 필름의 유리 전이 온도에서 수초~수분간 어닐링 할 수도 있다. 어닐링 이후에는 코팅성 및 접착성을 향상시키기 위해 아르곤, 산소, 질소 혹은 이산화탄소를 사용한 플라즈마 처리, 자외선-오존 처리, 반응 기체를 유입한 이온빔 처리 등의 방법으로 표면 처리를 할 수도 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스 부재(20)는 다양한 방법에 의하여 제조될 수 있다.
베이스 부재(20)의 일면(도면의 상면, 이하 "상면") 상에 프라이머층(22)이 형성된다. 프라이머층(22)은 코팅성 및 접착성을 향상하기 위하여 베이스 부재(20) 상에 형성되는 것이다. 프라이머층(22)은 경화성 수지를 포함할 수 있다. 경화성 수지는 열, 자외선 조사, 전자선 조사 등의 에너지 인가에 의해 경화되는 수지라면 특별히 한정되지 않는다. 일례로, 경화성 수지로는 실리콘 수지, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지 등을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 경화성 수지로 상술한 물질 외의 다양한 물질이 사용될 수 있다.
프라이머층(22)은 경화성 수지를 포함하는 페이스트 등을 바 코팅, 그라비아 코팅, 리버스 코팅 등의 다양한 방법을 이용하여 도포하는 것에 의하여 베이스 부재(20) 상에 형성될 수 있다. 프라이머층(22)의 형성 방법으로는 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
프라이머층(22)은 코팅성 및 접착성을 향상하기 위하여 도포되는 층이므로 상대적으로 얇은 두께를 가질 수 있다. 즉, 베이스 부재(20) 및 제1 및 제2 하드 코팅층(32, 34)보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 일례로, 프라이머층(22)의 두께는 50nm 내지 200nm일 수 있다. 이러한 프라이머층(22)의 두께는 베이스 부재(20)을 전체적으로 균일한 두께로 덮으면서 불필요하게 두께가 증가되는 것을 방지하는 범위로 결정된 것이다.
베이스 부재(20)의 상면 위에 형성된 프라이머층(22) 위에 제1 하드 코팅층(32)이 형성된다. 본 실시예에서는 베이스 부재(20)와 도전층(40) 사이에 제1 하드 코팅층(32)을 위치시켜, 네트워크 구조를 가지는 나노 소재의 도전체(42)를 구비하는 도전층(40)을 가지는 전도성 필름(10)에서 다양한 특성을 향상할 수 있다. 이에 대해서는 도전층(40) 및 오버 코팅층(50)을 먼저 설명한 다음 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 하드 코팅층(32)이 구비되지 않는 것도 가능하다.
프라이머층(22) 위(또는 제1 하드 코팅층(32))에 형성되는 도전층(40)은 도전성을 가지는 도전체(42)를 구비한다. 도전체(42)는 금속을 포함하며 네트워크 구조(일종의 메쉬(mesh) 구조)를 구성하는 나노 소재일 수 있다. 일례로, 도전층(40)에 포함된 도전체(42)는 나노 와이어일 수 있다. 나노 와이어는 이등방성 성장에 의하여 와이어 형상으로 제조될 수 있다. 명세서 상에서 도전층(40)이라는 표현은 균일한 두께를 가지는 층을 의미할 수도 있고, 네트워크 구조를 형성하는 도전체(42) 사이에 빈 공간을 가지는 층을 의미할 수도 있다. 실제로는 아주 적은 양의 용매, 바인더 등에 나노 소재를 혼합한 혼합물을 도포하여 도전층(40)을 형성한다. 이에 따라 용매, 바인더 등이 잔류하여 형성된 잔류 부분(44)이 상대적으로 작은 제1 두께(T1)를 가지면서 형성되고, 도전체(42)가 잔류 부분(44)의 외부까지 연장되어 상대적으로 두꺼운 제2 두께(T2)를 가지면서 형성된다.
일례로, 은(Ag)의 나노 입자 표면은 여러 가지 결정면을 가지므로 이에 의하여 쉽게 이등방성 성장을 유도할 수 있으므로, 이에 의하여 쉽게 은 나노 와이어를 제조할 수 있다. 은 나노 와이어는 저항이 대략 10 Ω/□ 내지 400Ω/□의 저항을 가질 수 있어 낮은 저항(예를 들어, 10 Ω/□ 내지 150 Ω/□)의 저항을 가질 수 있다. 이에 따라 다양한 저항을 가지는 도전층(40)을 형성할 수 있다. 특히, 대략 200 Ω/□ 내지 400 Ω/□의 저항을 가지는 인듐 틴 산화물(indium-tin oxide, ITO)보다 우수한 전기 전도도를 가지는 도전층(40)을 형성할 수 있다. 그리고 은 나노 와이어는 투과율이 인듐 틴 산화물보다 우수하여, 일례로 90% 이상의 투과율을 가질 수 있다. 또한, 플렉서블한 특성을 가지므로 플렉서블한 장치에도 적용될 수 있으며, 재료 수급이 안정적이다.
이와 같이 본 실시예에서는 도전층(40)의 도전체(42)로 네트워크 구조를 형성하는 은 나노 와이어를 사용하여 재료 비용을 절감하고 다양한 특성을 향상할 수 있다.
상술한 바와 같은 나노 와이어(특히, 은 나노 와이어)는, 일례로, 반경이 10nm 내지 60nm이고, 장축이 10㎛ 내지 200㎛ 수 있다. 이러한 범위에서 우수한 종횡비(aspect ratio)(일례로, 1:300~1:20000)를 가져 네트워크 구조를 잘 형성할 수 있고 도전층(40)이 잘 보이지 않도록 할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 나노 와이어의 반경, 장축, 종횡비는 다양한 값을 가질 수 있다.
이와 같이 도전체(42)로 나노 와이어 등을 포함하는 도전층(40)은 증착 방법보다 공정 비용이 저렴한 습식 코팅 방법에 의하여 형성될 수 있다. 코팅 이후에 비도전 영역(NA)의 도전체(42)를 제거하여 도전 영역(CA)에만 도전체(42)가 위치하도록 패터닝된다.
좀더 구체적으로, 먼저, 나노 와이어 등으로 구성된 도전체(42)를 포함하는 페이스트, 잉크, 혼합물, 용액 등을 도포하는 습식 코팅법에 의하여 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)을 전체적으로 형성한다. 이에 의하여 단순한 제조 공정에 의하여 도전층(40)을 형성할 수 있다. 나노 와이어 등의 도전체(42)를 포함하는 페이스트 또는 잉크 등의 습식 코팅 이후에는, 도전층(40)을 건조한 다음, 일정한 압력으로 도전층(40)을 눌러주는 캘린더링(calendaring)을 수행하여 도전층(40)의 부착성을 좀더 향상할 수 있다.
이때, 습식 코팅 시 사용되는 용액, 혼합물 또는 페이스트 등에서 금속의 농도가 매우 낮다(일례로, 1% 이하). 이에 따라 도전층(40) 형성에 필요한 비용을 절감할 수 있어 생산성을 향상할 수 있다. 또한, 도전층(40)이 광을 투과할 수 있는 특성을 가져 투광성 및 전도성을 가지는 물질이 요구되는 다양한 전자 장치 등에 적용될 수 있다. 나노 와이어로는 은(Ag) 나노 와이어, 구리(Cu) 나노 와이어, 백금(Pt) 나노 와이어 등을 사용할 수 있다.
이어서, 레이저를 조사하여 비도전 영역(NA)에 해당하는 부분에서 도전체(42)를 제거한다. 이때, 도 3에 도시한 바와 같이, 레이저에 의하여 도전체(42)를 포함하는 도전층(40) 및 오버 코팅층(50)이 함께 제거될 수도 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 변형예로 도 4에 도시한 바와 같이, 레이저에 의하여 비도전 영역(NA)에 대응하는 영역에서 도전체(42)만을 제거하여 도전층(40)의 내부에서 도전체(42)가 위치하던 영역에 네트워크 구조의 보이드(42a)가 형성될 수 있다. 즉, 레이저의 종류, 파워 등을 조절하여, 도 4에 도시한 바와 같이 도전층(40) 및 오버 코팅층(50) 내부에 위치한 도전체(42)만을 선택적으로 제거할 수도 있고, 도 3에 도시한 바와 같이 도전체(42)를 포함하는 도전층(40) 및 오버 코팅층(50)을 함께 제거할 수도 있다.
레이저로는 선형의 빔을 가지는 레이저를 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 레이저가 사용될 수 있음은 물론이다.
*55본 실시예에서는 레이저를 사용하여 도전층(40)을 패터닝하므로, 간단한 공정에 의하여 선택적으로 도전층(40)을 패터닝할 수 있다. 즉, 일정한 경로를 설정하여 도전층(40)에 레이저를 조사하는 것에 의하여 쉽게 도전층(40)을 패터닝할 수 있다. 반면, 포토 리스그라피 공정 등을 이용하면, 레지스트의 형성, 노광, 현상, 에칭, 레지스트 제거 등의 다양한 공정을 차례로 수행하여야 하므로, 공정이 복잡해지고 생산성이 저하될 수 있다.
이와 같이 패터닝에 의하여 도전 영역(CA)에서만 전기 전도성을 가지는 도전층(40)을 가지는 전도성 필름(10)이 형성될 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 습식 식각 등에 의하여 비도전 영역(NA)의 도전체(42)가 제거되는 것도 가능하다. 즉, 비도전 영역(NA)에 식각 용액 또는 페이스트 등을 제공하면 오버 코팅층(50) 및 도전층(40)의 내부로 식각 물질이 침투하여 도전체(42)를 제거한다. 예를 들어, 오버 코팅층(50) 등을 구성하는 수지들은 가교도가 100%보다 작으므로(일례로, 90% 이하 등), 자연스럽게 식각 용액 또는 페이스트의 물질이 오버 코팅층(50) 등으로 스며들 수 있다. 이때, 오버 코팅층(50) 및 도전층(40)을 구성하는 수지는 식각되지 않고, 나노 와이어 등만이 선택적으로 식각된다. 비도전 영역(NA)에 식각 용액 또는 페이스트 등이 위치하도록 하는 방법으로는 포토 리소그라피 공정 등을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법이 적용될 수 있다. 도전체(42)를 선택적으로 식각하기 위한 습식 용액으로는 질산, 염산, 황산, 또는 이들의 혼합물(예를 들어 왕수) 등을 사용할 수 있다. 식각 시의 온도는 상온보다 높은 온도(예를 들어, 30℃ 내지 90℃)에서 수행될 수 있으며, 시간은 1초 내지 24시간 내로 수행될 수 있다.
프라이머층(22) 및 도전층(40) 상에 위치하는 오버 코팅층(50)은 전도성 필름(10)을 물리적으로 보호한다. 또한, 잔류 부분(44) 외부까지 연장된 도전체(42)를 전체적으로 덮어 도전체(42)의 산화를 방지할 수 있다. 즉, 오버 코팅층(50)의 일부는 도전체(42) 사이의 공간으로 함침되어 도전체(42) 사이의 공간을 메우면서 위치하고, 다른 일부는 도전체(42)의 위로 형성될 수 있다.
이러한 오버 코팅층(50)은 수지로 구성될 수 있다. 일례로, 오버 코팅층(50)은 아크릴 레진으로 이루어질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 오버 코팅층(50)이 다른 물질을 포함할 수 있다. 이러한 오버 코팅층(50)은 감광성 수지를 코팅한 다음 경화하여 형성될 수 있다. 이와 같은 방법을 이용하면 제조 공정은 좀더 단순화할 수 있다. 이때, 은 나노 와이어 등의 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)의 산화를 방지하고 내구성을 확보하기 위하여 질소 퍼지(purge) 분위기에서 오버 코팅층(50)을 형성할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
일례로, 오버 코팅층(50)의 두께는 50nm 내지 200nm일 수 있다. 오버 코팅층(50)의 두께가 50nm 미만이면 도전체(42)의 산화를 방지하는 효과가 충분하지 않을 수 있다. 그리고 오버 코팅층(50)의 두께가 200nm를 초과하면, 재료의 비용이 증가하고 접촉 저항이 증가할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 오버 코팅층(50)의 두께는 달라질 수 있다.
도면 및 상술한 실시예에서는 도전층(40)의 잔류 부분(44)과 오버 코팅층(50)이 서로 다른 층으로 구성된 것을 예시로 하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예로, 상술한 도전층(40)의 도전체(42) 및 잔류 부분(44)과 오버 코팅층(50)을 구성하는 물질을 함께 혼합한 잉크 등을 도포하는 것에 의하여, 오버 코팅층(50)이 하드 코팅층(32)에 접촉하여 형성되고 단일의 층인 오버 코팅층(50) 내부에 도전체(42)가 위치하는 것도 가능하다. 이 외에도 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
베이스 부재(20)와 도전층(40) 사이(좀더 정확하게는, 프라이머층(22)과 도전층(40) 사이)에 위치한 제1 하드 코팅층(32)을 다시 설명한다. 상술한 바와 같이 본 실시예에서는 도전체(42)가 네트워크 구조를 가지는 나노 소재로 구성되므로, 전도성 필름(10) 또는 이를 형성하기 위한 구조체가 코팅을 위한 주행 중에 외력에 의하여 쉽게 손상될 수 있다. 즉, 본 실시예와 같은 전도성 필름(10)에서는 작은 외력이 인가되어도 네트워크 구조를 형성하는 나노 소재(예를 들어, 나노 와이어) 사이의 컨택 특성에 영향을 주기 때문에 도전층(40)의 전기 전도도가 변화할 수 있다. 이에 따라 본 실시예에서는 베이스 부재(20)와 도전층(40) 사이에 상대적으로 높은 경도를 가지는(즉, 프라이머층(22), 도전층(40), 오버 코팅층(50) 보다 높은 경도를 가지는) 제1 하드 코팅층(32)을 위치시켜 전도성 필름(10)의 전체적인 경도를 높일 수 있다. 이에 의하여 전도성 필름(10)에 외력이 가해지더라도 도전층(40) 내의 도전체(42)의 컨택 특성이 높은 상태로 유지될 수 있도록 한다.
그리고 베이스 부재(20)의 상면은 상대적으로 큰 표면 거칠기를 가지면서 울퉁불퉁하게 형성된다. 이에 따라 상대적으로 얇은 두께를 가지는 프라이머층(22)의 상면도 베이스 부재(20)의 상면과 유사한 수준의 표면 거칠기를 가지면서 울퉁불퉁하게 형성된다. 이러한 베이스 부재(20) 및 프라이머층(22)의 울퉁불퉁한 표면에 의하여 난반사가 증가할 수 있다. 이때, 본 실시예와 같이 네트워크 구조의 도전체(42)가 적용되는 경우에는 네트워크 구조 등에 의하여 난반사 발생이 심화될 수 있어, 헤이즈(탁도)가 상승하고 투과율이 저하될 수 있다. 또한, 상술한 베이스 부재(20) 및 프라이머층(22)의 거친 표면에 도전층(40)을 형성하게 되면 네트워크 구조를 가지는 나노 소재를 포함하는 도전층(40)을 균일한 두께로 형성하기 어렵다. 이에 따라 코팅되지 않은 영역이 발생하고 도전층(40)에서 면저항 편차가 증가할 수 있다.
이를 고려하여 본 실시예에서는 프라이머층(22) 위에 프라이머층(22)보다 두꺼운 제1 하드 코팅층(32)을 전체적으로 도포하여 상면을 평탄화한다. 즉, 제1 하드 코팅층(32)의 상면이 베이스 부재(20) 및 프리이머층(22)의 상면(또는 제1 하드 코팅층(32))의 하면보다 작은 표면 거칠기를 가질 수 있다. 이와 같이 제1 하드 코팅층(32)에 의하여 표면이 평탄화되면 헤이즈 및 난반사를 최소화하고 투과율을 최대화할 수 있다. 이에 의하여 전도성 필름(10)의 광특성을 향상할 수 있다. 또한, 도전층(40)의 코팅 특성을 개선할 수 있다. 이에 따라 도전층(40)의 면 저항, 광 특성 등의 다양한 특성의 편차를 최소화할 수 있다.
