KR102293027B1 - 폴더블 터치 센서 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴더블 터치 센서에 관한 것이다.
본 발명은 기재층, 상기 기재층 상에 형성된 터치 센서층 및 상기 터치 센서층 상에 형성되어 있으며, 일 방향을 따라 형성된 제1 영역과 상기 제1 영역보다 두꺼우며 상기 제1 영역을 제외한 영역인 제2 영역으로 이루어진 보호층을 포함한다.
본 발명에 따르면, 폴더블 터치 센서의 내구성을 유지하는 동시에 폴더블 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

폴더블 터치 센서 및 그 제조방법{FOLDABLE TOUCH SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEROF}
본 발명은 폴더블 터치 센서에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 내구성을 유지하는 동시에 폴더블 특성을 향상시킬 수 있는 폴더블 터치 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 터치 센서는 사용자가 화면에 디스플레이되는 영상을 손가락이나 터치 펜 등으로 접촉하는 경우 이 접촉에 반응하여 터치 지점을 파악하는 장치이다.
이러한 터치 센서는 일반적으로 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 EL(Organic light-Emitting Diode, OLED) 등과 같은 디스플레이 장치에 덧씌워지는 구조로 제작된다.
한편, 최근에는 유리 기판을 대체하는 고분자 필름을 이용하여 보다 얇고 가벼우며 구부리거나 접을 수 있는 폴더블(foldable) 터치센서 및 디스플레이에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
터치 센서의 폴더블 특성을 높이기 위해서는 내부 구성요소들을 보호하는 보호층의 두께를 줄여야 하지만, 보호층의 두께 감소에 비례하여 터치 센서의 내구성이 저하되는 문제점이 있다.
따라서 터치 센서의 내구성을 유지하는 동시에 폴더블 특성을 향상시킬 수 있는 기술이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0008153호(공개일자: 2012년 01월 30일, 명칭: 정전용량 방식 터치 스크린 패널 및 그 제조방법) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0069226호(공개일자: 2012년 06월 28일, 명칭: 터치 스크린 패널 및 그의 제조방법)
본 발명은 내구성을 유지하는 동시에 폴더블 특성을 향상시킬 수 폴더블 터치 센서 및 그 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명에 따른 폴더블 터치 센서는 기재층과, 상기 기재층 상에 형성된 터치 센서층 및 상기 터치 센서층 상에 형성되어 있으며, 일 방향을 따라 형성된 제1 영역과 상기 제1 영역보다 두꺼우며 상기 제1 영역을 제외한 영역인 제2 영역으로 이루어진 보호층을 포함한다.
본 발명에 따른 폴더블 터치 센서에 있어서, 상기 보호층의 두께는 0.5㎛ 이상 10㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴더블 터치 센서에 있어서, 상기 제1 영역의 최소 두께는 0.5㎛ 이상 1.5㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴더블 터치 센서에 있어서, 상기 제2 영역의 두께는 1.5㎛ 이상 10㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴더블 터치 센서에 있어서, 상기 제1 영역은 폴딩 라인(folding ling)에 근접할수록 두께가 얇아지는 경사면 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴더블 터치 센서에 있어서, 상기 제1 영역은 폴딩 라인에 근접할수록 두께가 얇아지는 곡면 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴더블 터치 센서에 있어서, 상기 제1 영역은 평면 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴더블 터치 센서 제조방법은 기재층 상에 터치 센서층을 형성하는 터치 센서층 형성단계 및 하프톤 마스크(halftone mask)를 이용하여 상기 터치 센서층 상에 일 방향을 따르는 제1 영역과 상기 제1 영역보다 두꺼우며 상기 제1 영역을 제외한 영역인 제2 영역으로 이루어진 보호층을 형성하는 보호층 형성단계를 포함한다.
본 발명에 따른 폴더블 터치 센서 제조방법에 있어서, 상기 보호층 형성단계에서는, 상기 보호층의 두께를 0.5㎛ 이상 10㎛ 이하로 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴더블 터치 센서 제조방법에 있어서, 상기 보호층 형성단계에서는, 상기 제1 영역의 최소 두께를 0.5㎛ 이상 1.5㎛ 이하로 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴더블 터치 센서 제조방법에 있어서, 상기 보호층 형성단계에서는, 상기 제2 영역의 두께를 1.5㎛ 이상 10㎛ 이하로 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴더블 터치 센서 제조방법에 있어서, 상기 보호층 형성단계에서는, 상기 제1 영역이 폴딩 라인(folding ling)에 근접할수록 두께가 얇아지는 경사면 형상을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴더블 터치 센서 제조방법에 있어서, 상기 보호층 형성단계에서는, 상기 제1 영역이 폴딩 라인에 근접할수록 두께가 얇아지는 곡면 형상을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴더블 터치 센서 제조방법에 있어서, 상기 보호층 형성단계에서는, 상기 제1 영역이 평면 형상을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 내구성을 유지하는 동시에 폴더블 특성을 향상시킬 수 폴더블 터치 센서 및 그 제조방법이 제공되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴더블 터치 센서의 전체적인 평면 형상을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1에 표시된 A 영역을 확대한 도면이고,
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴더블 터치 센서의 단면도이고,
도 3b와 3c는 본 발명의 일 실시 예의 변형된 실시 예들에 따른 폴더블 터치 센서의 단면도들이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴더블 터치 센서 제조방법의 공정 흐름도이고,
도 5 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴더블 터치 센서 제조방법의 공정 단면도들이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴더블 터치 센서의 전체적인 평면 형상을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴더블 터치 센서는 시각 정보가 표시되는지 여부를 기준으로 표시 영역과 비표시 영역으로 구분될 수 있다. 도 1에서, 비표시 영역에 구비되는 구성요소들에 대한 시인성 향상을 위해 비표시 영역을 실제보다 크게 표현하였음을 밝혀둔다.
표시 영역은 터치 센서에 결합된 장치가 제공하는 화상이 표시되는 영역인 동시에 사용자로부터 입력되는 터치 신호를 정전용량방식으로 감지하기 위한 영역으로서, 이 표시 영역에는 서로 교차하는 방향으로 형성되는 다수의 감지 패턴들을 포함하는 구성요소들이 형성되어 있다.
표시 영역의 외곽에 위치하는 비표시 영역에는 감지 패턴들과 전기적으로 연결되는 전극 패드들, 이 전극 패드들에 전기적으로 연결되는 감지 라인들, 이 감지 라인들에 전기적으로 연결되는 본딩 패드들이 형성되어 있다. 본딩 패드에는 표시 영역에서 감지된 터치 신호를 도시하지 않은 구동부로 전달하는 FPC(Flexible Printed Circuit)가 연결된다.
도 2는 도 1에 표시된 A 영역을 확대한 도면이다.
도 2를 추가적으로 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴더블 터치 센서를 구성하는 터치 센서층(40)의 평면 형상이 개시되어 있으며, 터치 센서층(40)은 제1 감지 패턴들(41), 제2 감지 패턴들(42), 절연층(45) 및 연결 패턴들(47)을 포함한다.
제1 감지 패턴들(41)은 서로 전기적으로 연결된 상태로 제1 방향을 따라 형성되어 있고, 제2 감지 패턴들(42)은 서로 전기적으로 분리된 상태로 제2 방향을 따라 형성되어 있으며, 제2 방향은 제1 방향과 교차하는 방향이다. 예를 들어, 제1 방향이 X 방향인 경우, 제2 방향은 Y 방향일 수 있다. 절연층(45)은 제1 감지 패턴들(41)과 제2 감지 패턴들(42) 사이에 형성되어 있으며, 제1 감지 패턴들(41)과 제2 감지 패턴들(42)을 전기적으로 절연시킨다. 연결 패턴들(47)은 인접하는 제2 감지 패턴들(42)을 전기적으로 연결시킨다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴더블 터치 센서의 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴더블 터치 센서는 기재층(80), 터치 센서층(40) 및 보호층(51)을 포함한다.
기재층(10)은 터치 센서의 구성요소들이 형성되는 기지로서, 경성 또는 연성 재질을 갖는 투명 물질일 수 있으며, 예를 들어, 연성 재질인 경우, 투명 광학 필름 또는 편광판일 수 있다.