도 5를 참조하여, 제1 하드 코팅층(32)에 의한 표면 평탄화에 대하여 좀더 상세하게 설명한다. 도 5의 (a)에는 베이스 부재(20), 프라이머층(22) 및 제1 하드 코팅층(32)을 형성한 경우의 이들의 단면 및 제1 하드 코팅층(32)의 표면을 함께 촬영한 사진을 도시하였고, (b)에는 베이스 부재(20) 위에 프라이머층(22)을 형성한 경우에 이들의 단면 및 프라이머층(22)의 표면을 함께 촬영한 사진을 도시하였다. 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 제1 하드 코팅층(32)이 형성된 후의 표면은 매끈하고 편평한 반면, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 프라이머층(22)의 표면은 울퉁불퉁한 요철 등이 구비되어 거친 표면을 가지는 것을 알 수 있다. 즉, 본 실시예에서와 같이 제1 하드 코팅층(32)을 형성하면 표면을 평탄화할 수 있음을 알 수 있다.
이러한 제1 하드 코팅층(32)은 경도를 증가시킬 수 있고 도전층(40)의 코팅 특성을 개선할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 하드 코팅층(32)은, 우레탄계 수지, 멜라민계 수지, 알키드계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 염화 비닐계 수지, 염화 비닐리덴계 수지, 폴리 알릴레이트계 수지, 술폰계 수지, 아미드계 수지, 이미드계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리에테르이미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 실리콘계 수지, 불소계 수지, 폴리올레핀계 수지, 스티렌계 수지, 비닐피롤리돈계 수지, 셀룰로오스계 수지, 아크릴로니트릴계 수지 등의 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예에서 제1 하드 코팅층(32)은 아크릴계 수지를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 하드 코팅층(32)이 이러한 물질 외의 다양한 물질로 구성될 수도 있다.
제1 하드 코팅층(32)은 롤투롤 코팅, 바 코팅, 그라비아 코팅, 리버스 코팅 등에 의하여 프라이머층(22) 상에 형성될 수 있다. 제1 하드 코팅층(32)의 형성 방법으로는 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 하드 코팅층(32)은 1H 내지 5H의 연필 경도를 가질 수 있다. 제1 하드 코팅층(32)의 연필 경도가 1H 미만이면 상술한 효과를 충분하게 가지지 힘들 수 있고, 연필 경도가 5H를 초과하는 제1 하드 코팅층(32)은 제조가 어려울 수 있다. 그리고 제1 하드 코팅층(32)은 물과의 접촉각이 40도 내지 60도일 수 있고, 표면 장력이 20 dyne/cm 내지 50 dyne/cm일 수 있다. 이러한 제1 하드 코팅층(32)의 접촉각 및 표면 장력은 다른 층(예를 들어, 프라이머층(22))의 접촉각 및 표면 장력보다 낮은 수치를 가진다. 이에 의하여 제1 하드 코팅층(32) 상에 도전층(40)을 형성할 때 도전층(40)이 쉽게 형성될 수 있다.
그리고 베이스 부재(20), 프라이머층(22), 제1 및 제2 하드 코팅층(32, 34)의 적층체의 헤이즈가 0.1% 내지 0.4%일 수 있다. 참고로, 베이스 부재(20), 프라이머층(22), 제2 하드 코팅층(34)이 구비된 경우의 헤이즈가 0.5%를 초과하는 값을 가진다. 본 실시예에서는 제1 하드 코팅층(32)을 추가적으로 형성하여 헤이즈를 0.1% 내지 0.5% 정도까지 더 낮출 수 있다.
이러한 제1 하드 코팅층(32)은 전도성 필름(10)의 경도를 높이면서 표면을 평탄화할 수 있는 정도의 두께를 가질 수 있다. 이를 위하여 제1 하드 코팅층(32)은 프라이머층(22), 도전층(40) 및 오버 코팅층(50)보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 그러나 두께가 너무 두꺼워질 경우에 전도성 필름(10)의 두께가 불필요하게 증가할 수 있으므로, 베이스 부재(20)의 두께보다는 얇을 수 있다.
제1 하드 코팅층(32)의 두께는 1㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 제1 하드 코팅층(32)의 1㎛ 미만이면 상술한 제1 하드 코팅층(32)의 효과를 충분히 기대하기 어려울 수 있고, 두께가 10㎛를 초과하면 재료 사용에 의한 비용이 증가하고 박형화가 어려울 수 있다. 제1 하드 코팅층(32)의 효과, 박형화 등을 충분히 고려하면 제1 하드 코팅층(32)의 두께가 3㎛ 내지 5㎛일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 하드 코팅층(32)이 다른 두께를 가질 수도 있다.
한편, 베이스 부재(20)의 하면 위에는 제2 하드 코팅층(34)이 더 위치할 수 있다. 제2 하드 코팅층(34)은 공정 중에 발생할 수 있는 손상(일례로, 스크래치) 등으로부터 전도성 필름(10)을 보호하기 위한 층이다. 본 실시예에서는 제2 하드 코팅층(34) 위에 도전층(40)이 형성되지 않으므로, 제2 하드 코팅층(34)은 단순히 베이스 부재(20) 등의 손상을 방지하기 위한 것이다. 이에 따라 제1 하드 코팅층(32)에 비하여 제2 하드 코팅층(34)은 베이스 부재(20)와의 밀착성이 엄격하게 요구되지 않으므로 별도로 프라이머층을 개재하지 않고 베이스 부재(20)에 접촉하여 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 하드 코팅층(34)과 베이스 부재(20) 사이에 별도의 프라이머층을 개재하여 제2 하드 코팅층(34)과 베이스 부재(20)의 밀착성을 향상할 수 있다. 다시 도 3을 참조하여 설명하면, 제2 하드 코팅층(34)의 물질, 두께 등의 다양한 특성은 제1 하드 코팅층(32)과 동일 또는 극히 유사할 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다. 이와 같이 제1 및 제2 하드 코팅층(32, 34)을 함께 구비하여 본 실시예에 따른 전도성 필름(10)은 2H 이상(예를 들어, 2H 내지 10H)의 연필 경도를 가질 수 있다.
제2 하드 코팅층(34)은 경화성 수지를 포함하는 페이스트 등을 롤투롤 코팅, 바 코팅, 그라비아 코팅, 리버스 코팅 등의 다양한 방법을 이용하여 도포하는 것에 의하여 베이스 부재(20) 상에 형성될 수 있다. 이에 의하여 다음 공정에서 베이스 부재(20) 등에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 제2 하드 코팅층(34)의 형성 방법으로는 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서 제2 하드 코팅층(34), 베이스 부재(20), 프라이머층(22), 제1 하드 코팅층(32), 도전층(40) 및 오버 코팅층(50)은 이웃한 것끼리 서로 접촉 형성되어 구조를 최대한 단순화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 이웃한 층들 사이에 별도의 층이 더 위치할 수도 있음은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 전도성 필름(10)은 네트워크 구조의 나노 소재의 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)과 베이스 부재(20) 사이에 제1 하드 코팅층(32)을 형성한다. 이에 의하여 전도성 필름(10)의 경도를 향상하여 도전층(40)이 공정 중에 손상되거나 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 그리고 도전층(40)이 형성되는 면을 평탄화하여 도전층(40)의 코팅 특성을 향상하고 난반사를 저감할 수 있다.
상술한 바와 같이 전도성 필름(10)은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 터치 패널(100)에 제1 및/또는 제2 전도성 필름(10a, 10b)로 사용될 수 있다. 이때, 본 실시예의 전도성 필름(10)은 기존에 터치 패널(100)에 적용되던 인듐-틴 산화물(ITO) 등보다 우수한 특성을 가지게 된다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
전도성 필름(10)의 도전층(40)은 10 Ω/□ 내지 150 Ω/□의 저항을 가지도록 형성될 수 있다. 기존의 인듐-틴 산화물을 이용하면 인듐-틴 산화물의 낮은 저항에 의하여 200 Ω/□ 이하(특히, 150 Ω/□ 이하)의 저항을 가지는 도전층을 형성하기 어렵거나, 지나치게 두꺼운 두께로 도전층을 형성하여야 하였다. 반면, 본 실시예에서는 나노 와이어 등을 포함하는 네트워크 구조의 도전체(42)의 우수한 전기적 특성을 이용하여 150 Ω/□ 이하의 낮은 저항을 가지는 도전층(40)을 얇은 두께로 형성할 수 있다.
이때, 도전 영역(CA)에서 도전층(40)은 네트워크 구조의 도전체(42)를 구비하므로 인듐-틴 산화물 등을 이용한 도전층과는 다른 평면 형상을 가지게 된다. 이를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 도 6의 (a)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용되는 도전층의 도전 영역에서의 평면 구조를 개략적으로 도시하였고, 도 6의 (b)에는 인듐-틴 산화물을 증착하여 형성된 도전층의 도전 영역에서의 평면 구조를 개략적으로 도시하였다. 도 7의 (a)는 본 발명의 제조예에 따라 제조된 도전층의 평면 사진이고, 도 7의 (b)는 인듐-틴 산화물을 증착하여 형성된 도전층의 평면 사진이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 본 실시예에 따른 도전층(40)의 도전 영역(CA)에는 도전체(42)가 위치한 도전 부분(CAA)과, 도전체(42)가 위치하지 않고 잔류 부분(44)만이 위치하는 비도전 부분(CAB)으로 구성된다. 도전체(42)가 네트워크 구조를 가지는 것에 의하여 도전 영역(CA) 내에도 비도전 부분(CAB)를 포함하게 된다. 이와 같이 비도전 부분(CAB)을 포함하면 비도전 부분(CAB)에 의하여 광이 투과할 수 있으므로 도전층(40)이 우수한 투과율을 가질 수 있다. 그리고 이웃한 도전체(42)들 사이의 접촉점(또는 교차점)(CP)에 의하여 전기적인 연결은 우수하게 유지될 수 있다.
일 예로, 도전층(40)의 전체 면적에 대한 도전 부분(CAA)의 비율이 0.05 내지 0.95일 수 있다. 상기 비율이 0.05 미만이면 도전 부분(CAA)의 영역이 작아져서 원하는 낮은 저항을 구현하기 어려울 수 있고, 상기 비율이 0.95를 초과하면 도전체(42)의 양이 많아져서 비용적인 부담이 있을 수 있다.
반면, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 인듐 틴 산화물 등을 이용한 도전층에서는 도전 영역에서 인듐 틴 산화물이 100% 도포된다. 인듐 틴 산화물이 도포되지 않는 영역은 도전 영역으로 기능할 수 없는 부분이 된다. 이와 같이 인듐 틴 산화물이 도전 영역에서 전체적으로 도포되어야 하므로 인듐-틴 산화물에 의한 투과율 저하가 발생할 수 있다.
실제 사진인 도 7의 (a) 및 (b)를 비교하면 상술한 차이를 좀더 명확하게 알 수 있다. 도 7의 (a)를 참조하면, 본 제조예에서는 네트워크 구조의 도전체(42)가 위치하여 도전체(42)가 위치하지 않는 부분도 함께 구비함을 알 수 있다. 반면, 도 7의 (b)를 참조하면, 인듐-틴 산화물을 이용하여 형성된 도전층에서는 인듐-틴 산화물이 전체적으로 형성되었음을 알 수 있다. 참고로, 도 7의 (b)에 나타난 선은 응력 차이 등에 의하여 발생된 균열(crack)에 해당하는 것이다.
이때, 도전층(40)은 두께, 도전체(42)의 양 등에 따라 도전층(40)의 저항을 조절할 수 있다. 즉, 도전층(40)의 두께가 두꺼워질수록, 도전층(40) 내에 포함된 도전체(42)의 양이 많아질수록, 도전층(40) 내의 도전체(42)의 접촉점(CP)의 개수가 많아질수록 도전층(40)의 저항을 낮출 수 있다. 이를 도 8 내지 도 10을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다. 도 8은 본 발명의 제조예에 따른 도전층의 저항이 20 Ω/□, 40 Ω/□, 60 Ω/□ 및 100 Ω/□일 때의 단면 사진이다. 도 9는 본 발명의 제조예에 따른 도전층의 저항이 20 Ω/□, 40 Ω/□, 60 Ω/□ 및 100 Ω/□일 때의 평면 사진이다. 도 10의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 도전층의 단면 사진이고, 도 10의 (b)는 인듐-틴 산화물을 이용한 도전층의 단면 사진이다.
도전층(40) 내에 포함된 도전체(42)의 양(또는 개수)이 많아지고(즉, 도전층(40)의 전체 면적에 대한 도전 부분(CAA)의 비율(coverage, 커버 비율)이 커질수록) 도전체(42)의 접촉점(CP)이 많아질수록 도전층(40)의 저항이 작아질 수 있다. 도 8을 참조하면, 100 Ω/□의 저항을 가지는 경우보다 60 Ω/□의 저항을 가지는 경우에 도전체(42)의 양이 더 많고 도전체(42)의 접촉점(CP)이 많아지는 것을 알 수 있다. 즉, 100 Ω/□, 60 Ω/□, 40 Ω/□, 20 Ω/□로 갈수록 도전체(42)가 더 많이 형성되어 좀더 조밀하게 위치하는 것을 알 수 있다.
일 예로, 도전층(40)의 저항이 10 Ω/□ 내지 150 Ω/□일 때, 평면으로 볼 때 가로 10㎛, 세로 10㎛의 단위 면적에서 도전체(42)의 개수가 20개 이상일 수 있고 도전체(42)가 접촉되어 형성된 접촉점(CP)의 개수가 5개 이상일 수 있다. 도전체(42)의 개수가 20개 미만이거나 접촉점(CP)의 개수가 5개 미만이면, 도전층(40)의 저항을 원하는 정도의 수준을 가질 수 없다. 도전체(42)의 개수 및 접촉점(CP)의 개수의 상한은 특별히 한정되지 않으나, 일 예로, 도전체(42) 개수의 상한은 1,000개일 수 있고 접촉점(CP) 개수의 상한은 10,000개일 수 있다. 도전체(40)의 개수 및 접촉점(CP) 개수의 상한을 초과하면 실질적으로 제조가 어렵거나 도전체(42)의 양의 증가로 비용이 증가할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 도전층(40)의 두께가 커지면 도전층(40) 내에 포함된 도전체(42)의 양(또는 개수)이 많아져서 도전층(40)의 저항이 작아질 수 있다. 동일 축적에서 촬영된 도 9의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 100 Ω/□의 저항을 가지는 경우보다 60 Ω/□의 저항을 가지는 경우에 도전층(42)의 두께(두 개의 화살표 사이의 거리)가 더 큰 것을 알 수 있다. 즉, 100 Ω/□, 60 Ω/□, 40 Ω/□, 20 Ω/□로 갈수록 도전층(40)의 두께가 점점 증가하는 것을 알 수 있다.
일 예로, 도전층(40)의 저항이 10 Ω/□ 내지 150 Ω/□일 때, 도전층(40)의 두께가 50nm 내지 350nm일 수 있다. 여기서, 도전층(40)의 두께는 네트워크 구조를 형성하고 있는 도전체(42)에 의하여 형성된 두께를 말한다. 이러한 두께는 네트워크 구조의 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)이 150 Ω/□의 이하(좀더 정확하게는, 10 Ω/□ 내지 150 Ω/□)의 저항을 가지도록 최적화된 도전층(40)의 두께이다. 도전층(40)의 두께가 50nm 미만이면 원하는 저항을 가지기 어려울 수 있으며, 도전층(40)의 두께가 350nm 이상이면 불필요하게 도전층(40)의 두께가 두꺼워질 수 있다. 이러한 두께는 인듐-틴 산화물을 사용한 도전층에 비하여 훨씬 작은 두께를 가지는 것이다.
일 제조예로, 동일한 100 Ω/□의 저항을 가지는 도전층을 형성한 경우에, 본 제조예의 도전층은 도 10의 (a)와 같이 200nm 이내의 작은 두께를 가지는 반면, 인듐-틴 산화물을 이용한 도전층은 도 10의 (b)와 같이 1㎛를 초과하는 두께를 가지는 것을 알 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면 동일한 저항을 가지는 도전층을 아주 얇은 두께로 형성할 수 있음을 알 수 있다.
이에 의하여 상술한 터치 패널(100)의 제1 및/또는 제2 투명 접착층(110, 112)의 두께와의 비율도 종래보다 작은 값을 가진다. 즉, 제1 또는 제2 투명 접착층(110, 112)의 두께에 대한 도전층(40)의 두께 비율이 0.00033 내지 0.014일 수 있다. 상술한 두께 비율이 0.00033 미만이면 도전층(40)의 두께가 작아서 원하는 저항을 얻지 못할 수 있으며, 두께 비율이 0.014를 초과하면 제1 또는 제2 투명 접착층(110, 112)의 두께가 작아져서 그 기능을 충분하게 구현하기 어려울 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 본 실시예에서는 터치 패널(100)에 네트워크 구조를 가지는 나노 소재로 구성되는 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)을 제1 도전층(40a) 및/또는 제2 도전층(40b)으로 사용한다. 이에 따라 도전층(40)이 비도전 부분(CAB)을 포함하여 투과율을 향상할 수 있고 도전체(42)로 사용되는 재료 양을 줄여 비용을 절감할 수 있으며 도전체(42)의 우수한 전기적 특성에 의하여 저저항을 구현할 수 있다. 따라서, 터치 패널(100)이 기존보다 낮은 저항을 가지면서도 얇은 두께를 가지는 도전층(40)을 포함하므로 대면적으로 구현될 수 있으며, 우수한 광학 특성 등을 가질 수 있다. 일 예로, 터치 패널(100)의 투과율은 80% 이상(좀더 구체적으로는 90% 이상, 최대 95% 이상)이고, 헤이즈는 3% 이하(좀더 구체적으로는 1% 이하, 최대 0.2% 이하)일 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 터치 패널을 상세하게 설명한다. 상술한 터치 패널에서 이미 설명한 부분과 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다. 그리소 상술한 실시예의 터치 패널에 적용될 수 있는 변형예들은 아래의 실시예들에도 적용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널을 도시한 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 패널(100)은 제1 도전층(40a)이 형성된 제1 전도성 필름(10a), 제1 투명 접착층(110), 제2 도전층(40b)이 형성된 제2 전도성 필름(10b), 제2 투명 접착층(112) 및 커버 기판(114)을 포함한다. 도 1의 실시예에서는 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b)의 제1 및 제2 도전층(40a, 40b)이 각각의 베이스 부재(20)를 기준으로 커버 기판(114) 쪽으로 배치된 반면, 본 실시예에서는 제1 도전층(40a)이 제1 전도성 필름(10a)의 베이스 부재(20)에서 커버 기판(114)에 반대되는 면에 위치하고 제2 도전층(40b)은 제2 전도성 필름(10b)의 베이스 부재(20)에서 커버 기판(114) 쪽 면에 위치한다. 이와 같이 제1 및 제2 도전층(40a, 40b)의 위치 등은 다양하게 변형될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널을 도시한 단면도이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에서는 터치 패널(100)은, 양면에 제1 도전층(40a) 및 제2 도전층(40b)이 형성된 전도성 필름(10c), 투명 접착층(110), 커버 기판(114)를 포함한다. 이때, 전도성 필름(10c)의 일면에 상술한 바와 같은 프라이머층(22), 제1 하드 코팅층(32), 제1 도전층(40a), 오버 코팅층(50)이 위치하고, 전도성 필름(10c)의 다른 일면에 별도의 프라이머층(24), 제2 하드 코팅층(34), 제2 도전층(40b), 오버 코팅층(50)이 위치할 수 있다. 그러나 프라이머층(22, 24), 제1 및 제2 하드 코팅층(32, 34) 등은 필수적인 구성은 아니며 제거될 수도 있다. 그리고 도면에 도시하지는 않았지만, 제2 도전층(40b)의 하면에 형성된 제2 도전층(40b) 및 오버 코팅층(50)을 덮는 별도의 층(예를 들어, 보호층 등)이 더 위치할 수도 있다. 그 외에도 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서는 전도성 필름(10c)의 각기 다른 면에 위치한 제1 도전층(40a) 및 제2 도전층(40b)이 각기 도 2에 도시한 바와 같이 제1 및 제2 전극을 구성할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하여 터치 패널(100)의 구조를 단순화할 수 있으며, 가장 큰 두께를 가지는 베이스 부재(20)의 개수를 줄여 터치 패널(100)을 박형화할 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에서는 터치 패널(100)은, 제1 도전층(40a)이 형성되는 제1 전도성 필름(10a), 투명 접착층(112), 투명 전도성 물질층(60)이 형성된 커버 기판(114)를 포함한다. 이때, 투명 전도성 물질층(60)은 제2 도전층으로서 본 실시예의 제1 도전층(40a)과는 다른 투명 전도성 물질로 구성될 수 있다. 투명 전도성 물질층(60)은 유리 등으로 구성되는 커버 기판(114)에 쉽게 형성될 수 있는 물질(일례로, 인듐-틴 산화물) 등으로 구성될 수 있다. 이와 같은 제1 도전층(40a)과 투명 전도성 물질층(60)은 각기 도 2에 도시한 바와 같은 제1 및 제2 전극을 구성할 수 있다.
제1 도전층(40a)과 투명 전도성 물질층(60)의 물질 차이에 의한 저항 차이 등은 제1 도전층(40a) 및 투명 전도성 물질층(60)의 두께 등을 조절하는 것에 의하여 균일화할 수 있다. 또는 터치 패널(100)의 가로 길이와 세로 길이에 차이가 있는 경우에는, 상대적으로 낮은 저항을 가지는 제1 도전층(40a)이 장축으로 위치하는 전극을 구성하고, 상대적으로 높은 저항을 가지는 투명 전도성 물질층(60)이 단축으로 위치하는 전극을 구성할 수 있다. 그 외에도 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에 따르면, 투명 전도성 물질층(60)을 커버 기판(114)에 형성하여 터치 패널(100)의 두께를 최소화하면서도, 제1 도전층(40a)의 낮은 저항 등을 이용하여 터치 패널(100)의 전기적 특성을 향상할 수 있다.
즉, 상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서 제1 및 제2 전극을 구성하는 제1 및 제2 도전층의 평면 형상을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 패널(100)은 제1 전극을 구성하는 제1 도전층(40a)과, 제1 도전층(40a)과 절연되도록 위치하며 제2 전극을 구성하는 제2 도전층(40b)을 포함한다. 이때, 제1 및 제2 도전층(40a, 40b) 중 적어도 하나는 네트워크 구조를 형성하는 나노 소재의 도전체를 포함한다. 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다.
좀더 구체적으로 터치 패널(100)은, 커버 기판(114), 제1 도전층(40a)이 형성된 제1 전도성 필름(10a), 제2 도전층(40b)이 형성된 제2 전도성 필름(10b), 커버 기판(114)과 제1 전도성 필름(10a) 사이의 제1 투명 접착층(110), 제1 전도성 필름(10a)과 제2 전도성 필름(10b) 사이의 제2 투명 접착층(112)을 포함할 수 있다.
이때, 제1 전도성 필름(10a)의 제1 도전층(40a)은 일 방향으로 형성되는 제1 전극을 구성하고, 제2 전도성 필름(10b)의 제2 도전층(40b)은 제1 전극과 교차하는 방향으로 형성되는 제2 전극을 구성한다. 이때, 도 2를 참조하면, 제1 전극을 구성하는 제1 도전층(40a)은, 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지는 감지하는 복수의 제1 센서부(41a)와, 이러한 복수의 제1 센서부(41a)를 연결하는 제1 연결부(42a)를 포함한다. 제1 연결부(42a)는 복수의 제1 센서부(41a)를 일 방향으로 연결한다. 이와 유사하게, 제2 전극을 구성하는 제2 도전층(42b)은 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지는 감지하는 복수의 제2 센서부(41b)와, 이러한 복수의 제2 센서부(41b)를 연결하는 제2 연결부(42b)를 포함한다. 제2 연결부(42b)는 복수의 제2 센서부(41b)를 제1 전극과 교차하는 방향으로 연결한다.
도면에서는 제1 센서부(41a) 및 제2 센서부(41b)가 마름모 형상을 가지는 것으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 삼각형, 사각형 등의 다각형, 원형 또는 타원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
제1 전도성 필름(10a)와 제2 전도성 필름(10b)은 제1 투명 접착층(110)에 의하여 서로 고정될 수 있다. 그리고 제2 전도성 필름(10b) 위에 제2 투명 접착층(112)에 의하여 커버 기판(114)이 고정되어 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b)를 외부 충격 등으로부터 보호할 수 있다.
제1 투명 접착층(110)으로는, 커버 기판(114)과 제1 전도성 필름(10a) 사이에서 이들을 접착할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제2 투명 접착층(112)으로는, 제1 전도성 필름(10a)과 제2 전도성 필름(10b) 사이에서 이들을 접착할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 투명 접착층(110, 112)은 각기 25㎛ 내지 150㎛의 두께를 가질 수 있다. 상술한 두께가 25㎛보다 작으면 접착력이 충분하지 않고 절연 특성을 유지하게 어려울 수 있으며 라미네이션 공정 등의 공정을 수행하기 어려울 수 있다. 상술한 두께가 150㎛를 초과하면 두께가 두꺼워지면 터치 패널(100)의 두께가 증가할 수 있고 투과율 등의 광학 특성 등이 저하될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 제2 투명 접착층(110, 112)의 두께가 달라질 수도 있다.
이와 같은 터치 패널(100)에 손가락 등의 입력 장치가 접촉되면, 입력 장치가 접촉된 부분에서 정전 용량의 차이가 발생되고, 이 차이가 발생된 부분을 접촉 위치로 검출할 수 있다.
상술한 터치 패널(100)에 적용되는 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b)을 도 3 및 도 4를 참조하여 좀더 상세하게 설명한다. 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하는 전도성 필름(10)은 제1 및/또는 제2 전도성 필름(10a, 10b)일 수 있다. 그리고 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하는 도전층(40)은 제1 및/또는 제2 도전층(40a, 40b)일 수 있다. 이때, 후술하는 전도성 필름(10)이 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b)에 모두 적용되어 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b)이 서로 동일한 구조, 물질 등으로 이루어질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b) 중 하나만이 후술하는 전도성 필름(10)의 구조를 가지고 다른 하나는 이와 다른 구조, 물질 등으로 이루어지는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용될 수 있는 전도성 필름의 일 예를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용될 수 있는 전도성 필름의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 전도성 필름(10)은, 베이스 부재(20)와, 베이스 부재(20)의 일면(도면의 상면, 이하 "상면") 위에 형성되는 제1 하드 코팅층(32)와, 제1 하드 코팅층(32) 위에 형성되며 네트워크 구조를 가지는 나노 소재의 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)을 포함한다. 그리고 베이스 부재(20)의 다른 일면(도면의 상면, 이하 "상면")에 형성되는 제2 하드 코팅층(34)과, 베이스 부재(20)와 제1 하드 코팅층(22) 사이에 형성되는 프라이머층(22)과, 도전층(40) 위에 형성되는 오버 코팅층(50)을 더 포함할 수 있다.
베이스 부재(20)는 전도성 필름(10)의 기계적 강도를 유지하면서 투과성을 가지는 물질로 구성되는 필름, 시트, 기판 등일 수 있다. 베이스 부재(20)은, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르설판, 폴리에테르에테르케톤, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 셀룰로오스프로피오네이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌설피드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리스티렌 등의 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 베이스 부재(20)가 폴리에틸렌테레프탈레이트로 구성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스 부재(20)으로 상술한 물질 외의 다양한 물질이 사용될 수 있다.
베이스 부재(20)는 전도성 필름(10)의 기계적 강도를 유지할 수 있는 두께를 가질 수 있다. 이때, 충분한 기계적 강도를 위하여 베이스 부재(20)는 다른 층(즉, 프라이머 층(22), 제1 및 제2 오버 코팅층(32, 34), 도전층(40) 및 오버 코팅층(50))보다 더 큰 두께를 가질 수 있다. 일례로, 베이스 부재(20)는 50㎛ 내지 300㎛의 두께를 가질 수 있다. 베이스 부재(20)의 두께가 50㎛ 미만이면 기계적 강도가 충분하지 않을 수 있으며, 두께가 300㎛를 초과하면 재료 사용에 의한 비용이 증가하고 박형화가 어려울 수 있다. 기계적 강도 및 박형화 등을 더 고려하면 베이스 부재(20)의 두께가 50㎛ 내지 200㎛일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 베이스 부재(20)의 두께는 변화될 수 있다.
이러한 베이스 부재(20)는 용액 캐스팅 공정, 필름 압출 공정 등에 의하여 제조될 수 있으며, 제조 후 온도에 따른 변형을 최소화하기 위하여 필름의 유리 전이 온도에서 수초~수분간 어닐링 할 수도 있다. 어닐링 이후에는 코팅성 및 접착성을 향상시키기 위해 아르곤, 산소, 질소 혹은 이산화탄소를 사용한 플라즈마 처리, 자외선-오존 처리, 반응 기체를 유입한 이온빔 처리 등의 방법으로 표면 처리를 할 수도 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스 부재(20)는 다양한 방법에 의하여 제조될 수 있다.
베이스 부재(20)의 일면(도면의 상면, 이하 "상면") 상에 프라이머층(22)이 형성된다. 프라이머층(22)은 코팅성 및 접착성을 향상하기 위하여 베이스 부재(20) 상에 형성되는 것이다. 프라이머층(22)은 경화성 수지를 포함할 수 있다. 경화성 수지는 열, 자외선 조사, 전자선 조사 등의 에너지 인가에 의해 경화되는 수지라면 특별히 한정되지 않는다. 일례로, 경화성 수지로는 실리콘 수지, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지 등을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 경화성 수지로 상술한 물질 외의 다양한 물질이 사용될 수 있다.
프라이머층(22)은 경화성 수지를 포함하는 페이스트 등을 바 코팅, 그라비아 코팅, 리버스 코팅 등의 다양한 방법을 이용하여 도포하는 것에 의하여 베이스 부재(20) 상에 형성될 수 있다. 프라이머층(22)의 형성 방법으로는 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
프라이머층(22)은 코팅성 및 접착성을 향상하기 위하여 도포되는 층이므로 상대적으로 얇은 두께를 가질 수 있다. 즉, 베이스 부재(20) 및 제1 및 제2 하드 코팅층(32, 34)보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 일례로, 프라이머층(22)의 두께는 50nm 내지 200nm일 수 있다. 이러한 프라이머층(22)의 두께는 베이스 부재(20)을 전체적으로 균일한 두께로 덮으면서 불필요하게 두께가 증가되는 것을 방지하는 범위로 결정된 것이다.
베이스 부재(20)의 상면 위에 형성된 프라이머층(22) 위에 제1 하드 코팅층(32)이 형성된다. 본 실시예에서는 베이스 부재(20)와 도전층(40) 사이에 제1 하드 코팅층(32)을 위치시켜, 네트워크 구조를 가지는 나노 소재의 도전체(42)를 구비하는 도전층(40)을 가지는 전도성 필름(10)에서 다양한 특성을 향상할 수 있다. 이에 대해서는 도전층(40) 및 오버 코팅층(50)을 먼저 설명한 다음 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 하드 코팅층(32)이 구비되지 않는 것도 가능하다.
프라이머층(22) 위(또는 제1 하드 코팅층(32))에 형성되는 도전층(40)은 도전성을 가지는 도전체(42)를 구비한다. 도전체(42)는 금속을 포함하며 네트워크 구조(일종의 메쉬(mesh) 구조)를 구성하는 나노 소재일 수 있다. 일례로, 도전층(40)에 포함된 도전체(42)는 나노 와이어일 수 있다. 나노 와이어는 이등방성 성장에 의하여 와이어 형상으로 제조될 수 있다. 명세서 상에서 도전층(40)이라는 표현은 균일한 두께를 가지는 층을 의미할 수도 있고, 네트워크 구조를 형성하는 도전체(42) 사이에 빈 공간을 가지는 층을 의미할 수도 있다. 실제로는 아주 적은 양의 용매, 바인더 등에 나노 소재를 혼합한 혼합물을 도포하여 도전층(40)을 형성한다. 이에 따라 용매, 바인더 등이 잔류하여 형성된 잔류 부분(44)이 상대적으로 작은 제1 두께(T1)를 가지면서 형성되고, 도전체(42)가 잔류 부분(44)의 외부까지 연장되어 상대적으로 두꺼운 제2 두께(T2)를 가지면서 형성된다.