투명 광학 필름은 투명성, 기계적 강도, 열 안정성이 우수한 필름이 사용될 수 있으며, 구체적인 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 이용할 수도 있다. 이와 같은 투명 광학 필름의 두께는 적절히 결정될 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성, 박층성 등을 고려하여, 1 ∼ 500㎛로 결정될 수 있다. 특히 1 ∼ 300㎛가 바람직하고, 5 ∼ 200㎛가 보다 바람직하다.
이러한 투명 광학 필름은 적절한 1종 이상의 첨가제가 함유된 것일 수도 있다. 첨가제로는, 예컨대 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다. 투명 광학 필름은 필름의 일면 또는 양면에 하드코팅층, 반사방지층, 가스배리어층과 같은 다양한 기능성층을 포함하는 구조일 수 있으며, 기능성층은 전술한 것으로 한정되는 것은 아니며, 용도에 따라 다양한 기능성층을 포함할 수 있다.
또한, 필요에 따라 투명 광학 필름은 표면 처리된 것일 수 있다. 이러한 표면 처리로는 플라즈마(plasma) 처리, 코로나(corona) 처리, 프라이머(primer) 처리 등의 건식 처리, 검화 처리를 포함하는 알칼리 처리 등의 화학 처리 등을 들 수 있다.
또한, 투명 광학 필름은 등방성 필름, 위상차 필름 또는 보호 필름(Protective Film)일 수 있다.
등방성 필름인 경우 면내 위상차(Ro, Ro=[(nx-ny)ⅹd], nx, ny는 필름 평면 내의 주굴절률, d는 필름 두께이다.)가 40nm 이하이고, 15nm 이하가 바람직하며, 두께방향 위상차(Rth, Rth=[(nx+ny)/2-nz]ⅹd, nx, ny는 필름 평면 내의 주굴절률, nz는 필름 두께 방향의 굴절률, d는 필름 두께이다.)가 -90nm ∼ +75nm 이며, 바람직하게는 -80nm ∼ +60nm, 특히 -70nm ∼ +45nm 가 바람직하다.
위상차 필름은 고분자 필름의 일축 연신, 이축 연신, 고분자 코팅, 액정 코팅의 방법으로 제조된 필름이며, 일반적으로 디스플레이의 시야각 보상, 색감 개선, 빛샘 개선, 색미 조절 등의 광학 특성 향상 및 조절을 위하여 사용된다. 위상차 필름의 종류에는 1/2 이나 1/4 등의 파장판, 양의 C플레이트, 음의 C플레이트, 양의 A플레이트, 음의 A플레이트, 이축성 파장판을 포함한다.
보호 필름은 고분자 수지로 이루어진 필름의 적어도 일면에 점착층을 포함하는 필름이거나 폴리프로필렌 등의 자가 점착성을 가진 필름일 수 있으며, 터치 센서 표면의 보호, 공정성 개선을 위하여 사용될 수 있다.
편광판은 표시 패널에 사용되는 공지의 것이 사용될 수 있다. 구체적으로는, 폴리비닐알코올 필름을 연신하여 요오드나 이색성 색소를 염색한 편광자의 적어도 일면에 보호층을 설치하여 이루어진 것, 액정을 배향하여 편광자의 성능을 갖도록 하여 만든 것, 투명필름에 폴리비닐알코올 등의 배향성 수지를 코팅하고 이것을 연신 및 염색하여 만든 것을 들 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
터치 센서층(40)은 기재층(10) 상에 형성되어 있으며, 사용자가 입력하는 터치 신호를 감지하기 위한 구성요소이다.
터치 센서층(40)을 구성하는 감지 패턴들은 적용되는 전자 기기의 요구에 따라 적절한 모양으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 터치 스크린 패널에 적용되는 경우, x 좌표를 감지하는 패턴과 y 좌표를 감지하는 패턴의 2종류 패턴들로 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 터치 센서층(40)은 제1 감지 패턴들(41), 제2 감지 패턴들(42), 절연층(45) 및 연결 패턴들(47)을 포함할 수 있다.