일례로, 은(Ag)의 나노 입자 표면은 여러 가지 결정면을 가지므로 이에 의하여 쉽게 이등방성 성장을 유도할 수 있으므로, 이에 의하여 쉽게 은 나노 와이어를 제조할 수 있다. 은 나노 와이어는 저항이 대략 10 Ω/□ 내지 400 Ω/□의 저항을 가질 수 있어 낮은 저항(예를 들어, 10 Ω/□ 내지 150 Ω/□)의 저항을 가질 수 있다. 이에 따라 다양한 저항을 가지는 도전층(40)을 형성할 수 있다. 특히, 대략 200 Ω/□ 내지 400 Ω/□의 저항을 가지는 인듐 틴 산화물(indium-tin oxide, ITO)보다 우수한 전기 전도도를 가지는 도전층(40)을 형성할 수 있다. 그리고 은 나노 와이어는 투과율이 인듐 틴 산화물보다 우수하여, 일례로 90% 이상의 투과율을 가질 수 있다. 또한, 플렉서블한 특성을 가지므로 플렉서블한 장치에도 적용될 수 있으며, 재료 수급이 안정적이다.
이와 같이 본 실시예에서는 도전층(40)의 도전체(42)로 네트워크 구조를 형성하는 은 나노 와이어를 사용하여 재료 비용을 절감하고 다양한 특성을 향상할 수 있다.
상술한 바와 같은 나노 와이어(특히, 은 나노 와이어)는, 일례로, 반경이 10nm 내지 60nm이고, 장축이 10㎛ 내지 200㎛ 수 있다. 이러한 범위에서 우수한 종횡비(aspect ratio)(일례로, 1:300~1:20000)를 가져 네트워크 구조를 잘 형성할 수 있고 도전층(40)이 잘 보이지 않도록 할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 나노 와이어의 반경, 장축, 종횡비는 다양한 값을 가질 수 있다.
이와 같이 도전체(42)로 나노 와이어 등을 포함하는 도전층(40)은 증착 방법보다 공정 비용이 저렴한 습식 코팅 방법에 의하여 형성될 수 있다. 코팅 이후에 비도전 영역(NA)의 도전체(42)를 제거하여 도전 영역(CA)에만 도전체(42)가 위치하도록 패터닝된다.
좀더 구체적으로, 먼저, 나노 와이어 등으로 구성된 도전체(42)를 포함하는 페이스트, 잉크, 혼합물, 용액 등을 도포하는 습식 코팅법에 의하여 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)을 전체적으로 형성한다. 이에 의하여 단순한 제조 공정에 의하여 도전층(40)을 형성할 수 있다. 나노 와이어 등의 도전체(42)를 포함하는 페이스트 또는 잉크 등의 습식 코팅 이후에는, 도전층(40)을 건조한 다음, 일정한 압력으로 도전층(40)을 눌러주는 캘린더링(calendaring)을 수행하여 도전층(40)의 부착성을 좀더 향상할 수 있다.
이때, 습식 코팅 시 사용되는 용액, 혼합물 또는 페이스트 등에서 금속의 농도가 매우 낮다(일례로, 1% 이하). 이에 따라 도전층(40) 형성에 필요한 비용을 절감할 수 있어 생산성을 향상할 수 있다. 또한, 도전층(40)이 광을 투과할 수 있는 특성을 가져 투광성 및 전도성을 가지는 물질이 요구되는 다양한 전자 장치 등에 적용될 수 있다. 나노 와이어로는 은(Ag) 나노 와이어, 구리(Cu) 나노 와이어, 백금(Pt) 나노 와이어 등을 사용할 수 있다.
이어서, 레이저를 조사하여 비도전 영역(NA)에 해당하는 부분에서 도전체(42)를 제거한다. 이때, 도 3에 도시한 바와 같이, 레이저에 의하여 도전체(42)를 포함하는 도전층(40) 및 오버 코팅층(50)이 함께 제거될 수도 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 변형예로 도 4에 도시한 바와 같이, 레이저에 의하여 비도전 영역(NA)에 대응하는 영역에서 도전체(42)만을 제거하여 도전층(40)의 내부에서 도전체(42)가 위치하던 영역에 네트워크 구조의 보이드(42a)가 형성될 수 있다. 즉, 레이저의 종류, 파워 등을 조절하여, 도 4에 도시한 바와 같이 도전층(40) 및 오버 코팅층(50) 내부에 위치한 도전체(42)만을 선택적으로 제거할 수도 있고, 도 3에 도시한 바와 같이 도전체(42)를 포함하는 도전층(40) 및 오버 코팅층(50)을 함께 제거할 수도 있다.
레이저로는 선형의 빔을 가지는 레이저를 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 레이저가 사용될 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서는 레이저를 사용하여 도전층(40)을 패터닝하므로, 간단한 공정에 의하여 선택적으로 도전층(40)을 패터닝할 수 있다. 즉, 일정한 경로를 설정하여 도전층(40)에 레이저를 조사하는 것에 의하여 쉽게 도전층(40)을 패터닝할 수 있다. 반면, 포토 리스그라피 공정 등을 이용하면, 레지스트의 형성, 노광, 현상, 에칭, 레지스트 제거 등의 다양한 공정을 차례로 수행하여야 하므로, 공정이 복잡해지고 생산성이 저하될 수 있다.
이와 같이 패터닝에 의하여 도전 영역(CA)에서만 전기 전도성을 가지는 도전층(40)을 가지는 전도성 필름(10)이 형성될 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 습식 식각 등에 의하여 비도전 영역(NA)의 도전체(42)가 제거되는 것도 가능하다. 즉, 비도전 영역(NA)에 식각 용액 또는 페이스트 등을 제공하면 오버 코팅층(50) 및 도전층(40)의 내부로 식각 물질이 침투하여 도전체(42)를 제거한다. 예를 들어, 오버 코팅층(50) 등을 구성하는 수지들은 가교도가 100%보다 작으므로(일례로, 90% 이하 등), 자연스럽게 식각 용액 또는 페이스트의 물질이 오버 코팅층(50) 등으로 스며들 수 있다. 이때, 오버 코팅층(50) 및 도전층(40)을 구성하는 수지는 식각되지 않고, 나노 와이어 등만이 선택적으로 식각된다. 비도전 영역(NA)에 식각 용액 또는 페이스트 등이 위치하도록 하는 방법으로는 포토 리소그라피 공정 등을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법이 적용될 수 있다. 도전체(42)를 선택적으로 식각하기 위한 습식 용액으로는 질산, 염산, 황산, 또는 이들의 혼합물(예를 들어 왕수) 등을 사용할 수 있다. 식각 시의 온도는 상온보다 높은 온도(예를 들어, 30℃ 내지 90℃)에서 수행될 수 있으며, 시간은 1초 내지 24시간 내로 수행될 수 있다.
프라이머층(22) 및 도전층(40) 상에 위치하는 오버 코팅층(50)은 전도성 필름(10)을 물리적으로 보호한다. 또한, 잔류 부분(44) 외부까지 연장된 도전체(42)를 전체적으로 덮어 도전체(42)의 산화를 방지할 수 있다. 즉, 오버 코팅층(50)의 일부는 도전체(42) 사이의 공간으로 함침되어 도전체(42) 사이의 공간을 메우면서 위치하고, 다른 일부는 도전체(42)의 위로 형성될 수 있다.
이러한 오버 코팅층(50)은 수지로 구성될 수 있다. 일례로, 오버 코팅층(50)은 아크릴 레진으로 이루어질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 오버 코팅층(50)이 다른 물질을 포함할 수 있다. 이러한 오버 코팅층(50)은 감광성 수지를 코팅한 다음 경화하여 형성될 수 있다. 이와 같은 방법을 이용하면 제조 공정은 좀더 단순화할 수 있다. 이때, 은 나노 와이어 등의 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)의 산화를 방지하고 내구성을 확보하기 위하여 질소 퍼지(purge) 분위기에서 오버 코팅층(50)을 형성할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
일례로, 오버 코팅층(50)의 두께는 50nm 내지 200nm일 수 있다. 오버 코팅층(50)의 두께가 50nm 미만이면 도전체(42)의 산화를 방지하는 효과가 충분하지 않을 수 있다. 그리고 오버 코팅층(50)의 두께가 200nm를 초과하면, 재료의 비용이 증가하고 접촉 저항이 증가할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 오버 코팅층(50)의 두께는 달라질 수 있다.
도면 및 상술한 실시예에서는 도전층(40)의 잔류 부분(44)과 오버 코팅층(50)이 서로 다른 층으로 구성된 것을 예시로 하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예로, 상술한 도전층(40)의 도전체(42) 및 잔류 부분(44)과 오버 코팅층(50)을 구성하는 물질을 함께 혼합한 잉크 등을 도포하는 것에 의하여, 오버 코팅층(50)이 하드 코팅층(32)에 접촉하여 형성되고 단일의 층인 오버 코팅층(50) 내부에 도전체(42)가 위치하는 것도 가능하다. 이 외에도 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
베이스 부재(20)와 도전층(40) 사이(좀더 정확하게는, 프라이머층(22)과 도전층(40) 사이)에 위치한 제1 하드 코팅층(32)을 다시 설명한다. 상술한 바와 같이 본 실시예에서는 도전체(42)가 네트워크 구조를 가지는 나노 소재로 구성되므로, 전도성 필름(10) 또는 이를 형성하기 위한 구조체가 코팅을 위한 주행 중에 외력에 의하여 쉽게 손상될 수 있다. 즉, 본 실시예와 같은 전도성 필름(10)에서는 작은 외력이 인가되어도 네트워크 구조를 형성하는 나노 소재(예를 들어, 나노 와이어) 사이의 컨택 특성에 영향을 주기 때문에 도전층(40)의 전기 전도도가 변화할 수 있다. 이에 따라 본 실시예에서는 베이스 부재(20)와 도전층(40) 사이에 상대적으로 높은 경도를 가지는(즉, 프라이머층(22), 도전층(40), 오버 코팅층(50) 보다 높은 경도를 가지는) 제1 하드 코팅층(32)을 위치시켜 전도성 필름(10)의 전체적인 경도를 높일 수 있다. 이에 의하여 전도성 필름(10)에 외력이 가해지더라도 도전층(40) 내의 도전체(42)의 컨택 특성이 높은 상태로 유지될 수 있도록 한다.
그리고 베이스 부재(20)의 상면은 상대적으로 큰 표면 거칠기를 가지면서 울퉁불퉁하게 형성된다. 이에 따라 상대적으로 얇은 두께를 가지는 프라이머층(22)의 상면도 베이스 부재(20)의 상면과 유사한 수준의 표면 거칠기를 가지면서 울퉁불퉁하게 형성된다. 이러한 베이스 부재(20) 및 프라이머층(22)의 울퉁불퉁한 표면에 의하여 난반사가 증가할 수 있다. 이때, 본 실시예와 같이 네트워크 구조의 도전체(42)가 적용되는 경우에는 네트워크 구조 등에 의하여 난반사 발생이 심화될 수 있어, 헤이즈(탁도)가 상승하고 투과율이 저하될 수 있다. 또한, 상술한 베이스 부재(20) 및 프라이머층(22)의 거친 표면에 도전층(40)을 형성하게 되면 네트워크 구조를 가지는 나노 소재를 포함하는 도전층(40)을 균일한 두께로 형성하기 어렵다. 이에 따라 코팅되지 않은 영역이 발생하고 도전층(40)에서 면저항 편차가 증가할 수 있다.
이를 고려하여 본 실시예에서는 프라이머층(22) 위에 프라이머층(22)보다 두꺼운 제1 하드 코팅층(32)을 전체적으로 도포하여 상면을 평탄화한다. 즉, 제1 하드 코팅층(32)의 상면이 베이스 부재(20) 및 프리이머층(22)의 상면(또는 제1 하드 코팅층(32))의 하면보다 작은 표면 거칠기를 가질 수 있다. 이와 같이 제1 하드 코팅층(32)에 의하여 표면이 평탄화되면 헤이즈 및 난반사를 최소화하고 투과율을 최대화할 수 있다. 이에 의하여 전도성 필름(10)의 광특성을 향상할 수 있다. 또한, 도전층(40)의 코팅 특성을 개선할 수 있다. 이에 따라 도전층(40)의 면 저항, 광 특성 등의 다양한 특성의 편차를 최소화할 수 있다.
도 5를 참조하여, 제1 하드 코팅층(32)에 의한 표면 평탄화에 대하여 좀더 상세하게 설명한다. 도 5의 (a)에는 베이스 부재(20), 프라이머층(22) 및 제1 하드 코팅층(32)을 형성한 경우의 이들의 단면 및 제1 하드 코팅층(32)의 표면을 함께 촬영한 사진을 도시하였고, (b)에는 베이스 부재(20) 위에 프라이머층(22)을 형성한 경우에 이들의 단면 및 프라이머층(22)의 표면을 함께 촬영한 사진을 도시하였다. 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 제1 하드 코팅층(32)이 형성된 후의 표면은 매끈하고 편평한 반면, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 프라이머층(22)의 표면은 울퉁불퉁한 요철 등이 구비되어 거친 표면을 가지는 것을 알 수 있다. 즉, 본 실시예에서와 같이 제1 하드 코팅층(32)을 형성하면 표면을 평탄화할 수 있음을 알 수 있다.
이러한 제1 하드 코팅층(32)은 경도를 증가시킬 수 있고 도전층(40)의 코팅 특성을 개선할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 하드 코팅층(32)은, 우레탄계 수지, 멜라민계 수지, 알키드계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 염화 비닐계 수지, 염화 비닐리덴계 수지, 폴리 알릴레이트계 수지, 술폰계 수지, 아미드계 수지, 이미드계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리에테르이미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 실리콘계 수지, 불소계 수지, 폴리올레핀계 수지, 스티렌계 수지, 비닐피롤리돈계 수지, 셀룰로오스계 수지, 아크릴로니트릴계 수지 등의 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예에서 제1 하드 코팅층(32)은 아크릴계 수지를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 하드 코팅층(32)이 이러한 물질 외의 다양한 물질로 구성될 수도 있다.
제1 하드 코팅층(32)은 롤투롤 코팅, 바 코팅, 그라비아 코팅, 리버스 코팅 등에 의하여 프라이머층(22) 상에 형성될 수 있다. 제1 하드 코팅층(32)의 형성 방법으로는 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 하드 코팅층(32)은 1H 내지 6H의 연필 경도를 가질 수 있다. 제1 하드 코팅층(32)의 연필 경도가 1H 미만이면 상술한 효과를 충분하게 가지지 힘들 수 있고, 연필 경도가 6H를 초과하는 제1 하드 코팅층(32)은 제조가 어려울 수 있다. 그리고 제1 하드 코팅층(32)은 물과의 접촉각이 30도 내지 70도일 수 있고, 표면 장력이 10 dyne/cm 내지 50 dyne/cm일 수 있다. 이러한 제1 하드 코팅층(32)의 접촉각 및 표면 장력은 다른 층(예를 들어, 프라이머층(22))의 접촉각 및 표면 장력보다 낮은 수치를 가진다. 이에 의하여 제1 하드 코팅층(32) 상에 도전층(40)을 형성할 때 도전층(40)이 쉽게 형성될 수 있다.
그리고 베이스 부재(20), 프라이머층(22), 제1 및 제2 하드 코팅층(32, 34)의 적층체의 헤이즈가 0.1% 내지 0.4%일 수 있다. 참고로, 베이스 부재(20), 프라이머층(22), 제2 하드 코팅층(34)이 구비된 경우의 헤이즈가 0.5%를 초과하는 값을 가진다. 본 실시예에서는 제1 하드 코팅층(32)을 추가적으로 형성하여 헤이즈를 0.1% 내지 0.5% 정도까지 더 낮출 수 있다.
이러한 제1 하드 코팅층(32)은 전도성 필름(10)의 경도를 높이면서 표면을 평탄화할 수 있는 정도의 두께를 가질 수 있다. 이를 위하여 제1 하드 코팅층(32)은 프라이머층(22), 도전층(40) 및 오버 코팅층(50)보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 그러나 두께가 너무 두꺼워질 경우에 전도성 필름(10)의 두께가 불필요하게 증가할 수 있으므로, 베이스 부재(20)의 두께보다는 얇을 수 있다.