제1 감지 패턴들(41)은 서로 전기적으로 연결된 상태로 제1 방향을 따라 형성되어 있고, 제2 감지 패턴들(42)은 서로 전기적으로 분리된 상태로 제2 방향을 따라 형성되어 있으며, 제2 방향은 제1 방향과 교차하는 방향이다. 예를 들어, 제1 방향이 X 방향인 경우, 제2 방향은 Y 방향일 수 있다.
절연층(45)은 제1 감지 패턴들(41)과 제2 감지 패턴들(42) 사이에 형성되어 있으며, 제1 감지 패턴들(41)과 제2 감지 패턴들(42)을 전기적으로 절연시킨다.
연결 패턴들(47)은 인접하는 제2 감지 패턴들(42)을 전기적으로 연결시킨다.
제1 감지 패턴들(41), 제2 감지 패턴들(42), 연결 패턴들(47)로는 투명 도전성 물질이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 예를 들어, 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO), 플로린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)로 이루어진 군에서 선택된 금속산화물류; 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 및 APC로 이루어진 군에서 선택된 금속류; 금, 은, 구리 및 납으로 이루어진 군에서 선택된 금속의 나노와이어; 탄소나노튜브(CNT) 및 그래핀 (graphene)으로 이루어진 군에서 선택된 탄소계 물질류; 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT) 및 폴리아닐린(PANI)으로 이루어진 군에서 선택된 전도성 고분자 물질류에서 선택된 재료로 형성될 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 인듐틴옥사이드가 사용될 수 있다. 결정성 또는 비결정성 인듐틴옥사이드가 모두 사용 가능하다.
터치 센서층(40)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 터치 센서의 유연성을 고려할 때 가급적 박막인 것이 바람직하다. 예를 들면, 터치 센서층(40)의 두께는 0.01 내지 5㎛, 바람직하게는 0.03 내지 0.5㎛일 수 있다.
예를 들어, 터치 센서층(40)을 구성하는 제1 감지 패턴들(41)과 제2 감지 패턴들(42)은 서로 독립적으로 3각형, 4각형, 5각형, 6각형 또는 7각형 이상의 다각형 패턴일 수 있다.
또한, 예를 들어, 터치 센서층(40)은 규칙 패턴을 포함할 수 있다. 규칙 패턴이란, 패턴의 형태가 규칙성을 갖는 것을 의미한다. 예들 들어, 감지 패턴들은 서로 독립적으로 직사각형 또는 정사각형과 같은 메쉬 형태나, 육각형과 같은 형태의 패턴을 포함할 수 있다.
또한, 예를 들어, 터치 센서층(40)은 불규칙 패턴을 포함할 수 있다. 불규칙 패턴이란 패턴의 형태가 규칙성을 갖지 아니한 것을 의미한다.
또한, 예를 들어, 터치 센서층(40)을 구성하는 감지 패턴들이 금속 나노와이어, 탄소계 물질류, 고분자 물질류 등의 재료로 형성된 경우, 감지 패턴들은 망상 구조를 가질 수 있다. 감지 패턴들이 망상 구조를 갖는 경우, 서로 접촉하여 인접하는 패턴들에 순차적으로 신호가 전달되므로, 높은 감도를 갖는 패턴을 실현할 수 있다.
예를 들어, 터치 센서층(40)을 구성하는 감지 패턴들은 단일층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다.
제1 감지 패턴들(41)과 제2 감지 패턴들(42)을 절연시키는 절연층(45)의 소재로는 당 기술분야에 알려진 절연 소재가 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면 실리콘 산화물과 같은 금속 산화물이나 아크릴계 수지를 포함하는 감광성 수지 조성물 혹은 열경화성 수지 조성물이 사용될 수 있다. 또는 절연층(45)은 실리콘산화물(SiOx)등의 무기물을 사용하여 형성될 수 있으며, 이 경우 증착, 스퍼터링 등의 방법으로 형성될 수 있다.
보호층(51)은 터치 센서층(40) 상에 형성되어 있으며, 일 방향을 따라 형성된 제1 영역과 제1 영역보다 두꺼우며 제1 영역을 제외한 영역인 제2 영역으로 이루어진다.
보호층(51)은 절연성 소재로 형성되며, 터치 센서층(40)을 구성하는 제1 감지 패턴들(41), 제2 감지 패턴들(42), 절연층(45), 연결 패턴들(47)을 덮도록 형성되어, 터치 센서층(40)을 외부와 절연시키고, 보호하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 보호층(51)은 단층 또는 2층 이상의 복수의 층으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 영역이 형성되는 방향인 일 방향은 제1 감지 패턴들(41)이 형성되는 방향인 제1 방향 또는 제2 감지 패턴들(42)이 형성되는 방향인 제2 방향일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
일 방향을 따라 형성되는 제1 영역은 사용자가 터치 센서를 접을 경우 터치 센서가 접히는 라인인 폴딩 라인(folding line)이 된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 터치 센서의 폴더블 특성 확보를 위하여 보호층(51)의 두께를 전체적으로 줄이지 않고, 폴딩 라인이 되는 제1 영역의 두께(A)만을 일정 수준으로 줄이기 때문에, 터치 센서의 내구성 요구조건을 충족시키는 동시에, 폴더블 특성을 확보할 수 있다.
예를 들어, 보호층(51)의 두께는 0.5㎛ 이상 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 보호층(51)의 두께가 0.5㎛ 미만이면, 보호층(51)의 내구성이 약해져서 충격 등과 같은 외부적인 요인들로부터 터치 센서층(40)을 구성하는 요소들을 충분히 보호할 수 없고, 보호층(51)의 두께가 10㎛를 초과하면, 터치 센서의 폴더블 특성이 저하되고 보호층(51)의 균일성이 크게 저하되어 터치 센서의 성능 품질이 저하된다.
예를 들어, 제1 영역의 최소 두께(A)는 0.5㎛ 이상 1.5㎛ 이하인 것이 바람직하다. 제1 영역은 보호층(51)의 전체 영역 중에서 제2 영역을 제외한 영역으로서, 사용자가 터치 센서를 접을 경우 터치 센서가 접히는 라인인 폴딩 라인이 되는 영역이 되기 때문에, 제1 영역은 제2 영역에 비하여 얇게 구성된다. 제1 영역의 두께(A)가 0.5㎛ 미만이면, 보호층(51)의 제1 영역 즉, 폴딩 라인의 내구성이 약해져서 터치 센서층(40)을 구성하는 요소들을 충분히 보호할 수 없다. 즉, 제1 영역의 두께(A)가 0.5㎛ 미만이면, 사용자가 터치 센서를 접고 펴는 동작을 반복함에 따라, 제1 영역 및 그 하부의 터치 센서층(40)을 구성하는 요소들에 크랙(crack)이 발생하여 터치 센서의 내구성이 저하된다. 제1 영역의 두께(A)가 1.5㎛를 초과하면, 터치 센서의 제1 영역에서의 폴더블 특성이 저하된다.
예를 들어, 제2 영역의 두께는 1.5㎛ 이상 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 제2 영역의 두께(B)가 1.5㎛ 미만이면, 보호층(51)의 제2 영역의 내구성이 약해져서 충격 등과 같은 외부적인 요인들로부터 터치 센서층(40)을 구성하는 요소들을 충분히 보호할 수 없고, 제2 영역의 두께(B)가 10㎛를 초과하면, 터치 센서의 폴더블 특성이 저하되고 보호층(51)의 균일성이 크게 저하되어 터치 센서의 성능 품질이 저하된다.
제1 영역과 제2 영역의 두께와 관련하여, 사용자가 터치 센서를 접을 경우 터치 센서가 접히는 라인인 폴딩 라인이 되는 제1 영역의 두께(A)를 제2 영역의 두께(B)보다 얇게 구성함으로써, 터치 센서의 내구성을 유지하는 동시에 폴더블 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
제1 영역의 구체적인 형상의 예들을 설명하면 다음과 같다.
하나의 예로, 도 3a에 개시된 바와 같이, 제1 영역은 폴딩 라인(folding ling)에 근접할수록 두께가 얇아지는 경사면 형상을 가질 수 있다.