제1 하드 코팅층(32)의 두께는 1㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 제1 하드 코팅층(32)의 1㎛ 미만이면 상술한 제1 하드 코팅층(32)의 효과를 충분히 기대하기 어려울 수 있고, 두께가 10㎛를 초과하면 재료 사용에 의한 비용이 증가하고 박형화가 어려울 수 있다. 제1 하드 코팅층(32)의 효과, 박형화 등을 충분히 고려하면 제1 하드 코팅층(32)의 두께가 3㎛ 내지 5㎛일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 하드 코팅층(32)이 다른 두께를 가질 수도 있다.
한편, 베이스 부재(20)의 하면 위에는 제2 하드 코팅층(34)이 더 위치할 수 있다. 제2 하드 코팅층(34)은 공정 중에 발생할 수 있는 손상(일례로, 스크래치) 등으로부터 전도성 필름(10)을 보호하기 위한 층이다. 본 실시예에서는 제2 하드 코팅층(34) 위에 도전층(40)이 형성되지 않으므로, 제2 하드 코팅층(34)은 단순히 베이스 부재(20) 등의 손상을 방지하기 위한 것이다. 이에 따라 제1 하드 코팅층(32)에 비하여 제2 하드 코팅층(34)은 베이스 부재(20)와의 밀착성이 엄격하게 요구되지 않으므로 별도로 프라이머층을 개재하지 않고 베이스 부재(20)에 접촉하여 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 하드 코팅층(34)과 베이스 부재(20) 사이에 별도의 프라이머층을 개재하여 제2 하드 코팅층(34)과 베이스 부재(20)의 밀착성을 향상할 수 있다. 다시 도 3을 참조하여 설명하면, 제2 하드 코팅층(34)의 물질, 두께 등의 다양한 특성은 제1 하드 코팅층(32)과 동일 또는 극히 유사할 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다. 이와 같이 제1 및 제2 하드 코팅층(32, 34)을 함께 구비하여 본 실시예에 따른 전도성 필름(10)은 2H 이상(예를 들어, 2H 내지 10H)의 연필 경도를 가질 수 있다.
제2 하드 코팅층(34)은 경화성 수지를 포함하는 페이스트 등을 롤투롤 코팅, 바 코팅, 그라비아 코팅, 리버스 코팅 등의 다양한 방법을 이용하여 도포하는 것에 의하여 베이스 부재(20) 상에 형성될 수 있다. 이에 의하여 다음 공정에서 베이스 부재(20) 등에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 제2 하드 코팅층(34)의 형성 방법으로는 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서 제2 하드 코팅층(34), 베이스 부재(20), 프라이머층(22), 제1 하드 코팅층(32), 도전층(40) 및 오버 코팅층(50)은 이웃한 것끼리 서로 접촉 형성되어 구조를 최대한 단순화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 이웃한 층들 사이에 별도의 층이 더 위치할 수도 있음은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 전도성 필름(10)은 네트워크 구조의 나노 소재의 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)과 베이스 부재(20) 사이에 제1 하드 코팅층(32)을 형성한다. 이에 의하여 전도성 필름(10)의 경도를 향상하여 도전층(40)이 공정 중에 손상되거나 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 그리고 도전층(40)이 형성되는 면을 평탄화하여 도전층(40)의 코팅 특성을 향상하고 난반사를 저감할 수 있다.
상술한 바와 같이 전도성 필름(10)은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 터치 패널(100)에 제1 및/또는 제2 전도성 필름(10a, 10b)로 사용될 수 있다. 이때, 본 실시예의 전도성 필름(10)은 기존에 터치 패널(100)에 적용되던 인듐-틴 산화물(ITO) 등보다 우수한 특성을 가지게 된다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
전도성 필름(10)의 도전층(40)은 10 Ω/□ 내지 150 Ω/□의 저항을 가지도록 형성될 수 있다. 기존의 인듐-틴 산화물을 이용하면 인듐-틴 산화물의 낮은 저항에 의하여 200 Ω/□ 이하(특히, 150 Ω/□ 이하)의 저항을 가지는 도전층을 형성하기 어렵거나, 지나치게 두꺼운 두께로 도전층을 형성하여야 하였다. 반면, 본 실시예에서는 나노 와이어 등을 포함하는 네트워크 구조의 도전체(42)의 우수한 전기적 특성을 이용하여 150 Ω/□ 이하의 낮은 저항을 가지는 도전층(40)을 얇은 두께로 형성할 수 있다.
이때, 도전 영역(CA)에서 도전층(40)은 네트워크 구조의 도전체(42)를 구비하므로 인듐-틴 산화물 등을 이용한 도전층과는 다른 평면 형상을 가지게 된다. 이를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 도 6의 (a)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용되는 도전층의 도전 영역에서의 평면 구조를 개략적으로 도시하였고, 도 6의 (b)에는 인듐-틴 산화물을 증착하여 형성된 도전층의 도전 영역에서의 평면 구조를 개략적으로 도시하였다. 도 7의 (a)는 본 발명의 제조예에 따라 제조된 도전층의 평면 사진이고, 도 7의 (b)는 인듐-틴 산화물을 증착하여 형성된 도전층의 평면 사진이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 본 실시예에 따른 도전층(40)의 도전 영역(CA)에는 도전체(42)가 위치한 도전 부분(CAA)과, 도전체(42)가 위치하지 않고 잔류 부분(44)만이 위치하는 비도전 부분(CAB)으로 구성된다. 도전체(42)가 네트워크 구조를 가지는 것에 의하여 도전 영역(CA) 내에도 비도전 부분(CAB)를 포함하게 된다. 이와 같이 비도전 부분(CAB)을 포함하면 비도전 부분(CAB)에 의하여 광이 투과할 수 있으므로 도전층(40)이 우수한 투과율을 가질 수 있다. 그리고 이웃한 도전체(42)들 사이의 접촉점(또는 교차점)(CP)에 의하여 전기적인 연결은 우수하게 유지될 수 있다.
일 예로, 도전층(40)의 전체 면적에 대한 도전 부분(CAA)의 비율이 0.05 내지 0.95일 수 있다. 상기 비율이 0.05 미만이면 도전 부분(CAA)의 영역이 작아져서 원하는 낮은 저항을 구현하기 어려울 수 있고, 상기 비율이 0.95를 초과하면 도전체(42)의 양이 많아져서 비용적인 부담이 있을 수 있다.
반면, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 인듐 틴 산화물 등을 이용한 도전층에서는 도전 영역에서 인듐 틴 산화물이 100% 도포된다. 인듐 틴 산화물이 도포되지 않는 영역은 도전 영역으로 기능할 수 없는 부분이 된다. 이와 같이 인듐 틴 산화물이 도전 영역에서 전체적으로 도포되어야 하므로 인듐-틴 산화물에 의한 투과율 저하가 발생할 수 있다.
실제 사진인 도 7의 (a) 및 (b)를 비교하면 상술한 차이를 좀더 명확하게 알 수 있다. 도 7의 (a)를 참조하면, 본 제조예에서는 네트워크 구조의 도전체(42)가 위치하여 도전체(42)가 위치하지 않는 부분도 함께 구비함을 알 수 있다. 반면, 도 7의 (b)를 참조하면, 인듐-틴 산화물을 이용하여 형성된 도전층에서는 인듐-틴 산화물이 전체적으로 형성되었음을 알 수 있다. 참고로, 도 7의 (b)에 나타난 선은 응력 차이 등에 의하여 발생된 균열(crack)에 해당하는 것이다.
이때, 도전층(40)은 두께, 도전체(42)의 양 등에 따라 도전층(40)의 저항을 조절할 수 있다. 즉, 도전층(40)의 두께가 두꺼워질수록, 도전층(40) 내에 포함된 도전체(42)의 양이 많아질수록, 도전층(40) 내의 도전체(42)의 접촉점(CP)의 개수가 많아질수록 도전층(40)의 저항을 낮출 수 있다. 이를 도 8 내지 도 10을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다. 도 8은 본 발명의 제조예에 따른 도전층의 저항이 20 Ω/□, 40 Ω/□, 60 Ω/□ 및 100 Ω/□일 때의 단면 사진이다. 도 9는 본 발명의 제조예에 따른 도전층의 저항이 20 Ω/□, 40 Ω/□, 60 Ω/□ 및 100 Ω/□일 때의 평면 사진이다. 도 10의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 도전층의 단면 사진이고, 도 10의 (b)는 인듐-틴 산화물을 이용한 도전층의 단면 사진이다.
도전층(40) 내에 포함된 도전체(42)의 양(또는 개수)이 많아지고(즉, 도전층(40)의 전체 면적에 대한 도전 부분(CAA)의 비율(coverage, 커버 비율)이 커질수록) 도전체(42)의 접촉점(CP)이 많아질수록 도전층(40)의 저항이 작아질 수 있다. 도 8을 참조하면, 100 Ω/□의 저항을 가지는 경우보다 60 Ω/□의 저항을 가지는 경우에 도전체(42)의 양이 더 많고 도전체(42)의 접촉점(CP)이 많아지는 것을 알 수 있다. 즉, 100 Ω/□, 60 Ω/□, 40 Ω/□, 20 Ω/□ 로 갈수록 도전체(42)가 더 많이 형성되어 좀더 조밀하게 위치하는 것을 알 수 있다.
일 예로, 도전층(40)의 저항이 10 Ω/□ 내지 150 Ω/□일 때, 평면으로 볼 때 가로 10㎛, 세로 10㎛의 단위 면적에서 도전체(42)의 개수가 20개 이상일 수 있고 도전체(42)가 접촉되어 형성된 접촉점(CP)의 개수가 5개 이상일 수 있다. 도전체(42)의 개수가 20개 미만이거나 접촉점(CP)의 개수가 5개 미만이면, 도전층(40)의 저항을 원하는 정도의 수준을 가질 수 없다. 도전체(42)의 개수 및 접촉점(CP)의 개수의 상한은 특별히 한정되지 않으나, 일 예로, 도전체(42) 개수의 상한은 1,000개일 수 있고 접촉점(CP) 개수의 상한은 10,000개일 수 있다. 도전체(40)의 개수 및 접촉점(CP) 개수의 상한을 초과하면 실질적으로 제조가 어렵거나 도전체(42)의 양의 증가로 비용이 증가할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 도전층(40)의 두께가 커지면 도전층(40) 내에 포함된 도전체(42)의 양(또는 개수)이 많아져서 도전층(40)의 저항이 작아질 수 있다. 동일 축적에서 촬영된 도 9의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 100 Ω/□의 저항을 가지는 경우보다 60 Ω/□의 저항을 가지는 경우에 도전층(42)의 두께(두 개의 화살표 사이의 거리)가 더 큰 것을 알 수 있다. 즉, 100 Ω/□, 60 Ω/□, 40 Ω/□, 20 Ω/□로 갈수록 도전층(40)의 두께가 점점 증가하는 것을 알 수 있다.
일 예로, 도전층(40)의 저항이 10 Ω/□ 내지 150 Ω/□일 때, 도전층(40)의 두께가 50nm 내지 350nm일 수 있다. 여기서, 도전층(40)의 두께는 네트워크 구조를 형성하고 있는 도전체(42)에 의하여 형성된 두께를 말한다. 이러한 두께는 네트워크 구조의 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)이 150 Ω/□의 이하(좀더 정확하게는, 10 Ω/□ 내지 150 Ω/□)의 저항을 가지도록 최적화된 도전층(40)의 두께이다. 도전층(40)의 두께가 50nm 미만이면 원하는 저항을 가지기 어려울 수 있으며, 도전층(40)의 두께가 350nm 이상이면 불필요하게 도전층(40)의 두께가 두꺼워질 수 있다. 이러한 두께는 인듐-틴 산화물을 사용한 도전층에 비하여 훨씬 작은 두께를 가지는 것이다.
일 제조예로, 동일한 100 Ω/□의 저항을 가지는 도전층을 형성한 경우에, 본 제조예의 도전층은 도 10의 (a)와 같이 200nm 이내의 작은 두께를 가지는 반면, 인듐-틴 산화물을 이용한 도전층은 도 10의 (b)와 같이 1㎛를 초과하는 두께를 가지는 것을 알 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면 동일한 저항을 가지는 도전층을 아주 얇은 두께로 형성할 수 있음을 알 수 있다.
이에 의하여 상술한 터치 패널(100)의 제1 및/또는 제2 투명 접착층(110, 112)의 두께와의 비율도 종래보다 작은 값을 가진다. 즉, 제1 또는 제2 투명 접착층(110, 112)의 두께에 대한 도전층(40)의 두께 비율이 0.00033 내지 0.014일 수 있다. 상술한 두께 비율이 0.00033 미만이면 도전층(40)의 두께가 작아서 원하는 저항을 얻지 못할 수 있으며, 두께 비율이 0.014를 초과하면 제1 또는 제2 투명 접착층(110, 112)의 두께가 작아져서 그 기능을 충분하게 구현하기 어려울 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 본 실시예에서는 터치 패널(100)에 네트워크 구조를 가지는 나노 소재로 구성되는 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)을 제1 도전층(40a) 및/또는 제2 도전층(40b)으로 사용한다. 이에 따라 도전층(40)이 비도전 부분(CAB)을 포함하여 투과율을 향상할 수 있고 도전체(42)로 사용되는 재료 양을 줄여 비용을 절감할 수 있으며 도전체(42)의 우수한 전기적 특성에 의하여 저저항을 구현할 수 있다. 따라서, 터치 패널(100)이 기존보다 낮은 저항을 가지면서도 얇은 두께를 가지는 도전층(40)을 포함하므로 대면적으로 구현될 수 있으며, 우수한 광학 특성 등을 가질 수 있다. 일 예로, 터치 패널(100)의 투과율은 80% 이상(좀더 구체적으로는 90% 이상, 최대 95% 이상)이고, 헤이즈는 3% 이하(좀더 구체적으로는 1% 이하, 최대 0.2% 이하)일 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 터치 패널을 상세하게 설명한다. 상술한 터치 패널에서 이미 설명한 부분과 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다. 그리소 상술한 실시예의 터치 패널에 적용될 수 있는 변형예들은 아래의 실시예들에도 적용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널을 도시한 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 패널(100)은 제1 도전층(40a)이 형성된 제1 전도성 필름(10a), 제1 투명 접착층(110), 제2 도전층(40b)이 형성된 제2 전도성 필름(10b), 제2 투명 접착층(112) 및 커버 기판(114)을 포함한다. 도 1의 실시예에서는 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b)의 제1 및 제2 도전층(40a, 40b)이 각각의 베이스 부재(20)를 기준으로 커버 기판(114) 쪽으로 배치된 반면, 본 실시예에서는 제1 도전층(40a)이 제1 전도성 필름(10a)의 베이스 부재(20)에서 커버 기판(114)에 반대되는 면에 위치하고 제2 도전층(40b)은 제2 전도성 필름(10b)의 베이스 부재(20)에서 커버 기판(114) 쪽 면에 위치한다. 이와 같이 제1 및 제2 도전층(40a, 40b)의 위치 등은 다양하게 변형될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널을 도시한 단면도이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에서는 터치 패널(100)은, 양면에 제1 도전층(40a) 및 제2 도전층(40b)이 형성된 전도성 필름(10c), 투명 접착층(110), 커버 기판(114)를 포함한다. 이때, 전도성 필름(10c)의 일면에 상술한 바와 같은 프라이머층(22), 제1 하드 코팅층(32), 제1 도전층(40a), 오버 코팅층(50)이 위치하고, 전도성 필름(10c)의 다른 일면에 별도의 프라이머층(24), 제2 하드 코팅층(34), 제2 도전층(40b), 오버 코팅층(50)이 위치할 수 있다. 그러나 프라이머층(22, 24), 제1 및 제2 하드 코팅층(32, 34) 등은 필수적인 구성은 아니며 제거될 수도 있다. 그리고 도면에 도시하지는 않았지만, 제2 도전층(40b)의 하면에 형성된 제2 도전층(40b) 및 오버 코팅층(50)을 덮는 별도의 층(예를 들어, 보호층 등)이 더 위치할 수도 있다. 그 외에도 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서는 전도성 필름(10c)의 각기 다른 면에 위치한 제1 도전층(40a) 및 제2 도전층(40b)이 각기 도 2에 도시한 바와 같이 제1 및 제2 전극을 구성할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하여 터치 패널(100)의 구조를 단순화할 수 있으며, 가장 큰 두께를 가지는 베이스 부재(20)의 개수를 줄여 터치 패널(100)을 박형화할 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에서는 터치 패널(100)은, 제1 도전층(40a)이 형성되는 제1 전도성 필름(10a), 투명 접착층(112), 투명 전도성 물질층(60)이 형성된 커버 기판(114)를 포함한다. 이때, 투명 전도성 물질층(60)은 제2 도전층으로서 본 실시예의 제1 도전층(40a)과는 다른 투명 전도성 물질로 구성될 수 있다. 투명 전도성 물질층(60)은 유리 등으로 구성되는 커버 기판(114)에 쉽게 형성될 수 있는 물질(일례로, 인듐-틴 산화물) 등으로 구성될 수 있다. 이와 같은 제1 도전층(40a)과 투명 전도성 물질층(60)은 각기 도 2에 도시한 바와 같은 제1 및 제2 전극을 구성할 수 있다.