다른 예로, 도 3b에 개시된 바와 같이, 제1 영역은 폴딩 라인에 근접할수록 두께가 얇아지는 곡면 형상을 가질 수 있다.
또 다른 예로, 도 3c에 개시된 바와 같이, 제1 영역은 평면 형상을 가질 수 있다.
도 3a, 도 3b, 도 3c는 보호층(51, 52, 53)의 제1 영역의 형상의 예들을 개시할 뿐이며, 이 예들 이외에도 제1 영역은 보호층(51, 52, 53)의 내구성과 폴더블 특성을 확보할 수 있는 다양한 형상들을 가질 수 있다.
보호층(51, 52, 53)의 소재로는 당 기술분야에 알려진 절연 소재가 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 투명성, 유연성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등에서 우수한 물질이 사용될 수 있다.
구체적인 예를 들면, 보호층(51, 52, 53)의 소재로는 유기 절연막이 적용될 수 있으며, 그 중에서도 폴리올(polyol) 및 멜라민(melamine) 경화제를 포함하는 경화성 조성물로 형성된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
폴리올의 구체적인 종류로는 폴리에테르 글리콜(polyether glycol) 유도체, 폴리에스테르 글리콜(polyester glycol) 유도체, 폴리카프로락톤 글리콜(polycaprolactone glycol) 유도체 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
멜라민 경화제의 구체적인 종류로는 메톡시 메틸 멜라민(methoxy methyl melamine) 유도체, 메틸 멜라민(methyl melamine) 유도체, 부틸 멜라민(butyl melamine) 유도체, 이소부톡시 멜라민(isobutoxy melamine) 유도체 및 부톡시 멜라민(butoxy melamine) 유도체 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로, 보호층(51, 52, 53)은 유무기 하이브리드 경화성 조성물로 형성될 수 있으며, 유기 화합물과 무기 화합물을 동시에 사용하는 경우, 박리시 발생하는 크랙(crack)을 저감할 수 있다는 점에서 바람직하다.
유기 화합물로는 전술한 성분이 사용될 수 있고, 무기물로는 실리카계 나노 입자, 실리콘계 나노 입자, 유리 나노 섬유 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴더블 터치 센서 제조방법의 공정 흐름도이고, 도 5 내지 도 9a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴더블 터치 센서 제조방법의 공정 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴더블 터치 센서 제조방법은 터치 센서층 형성단계(S10) 및 보호층 형성단계(S20)를 포함한다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 터치 센서층 형성단계(S10)에서는, 기재층(10) 상에 터치 센서층(40)을 형성하는 과정이 수행된다.
터치 센서층(40)은 사용자가 입력하는 터치 신호를 감지하기 위한 구성요소이다.
예를 들어, 터치 센서층(40)을 구성하는 감지 패턴들은 적용되는 전자 기기의 요구에 따라 적절한 모양으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 터치 스크린 패널에 적용되는 경우, x 좌표를 감지하는 패턴과 y 좌표를 감지하는 패턴의 2종류 패턴들로 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
터치 센서층 형성단계(S20)의 구체적인 구성의 예를 설명한다.
먼저, 도 5에 개시된 바와 같이, 제1 방향을 따라 서로 연결된 제1 감지 패턴들(41)과 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 서로 분리된 제2 감지 패턴들(42)을 형성하는 과정이 수행된다. 예를 들어, 제1 방향이 X 방향인 경우, 제2 방향은 Y 방향일 수 있다.
다음으로, 도 6에 개시된 바와 같이, 제1 감지 패턴들(41)과 제2 감지 패턴들(42) 사이에 절연층(45)을 형성하는 과정이 수행된다.
절연층(45)은 제1 감지 패턴들(41)과 제2 감지 패턴들(42)을 전기적으로 절연시킨다.
다음으로, 도 7에 개시된 바와 같이, 인접하는 제2 감지 패턴들(42)을 전기적으로 연결하는 연결 패턴들(47)을 형성하는 과정이 수행된다.
제1 감지 패턴들(41), 제2 감지 패턴들(42), 연결 패턴들(47)로는 투명 도전성 물질이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 예를 들어, 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO), 플로린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)로 이루어진 군에서 선택된 금속산화물류; 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 및 APC로 이루어진 군에서 선택된 금속류; 금, 은, 구리 및 납으로 이루어진 군에서 선택된 금속의 나노와이어; 탄소나노튜브(CNT) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군에서 선택된 탄소계 물질류; 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT) 및 폴리아닐린(PANI)으로 이루어진 군에서 선택된 전도성 고분자 물질류에서 선택된 재료로 형성될 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 인듐틴옥사이드가 사용될 수 있다. 결정성 또는 비결정성 인듐틴옥사이드가 모두 사용 가능하다.
터치 센서층(40)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 터치 센서의 유연성을 고려할 때 가급적 박막인 것이 바람직하다. 예를 들면, 터치 센서층(40)의 두께는 0.01 내지 5㎛, 바람직하게는 0.03 내지 0.5㎛일 수 있다.
예를 들어, 터치 센서층(40)을 구성하는 제1 감지 패턴들(41)과 제2 감지 패턴들(42)은 서로 독립적으로 3각형, 4각형, 5각형, 6각형 또는 7각형 이상의 다각형 패턴일 수 있다.
또한, 예를 들어, 터치 센서층(40)은 규칙 패턴을 포함할 수 있다. 규칙 패턴이란, 패턴의 형태가 규칙성을 갖는 것을 의미한다. 예들 들어, 감지 패턴들은 서로 독립적으로 직사각형 또는 정사각형과 같은 메쉬 형태나, 육각형과 같은 형태의 패턴을 포함할 수 있다.
또한, 예를 들어, 터치 센서층(40)은 불규칙 패턴을 포함할 수 있다. 불규칙 패턴이란 패턴의 형태가 규칙성을 갖지 아니한 것을 의미한다.
또한, 예를 들어, 터치 센서층(40)을 구성하는 감지 패턴들이 금속 나노와이어, 탄소계 물질류, 고분자 물질류 등의 재료로 형성된 경우, 감지 패턴들은 망상 구조를 가질 수 있다. 감지 패턴들이 망상 구조를 갖는 경우, 서로 접촉하여 인접하는 패턴들에 순차적으로 신호가 전달되므로, 높은 감도를 갖는 패턴을 실현할 수 있다.
예를 들어, 터치 센서층(40)을 구성하는 감지 패턴들은 단일층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다.
제1 감지 패턴들(41)과 제2 감지 패턴들(42)을 절연시키는 절연층(45)의 소재로는 당 기술분야에 알려진 절연 소재가 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면 실리콘 산화물과 같은 금속 산화물이나 아크릴계 수지를 포함하는 감광성 수지 조성물 혹은 열경화성 수지 조성물이 사용될 수 있다. 또는 절연층(45)은 실리콘산화물(SiOx)등의 무기물을 사용하여 형성될 수 있으며, 이 경우 증착, 스퍼터링 등의 방법으로 형성될 수 있다.
도 8, 도 9a, 도 9b, 도 9c는 보호층 형성단계(S20)를 설명하기 위한 도면들이다.
도 8을 추가적으로 참조하면, 터치 센서층(40)의 전면에 보호층 형성용 물질층(50)을 형성하고, 하프톤 마스크(halftone mask, M)를 보호층 형성용 물질층(50) 상에 배치한 상태에서, 하프톤 마스크(M)를 이용하여 보호층 형성용 물질층(50)을 차등적으로 노광하고 현상하는 과정이 수행된다. 하프톤 마스크(M)는 목표 패턴의 형상에 대응하는 광 투과율 패턴을 갖는다. 즉, 노광기로부터 출사된 광이 하프톤 마스크(M)에 도달하면, 하프톤 마스크(M)에 도달한 광은 하프톤 마스크(M)가 갖는 광 투과율 패턴에 대응하여 하프톤 마스크(M)를 투과하여 보호층 형성용 물질층(50)에 도달하기 때문에, 보호층 형성용 물질층(50)은 하프톤 마스크(M)의 광 투과율 패턴에 대응하여 노광된다.
예를 들어, 최종적으로 형성되는 보호층의 두께를 고려하여, 보호층 형성용 물질층(50)은 10㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있다.