제1 도전층(40a)과 투명 전도성 물질층(60)의 물질 차이에 의한 저항 차이 등은 제1 도전층(40a) 및 투명 전도성 물질층(60)의 두께 등을 조절하는 것에 의하여 균일화할 수 있다. 또는 터치 패널(100)의 가로 길이와 세로 길이에 차이가 있는 경우에는, 상대적으로 낮은 저항을 가지는 제1 도전층(40a)이 장축으로 위치하는 전극을 구성하고, 상대적으로 높은 저항을 가지는 투명 전도성 물질층(60)이 단축으로 위치하는 전극을 구성할 수 있다. 그 외에도 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에 따르면, 투명 전도성 물질층(60)을 커버 기판(114)에 형성하여 터치 패널(100)의 두께를 최소화하면서도, 제1 도전층(40a)의 낮은 저항 등을 이용하여 터치 패널(100)의 전기적 특성을 향상할 수 있다.
즉, 상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서 제1 및 제2 전극을 구성하는 제1 및 제2 도전층의 평면 형상을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 패널(100)은 제1 전극을 구성하는 제1 도전층(40a)과, 제1 도전층(40a)과 절연되도록 위치하며 제2 전극을 구성하는 제2 도전층(40b)을 포함한다. 이때, 제1 및 제2 도전층(40a, 40b) 중 적어도 하나는 네트워크 구조를 형성하는 나노 소재의 도전체를 포함한다. 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다.
좀더 구체적으로 터치 패널(100)은, 커버 기판(114), 제1 도전층(40a)이 형성된 제1 전도성 필름(10a), 제2 도전층(40b)이 형성된 제2 전도성 필름(10b), 커버 기판(114)과 제1 전도성 필름(10a) 사이의 제1 투명 접착층(110), 제1 전도성 필름(10a)과 제2 전도성 필름(10b) 사이의 제2 투명 접착층(112)을 포함할 수 있다.
이때, 제1 전도성 필름(10a)의 제1 도전층(40a)은 일 방향으로 형성되는 제1 전극을 구성하고, 제2 전도성 필름(10b)의 제2 도전층(40b)은 제1 전극과 교차하는 방향으로 형성되는 제2 전극을 구성한다. 이때, 도 2를 참조하면, 제1 전극을 구성하는 제1 도전층(40a)은, 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지는 감지하는 복수의 제1 센서부(41a)와, 이러한 복수의 제1 센서부(41a)를 연결하는 제1 연결부(42a)를 포함한다. 제1 연결부(42a)는 복수의 제1 센서부(41a)를 일 방향으로 연결한다. 이와 유사하게, 제2 전극을 구성하는 제2 도전층(42b)은 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지는 감지하는 복수의 제2 센서부(41b)와, 이러한 복수의 제2 센서부(41b)를 연결하는 제2 연결부(42b)를 포함한다. 제2 연결부(42b)는 복수의 제2 센서부(41b)를 제1 전극과 교차하는 방향으로 연결한다.
도면에서는 제1 센서부(41a) 및 제2 센서부(41b)가 마름모 형상을 가지는 것으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 삼각형, 사각형 등의 다각형, 원형 또는 타원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
제1 전도성 필름(10a)와 제2 전도성 필름(10b)은 제1 투명 접착층(110)에 의하여 서로 고정될 수 있다. 그리고 제2 전도성 필름(10b) 위에 제2 투명 접착층(112)에 의하여 커버 기판(114)이 고정되어 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b)를 외부 충격 등으로부터 보호할 수 있다.
제1 투명 접착층(110)으로는, 커버 기판(114)과 제1 전도성 필름(10a) 사이에서 이들을 접착할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제2 투명 접착층(112)으로는, 제1 전도성 필름(10a)과 제2 전도성 필름(10b) 사이에서 이들을 접착할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 투명 접착층(110, 112)은 각기 25㎛ 내지 150㎛의 두께를 가질 수 있다. 상술한 두께가 25㎛보다 작으면 접착력이 충분하지 않고 절연 특성을 유지하게 어려울 수 있으며 라미네이션 공정 등의 공정을 수행하기 어려울 수 있다. 상술한 두께가 150㎛를 초과하면 두께가 두꺼워지면 터치 패널(100)의 두께가 증가할 수 있고 투과율 등의 광학 특성 등이 저하될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 제2 투명 접착층(110, 112)의 두께가 달라질 수도 있다.
이와 같은 터치 패널(100)에 손가락 등의 입력 장치가 접촉되면, 입력 장치가 접촉된 부분에서 정전 용량의 차이가 발생되고, 이 차이가 발생된 부분을 접촉 위치로 검출할 수 있다.
상술한 터치 패널(100)에 적용되는 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b)을 도 3 및 도 4를 참조하여 좀더 상세하게 설명한다. 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하는 전도성 필름(10)은 제1 및/또는 제2 전도성 필름(10a, 10b)일 수 있다. 그리고 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하는 도전층(40)은 제1 및/또는 제2 도전층(40a, 40b)일 수 있다. 이때, 후술하는 전도성 필름(10)이 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b)에 모두 적용되어 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b)이 서로 동일한 구조, 물질 등으로 이루어질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b) 중 하나만이 후술하는 전도성 필름(10)의 구조를 가지고 다른 하나는 이와 다른 구조, 물질 등으로 이루어지는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용될 수 있는 전도성 필름의 일 예를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용될 수 있는 전도성 필름의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 전도성 필름(10)은, 베이스 부재(20)와, 베이스 부재(20)의 일면(도면의 상면, 이하 "상면") 위에 형성되는 제1 하드 코팅층(32)와, 제1 하드 코팅층(32) 위에 형성되며 네트워크 구조를 가지는 나노 소재의 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)을 포함한다. 그리고 베이스 부재(20)의 다른 일면(도면의 상면, 이하 "상면")에 형성되는 제2 하드 코팅층(34)과, 베이스 부재(20)와 제1 하드 코팅층(22) 사이에 형성되는 프라이머층(22)과, 도전층(40) 위에 형성되는 오버 코팅층(50)을 더 포함할 수 있다.
베이스 부재(20)는 전도성 필름(10)의 기계적 강도를 유지하면서 투과성을 가지는 물질로 구성되는 필름, 시트, 기판 등일 수 있다. 베이스 부재(20)은, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르설판, 폴리에테르에테르케톤, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 셀룰로오스프로피오네이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌설피드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리스티렌 등의 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 베이스 부재(20)가 폴리에틸렌테레프탈레이트로 구성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스 부재(20)으로 상술한 물질 외의 다양한 물질이 사용될 수 있다.
베이스 부재(20)는 전도성 필름(10)의 기계적 강도를 유지할 수 있는 두께를 가질 수 있다. 이때, 충분한 기계적 강도를 위하여 베이스 부재(20)는 다른 층(즉, 프라이머 층(22), 제1 및 제2 오버 코팅층(32, 34), 도전층(40) 및 오버 코팅층(50))보다 더 큰 두께를 가질 수 있다. 일례로, 베이스 부재(20)는 50㎛ 내지 300㎛의 두께를 가질 수 있다. 베이스 부재(20)의 두께가 50㎛ 미만이면 기계적 강도가 충분하지 않을 수 있으며, 두께가 300㎛를 초과하면 재료 사용에 의한 비용이 증가하고 박형화가 어려울 수 있다. 기계적 강도 및 박형화 등을 더 고려하면 베이스 부재(20)의 두께가 50㎛ 내지 200㎛일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 베이스 부재(20)의 두께는 변화될 수 있다.
이러한 베이스 부재(20)는 용액 캐스팅 공정, 필름 압출 공정 등에 의하여 제조될 수 있으며, 제조 후 온도에 따른 변형을 최소화하기 위하여 필름의 유리 전이 온도에서 수초~수분간 어닐링 할 수도 있다. 어닐링 이후에는 코팅성 및 접착성을 향상시키기 위해 아르곤, 산소, 질소 혹은 이산화탄소를 사용한 플라즈마 처리, 자외선-오존 처리, 반응 기체를 유입한 이온빔 처리 등의 방법으로 표면 처리를 할 수도 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스 부재(20)는 다양한 방법에 의하여 제조될 수 있다.
베이스 부재(20)의 일면(도면의 상면, 이하 "상면") 상에 프라이머층(22)이 형성된다. 프라이머층(22)은 코팅성 및 접착성을 향상하기 위하여 베이스 부재(20) 상에 형성되는 것이다. 프라이머층(22)은 경화성 수지를 포함할 수 있다. 경화성 수지는 열, 자외선 조사, 전자선 조사 등의 에너지 인가에 의해 경화되는 수지라면 특별히 한정되지 않는다. 일례로, 경화성 수지로는 실리콘 수지, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지 등을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 경화성 수지로 상술한 물질 외의 다양한 물질이 사용될 수 있다.
프라이머층(22)은 경화성 수지를 포함하는 페이스트 등을 바 코팅, 그라비아 코팅, 리버스 코팅 등의 다양한 방법을 이용하여 도포하는 것에 의하여 베이스 부재(20) 상에 형성될 수 있다. 프라이머층(22)의 형성 방법으로는 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
프라이머층(22)은 코팅성 및 접착성을 향상하기 위하여 도포되는 층이므로 상대적으로 얇은 두께를 가질 수 있다. 즉, 베이스 부재(20) 및 제1 및 제2 하드 코팅층(32, 34)보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 일례로, 프라이머층(22)의 두께는 50nm 내지 200nm일 수 있다. 이러한 프라이머층(22)의 두께는 베이스 부재(20)을 전체적으로 균일한 두께로 덮으면서 불필요하게 두께가 증가되는 것을 방지하는 범위로 결정된 것이다.
베이스 부재(20)의 상면 위에 형성된 프라이머층(22) 위에 제1 하드 코팅층(32)이 형성된다. 본 실시예에서는 베이스 부재(20)와 도전층(40) 사이에 제1 하드 코팅층(32)을 위치시켜, 네트워크 구조를 가지는 나노 소재의 도전체(42)를 구비하는 도전층(40)을 가지는 전도성 필름(10)에서 다양한 특성을 향상할 수 있다. 이에 대해서는 도전층(40) 및 오버 코팅층(50)을 먼저 설명한 다음 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 하드 코팅층(32)이 구비되지 않는 것도 가능하다.
프라이머층(22) 위(또는 제1 하드 코팅층(32))에 형성되는 도전층(40)은 도전성을 가지는 도전체(42)를 구비한다. 도전체(42)는 금속을 포함하며 네트워크 구조(일종의 메쉬(mesh) 구조)를 구성하는 나노 소재일 수 있다. 일례로, 도전층(40)에 포함된 도전체(42)는 나노 와이어일 수 있다. 나노 와이어는 이등방성 성장에 의하여 와이어 형상으로 제조될 수 있다. 명세서 상에서 도전층(40)이라는 표현은 균일한 두께를 가지는 층을 의미할 수도 있고, 네트워크 구조를 형성하는 도전체(42) 사이에 빈 공간을 가지는 층을 의미할 수도 있다. 실제로는 아주 적은 양의 용매, 바인더 등에 나노 소재를 혼합한 혼합물을 도포하여 도전층(40)을 형성한다. 이에 따라 용매, 바인더 등이 잔류하여 형성된 잔류 부분(44)이 상대적으로 작은 제1 두께(T1)를 가지면서 형성되고, 도전체(42)가 잔류 부분(44)의 외부까지 연장되어 상대적으로 두꺼운 제2 두께(T2)를 가지면서 형성된다.
일례로, 은(Ag)의 나노 입자 표면은 여러 가지 결정면을 가지므로 이에 의하여 쉽게 이등방성 성장을 유도할 수 있으므로, 이에 의하여 쉽게 은 나노 와이어를 제조할 수 있다. 은 나노 와이어는 저항이 대략 10 Ω/□ 내지 400 Ω/□의 저항을 가질 수 있어 낮은 저항(예를 들어, 10 Ω/□ 내지 150 Ω/□)의 저항을 가질 수 있다. 이에 따라 다양한 저항을 가지는 도전층(40)을 형성할 수 있다. 특히, 대략 200 Ω/□ 내지 400 Ω/□의 저항을 가지는 인듐 틴 산화물(indium-tin oxide, ITO)보다 우수한 전기 전도도를 가지는 도전층(40)을 형성할 수 있다. 그리고 은 나노 와이어는 투과율이 인듐 틴 산화물보다 우수하여, 일례로 90% 이상의 투과율을 가질 수 있다. 또한, 플렉서블한 특성을 가지므로 플렉서블한 장치에도 적용될 수 있으며, 재료 수급이 안정적이다.
이와 같이 본 실시예에서는 도전층(40)의 도전체(42)로 네트워크 구조를 형성하는 은 나노 와이어를 사용하여 재료 비용을 절감하고 다양한 특성을 향상할 수 있다.
상술한 바와 같은 나노 와이어(특히, 은 나노 와이어)는, 일례로, 반경이 10nm 내지 60nm이고, 장축이 10㎛ 내지 200㎛ 수 있다. 이러한 범위에서 우수한 종횡비(aspect ratio)(일례로, 1:300~1:20000)를 가져 네트워크 구조를 잘 형성할 수 있고 도전층(40)이 잘 보이지 않도록 할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 나노 와이어의 반경, 장축, 종횡비는 다양한 값을 가질 수 있다.
이와 같이 도전체(42)로 나노 와이어 등을 포함하는 도전층(40)은 증착 방법보다 공정 비용이 저렴한 습식 코팅 방법에 의하여 형성될 수 있다. 코팅 이후에 비도전 영역(NA)의 도전체(42)를 제거하여 도전 영역(CA)에만 도전체(42)가 위치하도록 패터닝된다.
좀더 구체적으로, 먼저, 나노 와이어 등으로 구성된 도전체(42)를 포함하는 페이스트, 잉크, 혼합물, 용액 등을 도포하는 습식 코팅법에 의하여 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)을 전체적으로 형성한다. 이에 의하여 단순한 제조 공정에 의하여 도전층(40)을 형성할 수 있다. 나노 와이어 등의 도전체(42)를 포함하는 페이스트 또는 잉크 등의 습식 코팅 이후에는, 도전층(40)을 건조한 다음, 일정한 압력으로 도전층(40)을 눌러주는 캘린더링(calendaring)을 수행하여 도전층(40)의 부착성을 좀더 향상할 수 있다.
이때, 습식 코팅 시 사용되는 용액, 혼합물 또는 페이스트 등에서 금속의 농도가 매우 낮다(일례로, 1% 이하). 이에 따라 도전층(40) 형성에 필요한 비용을 절감할 수 있어 생산성을 향상할 수 있다. 또한, 도전층(40)이 광을 투과할 수 있는 특성을 가져 투광성 및 전도성을 가지는 물질이 요구되는 다양한 전자 장치 등에 적용될 수 있다. 나노 와이어로는 은(Ag) 나노 와이어, 구리(Cu) 나노 와이어, 백금(Pt) 나노 와이어 등을 사용할 수 있다.