도 9a, 도 9b, 도 9c는 보호층 형성단계(S20)를 통하여 획득될 수 있는 보호층의 다양한 형상의 예들을 개시하고 있다.
하나의 예로, 도 9a에 개시된 바와 같이, 제1 영역은 폴딩 라인(folding ling)에 근접할수록 두께가 얇아지는 경사면 형상을 가질 수 있다.
다른 예로, 도 9b에 개시된 바와 같이, 제1 영역은 폴딩 라인에 근접할수록 두께가 얇아지는 곡면 형상을 가질 수 있다.
또 다른 예로, 도 9c에 개시된 바와 같이, 제1 영역은 평면 형상을 가질 수 있다.
도 9a, 도 9b, 도 9c는 보호층의 제1 영역의 형상의 예들을 개시할 뿐이며, 이 예들 이외에도 제1 영역은 보호층의 내구성과 폴더블 특성을 확보할 수 있는 다양한 형상들을 가질 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 내구성을 유지하는 동시에 폴더블 특성을 향상시킬 수 폴더블 터치 센서 및 그 제조방법이 제공되는 효과가 있다.
10: 기재층
40: 터치 센서층
41: 제1 감지 패턴들
42: 제2 감지 패턴들
45: 절연층
47: 연결 패턴들
50: 보호층 형성용 물질층
51, 52, 53: 보호층
S10: 터치 센서층 형성단계
S20: 보호층 형성단계
M: 하프톤 마스크

Claims (14)

  1. 균일한 두께를 가지는 기재층;
    상기 기재층 상에 형성된 터치 센서층; 및
    상기 터치 센서층 상에 형성되어 있는 보호층으로서, 상기 보호층의 외부면에 일 방향을 따라 오목한 형태로 형성된 제1 영역과, 상기 제1 영역보다 두꺼우며 상기 제1 영역을 제외한 영역인 제2 영역으로 이루어진 상기 보호층을 포함하며,
    상기 보호층의 두께는 0.5㎛ 이상 10㎛ 이하이고,
    상기 제2 영역의 두께는 1.5㎛ 이상 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 폴더블 터치 센서.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역의 최소 두께는 0.5㎛ 이상 1.5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 폴더블 터치 센서.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역은 폴딩 라인(folding ling)에 근접할수록 두께가 얇아지는 경사면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 폴더블 터치 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역은 폴딩 라인에 근접할수록 두께가 얇아지는 곡면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 폴더블 터치 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역은 평면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 폴더블 터치 센서.
  8. 균일한 두께를 가지는 기재층 상에 터치 센서층을 형성하는 터치 센서층 형성단계; 및
    상기 터치 센서층 상에 보호층 형성용 물질층을 형성한 후, 하프톤 마스크(halftone mask)를 이용하여 일 방향을 따르는 제1 영역과, 상기 제1 영역보다 두꺼우며 상기 제1 영역을 제외한 영역인 제2 영역으로 이루어진 보호층을 형성하는 보호층 형성단계를 포함하며,
    상기 보호층 형성단계에서, 상기 제1 영역은 상기 보호층의 외부면에 일 방향을 따라 오목한 형태로 형성되고, 상기 보호층의 두께를 0.5㎛ 이상 10㎛ 이하로 형성하고, 상기 제2 영역의 두께를 1.5㎛ 이상 10㎛ 이하로 형성하는 것을 특징으로 하는, 폴더블 터치 센서 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 보호층 형성단계에서는,
    상기 제1 영역의 최소 두께를 0.5㎛ 이상 1.5㎛ 이하로 형성하는 것을 특징으로 하는, 폴더블 터치 센서 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 보호층 형성단계에서는,
    상기 제1 영역이 폴딩 라인(folding ling)에 근접할수록 두께가 얇아지는 경사면 형상을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는, 폴더블 터치 센서 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 보호층 형성단계에서는,
    상기 제1 영역이 폴딩 라인에 근접할수록 두께가 얇아지는 곡면 형상을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는, 폴더블 터치 센서 제조방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 보호층 형성단계에서는,
    상기 제1 영역이 평면 형상을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는, 폴더블 터치 센서 제조방법.
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