이어서, 레이저를 조사하여 비도전 영역(NA)에 해당하는 부분에서 도전체(42)를 제거한다. 이때, 도 3에 도시한 바와 같이, 레이저에 의하여 도전체(42)를 포함하는 도전층(40) 및 오버 코팅층(50)이 함께 제거될 수도 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 변형예로 도 4에 도시한 바와 같이, 레이저에 의하여 비도전 영역(NA)에 대응하는 영역에서 도전체(42)만을 제거하여 도전층(40)의 내부에서 도전체(42)가 위치하던 영역에 네트워크 구조의 보이드(42a)가 형성될 수 있다. 즉, 레이저의 종류, 파워 등을 조절하여, 도 4에 도시한 바와 같이 도전층(40) 및 오버 코팅층(50) 내부에 위치한 도전체(42)만을 선택적으로 제거할 수도 있고, 도 3에 도시한 바와 같이 도전체(42)를 포함하는 도전층(40) 및 오버 코팅층(50)을 함께 제거할 수도 있다.
레이저로는 선형의 빔을 가지는 레이저를 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 레이저가 사용될 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서는 레이저를 사용하여 도전층(40)을 패터닝하므로, 간단한 공정에 의하여 선택적으로 도전층(40)을 패터닝할 수 있다. 즉, 일정한 경로를 설정하여 도전층(40)에 레이저를 조사하는 것에 의하여 쉽게 도전층(40)을 패터닝할 수 있다. 반면, 포토 리스그라피 공정 등을 이용하면, 레지스트의 형성, 노광, 현상, 에칭, 레지스트 제거 등의 다양한 공정을 차례로 수행하여야 하므로, 공정이 복잡해지고 생산성이 저하될 수 있다.
이와 같이 패터닝에 의하여 도전 영역(CA)에서만 전기 전도성을 가지는 도전층(40)을 가지는 전도성 필름(10)이 형성될 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 습식 식각 등에 의하여 비도전 영역(NA)의 도전체(42)가 제거되는 것도 가능하다. 즉, 비도전 영역(NA)에 식각 용액 또는 페이스트 등을 제공하면 오버 코팅층(50) 및 도전층(40)의 내부로 식각 물질이 침투하여 도전체(42)를 제거한다. 예를 들어, 오버 코팅층(50) 등을 구성하는 수지들은 가교도가 100%보다 작으므로(일례로, 90% 이하 등), 자연스럽게 식각 용액 또는 페이스트의 물질이 오버 코팅층(50) 등으로 스며들 수 있다. 이때, 오버 코팅층(50) 및 도전층(40)을 구성하는 수지는 식각되지 않고, 나노 와이어 등만이 선택적으로 식각된다. 비도전 영역(NA)에 식각 용액 또는 페이스트 등이 위치하도록 하는 방법으로는 포토 리소그라피 공정 등을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법이 적용될 수 있다. 도전체(42)를 선택적으로 식각하기 위한 습식 용액으로는 질산, 염산, 황산, 또는 이들의 혼합물(예를 들어 왕수) 등을 사용할 수 있다. 식각 시의 온도는 상온보다 높은 온도(예를 들어, 30℃ 내지 90℃)에서 수행될 수 있으며, 시간은 1초 내지 24시간 내로 수행될 수 있다.
프라이머층(22) 및 도전층(40) 상에 위치하는 오버 코팅층(50)은 전도성 필름(10)을 물리적으로 보호한다. 또한, 잔류 부분(44) 외부까지 연장된 도전체(42)를 전체적으로 덮어 도전체(42)의 산화를 방지할 수 있다. 즉, 오버 코팅층(50)의 일부는 도전체(42) 사이의 공간으로 함침되어 도전체(42) 사이의 공간을 메우면서 위치하고, 다른 일부는 도전체(42)의 위로 형성될 수 있다.
이러한 오버 코팅층(50)은 수지로 구성될 수 있다. 일례로, 오버 코팅층(50)은 아크릴 레진으로 이루어질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 오버 코팅층(50)이 다른 물질을 포함할 수 있다. 이러한 오버 코팅층(50)은 감광성 수지를 코팅한 다음 경화하여 형성될 수 있다. 이와 같은 방법을 이용하면 제조 공정은 좀더 단순화할 수 있다. 이때, 은 나노 와이어 등의 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)의 산화를 방지하고 내구성을 확보하기 위하여 질소 퍼지(purge) 분위기에서 오버 코팅층(50)을 형성할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
일례로, 오버 코팅층(50)의 두께는 50nm 내지 200nm일 수 있다. 오버 코팅층(50)의 두께가 50nm 미만이면 도전체(42)의 산화를 방지하는 효과가 충분하지 않을 수 있다. 그리고 오버 코팅층(50)의 두께가 200nm를 초과하면, 재료의 비용이 증가하고 접촉 저항이 증가할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 오버 코팅층(50)의 두께는 달라질 수 있다.
도면 및 상술한 실시예에서는 도전층(40)의 잔류 부분(44)과 오버 코팅층(50)이 서로 다른 층으로 구성된 것을 예시로 하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예로, 상술한 도전층(40)의 도전체(42) 및 잔류 부분(44)과 오버 코팅층(50)을 구성하는 물질을 함께 혼합한 잉크 등을 도포하는 것에 의하여, 오버 코팅층(50)이 하드 코팅층(32)에 접촉하여 형성되고 단일의 층인 오버 코팅층(50) 내부에 도전체(42)가 위치하는 것도 가능하다. 이 외에도 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
베이스 부재(20)와 도전층(40) 사이(좀더 정확하게는, 프라이머층(22)과 도전층(40) 사이)에 위치한 제1 하드 코팅층(32)을 다시 설명한다. 상술한 바와 같이 본 실시예에서는 도전체(42)가 네트워크 구조를 가지는 나노 소재로 구성되므로, 전도성 필름(10) 또는 이를 형성하기 위한 구조체가 코팅을 위한 주행 중에 외력에 의하여 쉽게 손상될 수 있다. 즉, 본 실시예와 같은 전도성 필름(10)에서는 작은 외력이 인가되어도 네트워크 구조를 형성하는 나노 소재(예를 들어, 나노 와이어) 사이의 컨택 특성에 영향을 주기 때문에 도전층(40)의 전기 전도도가 변화할 수 있다. 이에 따라 본 실시예에서는 베이스 부재(20)와 도전층(40) 사이에 상대적으로 높은 경도를 가지는(즉, 프라이머층(22), 도전층(40), 오버 코팅층(50) 보다 높은 경도를 가지는) 제1 하드 코팅층(32)을 위치시켜 전도성 필름(10)의 전체적인 경도를 높일 수 있다. 이에 의하여 전도성 필름(10)에 외력이 가해지더라도 도전층(40) 내의 도전체(42)의 컨택 특성이 높은 상태로 유지될 수 있도록 한다.
그리고 베이스 부재(20)의 상면은 상대적으로 큰 표면 거칠기를 가지면서 울퉁불퉁하게 형성된다. 이에 따라 상대적으로 얇은 두께를 가지는 프라이머층(22)의 상면도 베이스 부재(20)의 상면과 유사한 수준의 표면 거칠기를 가지면서 울퉁불퉁하게 형성된다. 이러한 베이스 부재(20) 및 프라이머층(22)의 울퉁불퉁한 표면에 의하여 난반사가 증가할 수 있다. 이때, 본 실시예와 같이 네트워크 구조의 도전체(42)가 적용되는 경우에는 네트워크 구조 등에 의하여 난반사 발생이 심화될 수 있어, 헤이즈(탁도)가 상승하고 투과율이 저하될 수 있다. 또한, 상술한 베이스 부재(20) 및 프라이머층(22)의 거친 표면에 도전층(40)을 형성하게 되면 네트워크 구조를 가지는 나노 소재를 포함하는 도전층(40)을 균일한 두께로 형성하기 어렵다. 이에 따라 코팅되지 않은 영역이 발생하고 도전층(40)에서 면저항 편차가 증가할 수 있다.
이를 고려하여 본 실시예에서는 프라이머층(22) 위에 프라이머층(22)보다 두꺼운 제1 하드 코팅층(32)을 전체적으로 도포하여 상면을 평탄화한다. 즉, 제1 하드 코팅층(32)의 상면이 베이스 부재(20) 및 프리이머층(22)의 상면(또는 제1 하드 코팅층(32))의 하면보다 작은 표면 거칠기를 가질 수 있다. 이와 같이 제1 하드 코팅층(32)에 의하여 표면이 평탄화되면 헤이즈 및 난반사를 최소화하고 투과율을 최대화할 수 있다. 이에 의하여 전도성 필름(10)의 광특성을 향상할 수 있다. 또한, 도전층(40)의 코팅 특성을 개선할 수 있다. 이에 따라 도전층(40)의 면 저항, 광 특성 등의 다양한 특성의 편차를 최소화할 수 있다.
도 5를 참조하여, 제1 하드 코팅층(32)에 의한 표면 평탄화에 대하여 좀더 상세하게 설명한다. 도 5의 (a)에는 베이스 부재(20), 프라이머층(22) 및 제1 하드 코팅층(32)을 형성한 경우의 이들의 단면 및 제1 하드 코팅층(32)의 표면을 함께 촬영한 사진을 도시하였고, (b)에는 베이스 부재(20) 위에 프라이머층(22)을 형성한 경우에 이들의 단면 및 프라이머층(22)의 표면을 함께 촬영한 사진을 도시하였다. 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 제1 하드 코팅층(32)이 형성된 후의 표면은 매끈하고 편평한 반면, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 프라이머층(22)의 표면은 울퉁불퉁한 요철 등이 구비되어 거친 표면을 가지는 것을 알 수 있다. 즉, 본 실시예에서와 같이 제1 하드 코팅층(32)을 형성하면 표면을 평탄화할 수 있음을 알 수 있다.
이러한 제1 하드 코팅층(32)은 경도를 증가시킬 수 있고 도전층(40)의 코팅 특성을 개선할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 하드 코팅층(32)은, 우레탄계 수지, 멜라민계 수지, 알키드계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 염화 비닐계 수지, 염화 비닐리덴계 수지, 폴리 알릴레이트계 수지, 술폰계 수지, 아미드계 수지, 이미드계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리에테르이미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 실리콘계 수지, 불소계 수지, 폴리올레핀계 수지, 스티렌계 수지, 비닐피롤리돈계 수지, 셀룰로오스계 수지, 아크릴로니트릴계 수지 등의 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예에서 제1 하드 코팅층(32)은 아크릴계 수지를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 하드 코팅층(32)이 이러한 물질 외의 다양한 물질로 구성될 수도 있다.
제1 하드 코팅층(32)은 롤투롤 코팅, 바 코팅, 그라비아 코팅, 리버스 코팅 등에 의하여 프라이머층(22) 상에 형성될 수 있다. 제1 하드 코팅층(32)의 형성 방법으로는 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 하드 코팅층(32)은 1H 내지 6H의 연필 경도를 가질 수 있다. 제1 하드 코팅층(32)의 연필 경도가 1H 미만이면 상술한 효과를 충분하게 가지지 힘들 수 있고, 연필 경도가 6H를 초과하는 제1 하드 코팅층(32)은 제조가 어려울 수 있다. 그리고 제1 하드 코팅층(32)은 물과의 접촉각이 30도 내지 70도일 수 있고, 표면 장력이 10 dyne/cm 내지 50 dyne/cm일 수 있다. 이러한 제1 하드 코팅층(32)의 접촉각 및 표면 장력은 다른 층(예를 들어, 프라이머층(22))의 접촉각 및 표면 장력보다 낮은 수치를 가진다. 이에 의하여 제1 하드 코팅층(32) 상에 도전층(40)을 형성할 때 도전층(40)이 쉽게 형성될 수 있다.
그리고 베이스 부재(20), 프라이머층(22), 제1 및 제2 하드 코팅층(32, 34)의 적층체의 헤이즈가 0.1% 내지 0.4%일 수 있다. 참고로, 베이스 부재(20), 프라이머층(22), 제2 하드 코팅층(34)이 구비된 경우의 헤이즈가 0.5%를 초과하는 값을 가진다. 본 실시예에서는 제1 하드 코팅층(32)을 추가적으로 형성하여 헤이즈를 0.1% 내지 0.5% 정도까지 더 낮출 수 있다.
이러한 제1 하드 코팅층(32)은 전도성 필름(10)의 경도를 높이면서 표면을 평탄화할 수 있는 정도의 두께를 가질 수 있다. 이를 위하여 제1 하드 코팅층(32)은 프라이머층(22), 도전층(40) 및 오버 코팅층(50)보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 그러나 두께가 너무 두꺼워질 경우에 전도성 필름(10)의 두께가 불필요하게 증가할 수 있으므로, 베이스 부재(20)의 두께보다는 얇을 수 있다.
제1 하드 코팅층(32)의 두께는 1㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 제1 하드 코팅층(32)의 1㎛ 미만이면 상술한 제1 하드 코팅층(32)의 효과를 충분히 기대하기 어려울 수 있고, 두께가 10㎛를 초과하면 재료 사용에 의한 비용이 증가하고 박형화가 어려울 수 있다. 제1 하드 코팅층(32)의 효과, 박형화 등을 충분히 고려하면 제1 하드 코팅층(32)의 두께가 3㎛ 내지 5㎛일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 하드 코팅층(32)이 다른 두께를 가질 수도 있다.
한편, 베이스 부재(20)의 하면 위에는 제2 하드 코팅층(34)이 더 위치할 수 있다. 제2 하드 코팅층(34)은 공정 중에 발생할 수 있는 손상(일례로, 스크래치) 등으로부터 전도성 필름(10)을 보호하기 위한 층이다. 본 실시예에서는 제2 하드 코팅층(34) 위에 도전층(40)이 형성되지 않으므로, 제2 하드 코팅층(34)은 단순히 베이스 부재(20) 등의 손상을 방지하기 위한 것이다. 이에 따라 제1 하드 코팅층(32)에 비하여 제2 하드 코팅층(34)은 베이스 부재(20)와의 밀착성이 엄격하게 요구되지 않으므로 별도로 프라이머층을 개재하지 않고 베이스 부재(20)에 접촉하여 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 하드 코팅층(34)과 베이스 부재(20) 사이에 별도의 프라이머층을 개재하여 제2 하드 코팅층(34)과 베이스 부재(20)의 밀착성을 향상할 수 있다. 다시 도 3을 참조하여 설명하면, 제2 하드 코팅층(34)의 물질, 두께 등의 다양한 특성은 제1 하드 코팅층(32)과 동일 또는 극히 유사할 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다. 이와 같이 제1 및 제2 하드 코팅층(32, 34)을 함께 구비하여 본 실시예에 따른 전도성 필름(10)은 2H 이상(예를 들어, 2H 내지 10H)의 연필 경도를 가질 수 있다.
제2 하드 코팅층(34)은 경화성 수지를 포함하는 페이스트 등을 롤투롤 코팅, 바 코팅, 그라비아 코팅, 리버스 코팅 등의 다양한 방법을 이용하여 도포하는 것에 의하여 베이스 부재(20) 상에 형성될 수 있다. 이에 의하여 다음 공정에서 베이스 부재(20) 등에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 제2 하드 코팅층(34)의 형성 방법으로는 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서 제2 하드 코팅층(34), 베이스 부재(20), 프라이머층(22), 제1 하드 코팅층(32), 도전층(40) 및 오버 코팅층(50)은 이웃한 것끼리 서로 접촉 형성되어 구조를 최대한 단순화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 이웃한 층들 사이에 별도의 층이 더 위치할 수도 있음은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 전도성 필름(10)은 네트워크 구조의 나노 소재의 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)과 베이스 부재(20) 사이에 제1 하드 코팅층(32)을 형성한다. 이에 의하여 전도성 필름(10)의 경도를 향상하여 도전층(40)이 공정 중에 손상되거나 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 그리고 도전층(40)이 형성되는 면을 평탄화하여 도전층(40)의 코팅 특성을 향상하고 난반사를 저감할 수 있다.
상술한 바와 같이 전도성 필름(10)은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 터치 패널(100)에 제1 및/또는 제2 전도성 필름(10a, 10b)로 사용될 수 있다. 이때, 본 실시예의 전도성 필름(10)은 기존에 터치 패널(100)에 적용되던 인듐-틴 산화물(ITO) 등보다 우수한 특성을 가지게 된다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
전도성 필름(10)의 도전층(40)은 10 Ω/□ 내지 150 Ω/□의 저항을 가지도록 형성될 수 있다. 기존의 인듐-틴 산화물을 이용하면 인듐-틴 산화물의 낮은 저항에 의하여 200 Ω/□ 이하(특히, 150 Ω/□ 이하)의 저항을 가지는 도전층을 형성하기 어렵거나, 지나치게 두꺼운 두께로 도전층을 형성하여야 하였다. 반면, 본 실시예에서는 나노 와이어 등을 포함하는 네트워크 구조의 도전체(42)의 우수한 전기적 특성을 이용하여 150 Ω/□ 이하의 낮은 저항을 가지는 도전층(40)을 얇은 두께로 형성할 수 있다.
이때, 도전 영역(CA)에서 도전층(40)은 네트워크 구조의 도전체(42)를 구비하므로 인듐-틴 산화물 등을 이용한 도전층과는 다른 평면 형상을 가지게 된다. 이를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 도 6의 (a)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 적용되는 도전층의 도전 영역에서의 평면 구조를 개략적으로 도시하였고, 도 6의 (b)에는 인듐-틴 산화물을 증착하여 형성된 도전층의 도전 영역에서의 평면 구조를 개략적으로 도시하였다. 도 7의 (a)는 본 발명의 제조예에 따라 제조된 도전층의 평면 사진이고, 도 7의 (b)는 인듐-틴 산화물을 증착하여 형성된 도전층의 평면 사진이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 본 실시예에 따른 도전층(40)의 도전 영역(CA)에는 도전체(42)가 위치한 도전 부분(CAA)과, 도전체(42)가 위치하지 않고 잔류 부분(44)만이 위치하는 비도전 부분(CAB)으로 구성된다. 도전체(42)가 네트워크 구조를 가지는 것에 의하여 도전 영역(CA) 내에도 비도전 부분(CAB)를 포함하게 된다. 이와 같이 비도전 부분(CAB)을 포함하면 비도전 부분(CAB)에 의하여 광이 투과할 수 있으므로 도전층(40)이 우수한 투과율을 가질 수 있다. 그리고 이웃한 도전체(42)들 사이의 접촉점(또는 교차점)(CP)에 의하여 전기적인 연결은 우수하게 유지될 수 있다.
일 예로, 도전층(40)의 전체 면적에 대한 도전 부분(CAA)의 비율이 0.05 내지 0.95일 수 있다. 상기 비율이 0.05 미만이면 도전 부분(CAA)의 영역이 작아져서 원하는 낮은 저항을 구현하기 어려울 수 있고, 상기 비율이 0.95를 초과하면 도전체(42)의 양이 많아져서 비용적인 부담이 있을 수 있다.
반면, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 인듐 틴 산화물 등을 이용한 도전층에서는 도전 영역에서 인듐 틴 산화물이 100% 도포된다. 인듐 틴 산화물이 도포되지 않는 영역은 도전 영역으로 기능할 수 없는 부분이 된다. 이와 같이 인듐 틴 산화물이 도전 영역에서 전체적으로 도포되어야 하므로 인듐-틴 산화물에 의한 투과율 저하가 발생할 수 있다.
실제 사진인 도 7의 (a) 및 (b)를 비교하면 상술한 차이를 좀더 명확하게 알 수 있다. 도 7의 (a)를 참조하면, 본 제조예에서는 네트워크 구조의 도전체(42)가 위치하여 도전체(42)가 위치하지 않는 부분도 함께 구비함을 알 수 있다. 반면, 도 7의 (b)를 참조하면, 인듐-틴 산화물을 이용하여 형성된 도전층에서는 인듐-틴 산화물이 전체적으로 형성되었음을 알 수 있다. 참고로, 도 7의 (b)에 나타난 선은 응력 차이 등에 의하여 발생된 균열(crack)에 해당하는 것이다.
이때, 도전층(40)은 두께, 도전체(42)의 양 등에 따라 도전층(40)의 저항을 조절할 수 있다. 즉, 도전층(40)의 두께가 두꺼워질수록, 도전층(40) 내에 포함된 도전체(42)의 양이 많아질수록, 도전층(40) 내의 도전체(42)의 접촉점(CP)의 개수가 많아질수록 도전층(40)의 저항을 낮출 수 있다. 이를 도 8 내지 도 10을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다. 도 8은 본 발명의 제조예에 따른 도전층의 저항이 20 Ω/□, 40 Ω/□, 60 Ω/□ 및 100 Ω/□일 때의 단면 사진이다. 도 9는 본 발명의 제조예에 따른 도전층의 저항이 20 Ω/□, 40 Ω/□, 60 Ω/□ 및 100 Ω/□일 때의 평면 사진이다. 도 10의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 도전층의 단면 사진이고, 도 10의 (b)는 인듐-틴 산화물을 이용한 도전층의 단면 사진이다.
도전층(40) 내에 포함된 도전체(42)의 양(또는 개수)이 많아지고(즉, 도전층(40)의 전체 면적에 대한 도전 부분(CAA)의 비율(coverage, 커버 비율)이 커질수록) 도전체(42)의 접촉점(CP)이 많아질수록 도전층(40)의 저항이 작아질 수 있다. 도 8을 참조하면, 100 Ω/□의 저항을 가지는 경우보다 60 Ω/□의 저항을 가지는 경우에 도전체(42)의 양이 더 많고 도전체(42)의 접촉점(CP)이 많아지는 것을 알 수 있다. 즉, 100 Ω/□, 60 Ω/□, 40 Ω/□, 20 Ω/□ 로 갈수록 도전체(42)가 더 많이 형성되어 좀더 조밀하게 위치하는 것을 알 수 있다.
일 예로, 도전층(40)의 저항이 10 Ω/□ 내지 150 Ω/□일 때, 평면으로 볼 때 가로 10㎛, 세로 10㎛의 단위 면적에서 도전체(42)의 개수가 20개 이상일 수 있고 도전체(42)가 접촉되어 형성된 접촉점(CP)의 개수가 5개 이상일 수 있다. 도전체(42)의 개수가 20개 미만이거나 접촉점(CP)의 개수가 5개 미만이면, 도전층(40)의 저항을 원하는 정도의 수준을 가질 수 없다. 도전체(42)의 개수 및 접촉점(CP)의 개수의 상한은 특별히 한정되지 않으나, 일 예로, 도전체(42) 개수의 상한은 1,000개일 수 있고 접촉점(CP) 개수의 상한은 10,000개일 수 있다. 도전체(40)의 개수 및 접촉점(CP) 개수의 상한을 초과하면 실질적으로 제조가 어렵거나 도전체(42)의 양의 증가로 비용이 증가할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 도전층(40)의 두께가 커지면 도전층(40) 내에 포함된 도전체(42)의 양(또는 개수)이 많아져서 도전층(40)의 저항이 작아질 수 있다. 동일 축적에서 촬영된 도 9의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 100 Ω/□의 저항을 가지는 경우보다 60 Ω/□의 저항을 가지는 경우에 도전층(42)의 두께(두 개의 화살표 사이의 거리)가 더 큰 것을 알 수 있다. 즉, 100 Ω/□, 60 Ω/□, 40 Ω/□, 20 Ω/□로 갈수록 도전층(40)의 두께가 점점 증가하는 것을 알 수 있다.
일 예로, 도전층(40)의 저항이 10 Ω/□ 내지 150 Ω/□일 때, 도전층(40)의 두께가 50nm 내지 350nm일 수 있다. 여기서, 도전층(40)의 두께는 네트워크 구조를 형성하고 있는 도전체(42)에 의하여 형성된 두께를 말한다. 이러한 두께는 네트워크 구조의 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)이 150 Ω/□의 이하(좀더 정확하게는, 10 Ω/□ 내지 150 Ω/□)의 저항을 가지도록 최적화된 도전층(40)의 두께이다. 도전층(40)의 두께가 50nm 미만이면 원하는 저항을 가지기 어려울 수 있으며, 도전층(40)의 두께가 350nm 이상이면 불필요하게 도전층(40)의 두께가 두꺼워질 수 있다. 이러한 두께는 인듐-틴 산화물을 사용한 도전층에 비하여 훨씬 작은 두께를 가지는 것이다.
일 제조예로, 동일한 100 Ω/□의 저항을 가지는 도전층을 형성한 경우에, 본 제조예의 도전층은 도 10의 (a)와 같이 200nm 이내의 작은 두께를 가지는 반면, 인듐-틴 산화물을 이용한 도전층은 도 10의 (b)와 같이 1㎛를 초과하는 두께를 가지는 것을 알 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면 동일한 저항을 가지는 도전층을 아주 얇은 두께로 형성할 수 있음을 알 수 있다.
이에 의하여 상술한 터치 패널(100)의 제1 및/또는 제2 투명 접착층(110, 112)의 두께와의 비율도 종래보다 작은 값을 가진다. 즉, 제1 또는 제2 투명 접착층(110, 112)의 두께에 대한 도전층(40)의 두께 비율이 0.00033 내지 0.014일 수 있다. 상술한 두께 비율이 0.00033 미만이면 도전층(40)의 두께가 작아서 원하는 저항을 얻지 못할 수 있으며, 두께 비율이 0.014를 초과하면 제1 또는 제2 투명 접착층(110, 112)의 두께가 작아져서 그 기능을 충분하게 구현하기 어려울 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 본 실시예에서는 터치 패널(100)에 네트워크 구조를 가지는 나노 소재로 구성되는 도전체(42)를 포함하는 도전층(40)을 제1 도전층(40a) 및/또는 제2 도전층(40b)으로 사용한다. 이에 따라 도전층(40)이 비도전 부분(CAB)을 포함하여 투과율을 향상할 수 있고 도전체(42)로 사용되는 재료 양을 줄여 비용을 절감할 수 있으며 도전체(42)의 우수한 전기적 특성에 의하여 저저항을 구현할 수 있다. 따라서, 터치 패널(100)이 기존보다 낮은 저항을 가지면서도 얇은 두께를 가지는 도전층(40)을 포함하므로 대면적으로 구현될 수 있으며, 우수한 광학 특성 등을 가질 수 있다. 일 예로, 터치 패널(100)의 투과율은 80% 이상(좀더 구체적으로는 90% 이상, 최대 95% 이상)이고, 헤이즈는 3% 이하(좀더 구체적으로는 1% 이하, 최대 0.2% 이하)일 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 터치 패널을 상세하게 설명한다. 상술한 터치 패널에서 이미 설명한 부분과 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다. 그리소 상술한 실시예의 터치 패널에 적용될 수 있는 변형예들은 아래의 실시예들에도 적용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널을 도시한 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 패널(100)은 제1 도전층(40a)이 형성된 제1 전도성 필름(10a), 제1 투명 접착층(110), 제2 도전층(40b)이 형성된 제2 전도성 필름(10b), 제2 투명 접착층(112) 및 커버 기판(114)을 포함한다. 도 1의 실시예에서는 제1 및 제2 전도성 필름(10a, 10b)의 제1 및 제2 도전층(40a, 40b)이 각각의 베이스 부재(20)를 기준으로 커버 기판(114) 쪽으로 배치된 반면, 본 실시예에서는 제1 도전층(40a)이 제1 전도성 필름(10a)의 베이스 부재(20)에서 커버 기판(114)에 반대되는 면에 위치하고 제2 도전층(40b)은 제2 전도성 필름(10b)의 베이스 부재(20)에서 커버 기판(114) 쪽 면에 위치한다. 이와 같이 제1 및 제2 도전층(40a, 40b)의 위치 등은 다양하게 변형될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널을 도시한 단면도이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에서는 터치 패널(100)은, 양면에 제1 도전층(40a) 및 제2 도전층(40b)이 형성된 전도성 필름(10c), 투명 접착층(110), 커버 기판(114)를 포함한다. 이때, 전도성 필름(10c)의 일면에 상술한 바와 같은 프라이머층(22), 제1 하드 코팅층(32), 제1 도전층(40a), 오버 코팅층(50)이 위치하고, 전도성 필름(10c)의 다른 일면에 별도의 프라이머층(24), 제2 하드 코팅층(34), 제2 도전층(40b), 오버 코팅층(50)이 위치할 수 있다. 그러나 프라이머층(22, 24), 제1 및 제2 하드 코팅층(32, 34) 등은 필수적인 구성은 아니며 제거될 수도 있다. 그리고 도면에 도시하지는 않았지만, 제2 도전층(40b)의 하면에 형성된 제2 도전층(40b) 및 오버 코팅층(50)을 덮는 별도의 층(예를 들어, 보호층 등)이 더 위치할 수도 있다. 그 외에도 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서는 전도성 필름(10c)의 각기 다른 면에 위치한 제1 도전층(40a) 및 제2 도전층(40b)이 각기 도 2에 도시한 바와 같이 제1 및 제2 전극을 구성할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하여 터치 패널(100)의 구조를 단순화할 수 있으며, 가장 큰 두께를 가지는 베이스 부재(20)의 개수를 줄여 터치 패널(100)을 박형화할 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에서는 터치 패널(100)은, 제1 도전층(40a)이 형성되는 제1 전도성 필름(10a), 투명 접착층(112), 투명 전도성 물질층(60)이 형성된 커버 기판(114)를 포함한다. 이때, 투명 전도성 물질층(60)은 제2 도전층으로서 본 실시예의 제1 도전층(40a)과는 다른 투명 전도성 물질로 구성될 수 있다. 투명 전도성 물질층(60)은 유리 등으로 구성되는 커버 기판(114)에 쉽게 형성될 수 있는 물질(일례로, 인듐-틴 산화물) 등으로 구성될 수 있다. 이와 같은 제1 도전층(40a)과 투명 전도성 물질층(60)은 각기 도 2에 도시한 바와 같은 제1 및 제2 전극을 구성할 수 있다.
제1 도전층(40a)과 투명 전도성 물질층(60)의 물질 차이에 의한 저항 차이 등은 제1 도전층(40a) 및 투명 전도성 물질층(60)의 두께 등을 조절하는 것에 의하여 균일화할 수 있다. 또는 터치 패널(100)의 가로 길이와 세로 길이에 차이가 있는 경우에는, 상대적으로 낮은 저항을 가지는 제1 도전층(40a)이 장축으로 위치하는 전극을 구성하고, 상대적으로 높은 저항을 가지는 투명 전도성 물질층(60)이 단축으로 위치하는 전극을 구성할 수 있다. 그 외에도 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에 따르면, 투명 전도성 물질층(60)을 커버 기판(114)에 형성하여 터치 패널(100)의 두께를 최소화하면서도, 제1 도전층(40a)의 낮은 저항 등을 이용하여 터치 패널(100)의 전기적 특성을 향상할 수 있다.
즉, 상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (5)
- 제1 전극을 구성하는 제1 도전층을 포함하는 제1 전도성 필름; 및
상기 제1 전극과 다른 제2 전극을 구성하는 제2 도전층
을 포함하며,
상기 제1 도전층이 네트워크 구조를 형성하는 나노 소재의 도전체를 포함하며,
상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층은 서로 이격된 복수의 부분을 포함하고,
상기 도전층은, 잔류 부분과, 상기 잔류 부분보다 두꺼운 두께를 가져 상기 잔류 부분의 외부까지 연장되는 상기 도전체를 포함하는 터치 패널. - 제1항에 있어서,
상기 제2 도전층과 상기 제1 도전층 사이에 별도의 층이 위치하는 터치 패널. - 제2항에 있어서,
상기 별도의 층이 절연 특성을 가지는 터치 패널. - 제1항에 있어서,
상기 제1 도전층이 상기 제1 전도성 필름의 일면에 위치하고, 제2 전도성 필름이 상기 일면에 반대되는 제1 전도성 필름의 타면에 위치하며, 상기 제2 도전층이 상기 제1 전도성 필름의 위치에 반대되는 상기 제2 전도성 필름의 타면에 위치하는 터치 패널. - 제1항에 있어서,
상기 제2 도전층을 포함하는 제2 전도성 필름을 더 포함하고,
상기 제1 전도성 필름과 상기 제2 전도성 필름을 접착하는 투명 접착층을 더 포함하는 터치 패널.
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