KR102552063B1 - 전극 구조체, 이를 포함하는 터치 센서, 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 베이스 기재; 상기 베이스 기재 상에 형성되는 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML); 및 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML) 상에 형성되는 전극층을 포함하며, 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)은, 표층부의 규소(Si) 함량이 0.5 내지 5.0 at.%인, 전극 구조체, 이를 포함하는 터치 센서, 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.

Description

전극 구조체, 이를 포함하는 터치 센서, 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치{ELECTRODE STRUCTURE, TOUCH SENSOR, WINDOW LAMINATE AND IMAGE DISPLAY DEVICE THEREWITH}
본 발명은 전극 구조체, 이를 포함하는 터치 센서, 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.
최근 스마트폰 및 스마트 패드와 같은 화상 표시/정보 처리 장치에 있어서, 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel: TSP)이 채용되고 있다. 예를 들면, 정전 용량 방식의 터치 패널에 있어서, 기판에 투명 전도성층을 형성하고, 터치 인식을 위해 상기 투명 전도성층을 일정한 패턴 형상으로 식각하여, 전기가 흐르는 채널 영역과 전기가 흐르지 않는 비채널 영역을 형성할 수 있다.
정전용량 방식의 터치 패널은 손가락 등이 접촉하였을 때, 패턴이 형성된 각 채널에서 정전 용량이 변화되는 것을 감지하여 입력 좌표를 인지할 수 있으며, 저항막 방식에 비해 얇은 두께로 제조될 수 있으며, 멀티 터치 구현이 가능하다.
상기 채널 영역에는 예를 들면, ITO 전극 패턴들이 형성될 수 있다. 그러나 상기 ITO 전극 패턴에 의한 투과율 및 반사율의 변화에 의해 전극 패턴이 시인되는 경우 디스플레이 장치의 표시 품질을 열화시킬 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 상기 전극 패턴의 하부에 광학 특성의 급격한 변화를 방지하기 위한 레이어(예를 들어, 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML) 등)을 구비하는 방안이 제시되었다.
대한민국 공개특허 제10-2016-0002196호 또한, 투명 도전성 전극 하부에 프라이머층을 구비시킴으로써, 광학 특성이 개선된 투명전극 필름을 개시하고 있다.
상기 프라이머 내지 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML) 등의 레이어는, 각 전극 패턴의 위치에 따른 광학적 특성의 차이를 감소시키는 역할을 수행할 뿐만 아니라, 굴절률 정합층의 상면 상에 구비되는 전극층과, 상기 굴절률 정합층의 저면 상에 구비되는 기판 등과의 접착력을 향상시키기 위한 역할을 수행한다.
따라서, 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)은 우수한 접착력뿐만 아니라 평탄성을 확보하는 것 또한 매우 중요하여, 막의 평탄화를 위하여 계면활성제 등을 첨가하여 제조될 수 있다.
그러나, 상기 계면활성제 성분(예컨데, 규소(Si)), 특히 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)의 표층부에 함유된 계면활성제 성분의 양이 과다한 경우 평탄성은 우수하나, 슬립(Slip)성 또한 높아짐에 따라 상부에 배치된 전극층과의 밀착성이 저하되는 문제가 있다.
굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)이 상부 전극층과 밀착성이 저하될 경우, 전극층의 전부 또는 일부의 박리 등에 따른 디바이스 불량이 초래될 수 있어, 상부 전극층에 대한 평탄성과 밀착성이 모두 개선된 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)과 이를 포함하는 전극 구조체에 대한 개발이 필요하다.
대한민국 공개특허 제10-2016-0002196호
본 발명은, 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)의 평탄성과 밀착성이 향상된 전극 구조체를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 전극 패턴의 시인성이 저감된 전극 구조체를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 전극 구조체를 포함하는 터치 센서, 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
본 발명은, 베이스 기재; 상기 베이스 기재 상에 형성되는 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML); 및 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML) 상에 형성되는 전극층을 포함하며, 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)은, 표층부의 규소(Si) 함량이 0.5 내지 5.0 at.%인, 전극 구조체에 관한 것이다.
본 발명은, 그 제1 관점에 있어서, 상기 표층부는 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)의 최외표면에서 두께방향으로 10nm까지의 영역인 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제2 관점에 있어서, 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)은 유기 재료 및 무기 재료 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제3 관점에 있어서, 상기 유기 재료는 아크릴계 화합물 및 실리콘계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제4 관점에 있어서, 상기 무기 재료는 산화 지르코늄(ZrO2), 산화 니오븀(Nb2O5), 산화 아연(ZnO), 산화 규소(SiO2), 산화 세륨(CeO2), 산화 인듐(In2O3) 및 산화 티타늄(TiO2)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제5 관점에 있어서, 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)은 베이스 기재의 굴절률 및 전극층의 굴절률 사이의 굴절률을 갖는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제6 관점에 있어서, 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)의 투과율은 95% 이상일 수 있다.
본 발명은, 그 제7 관점에 있어서, 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)은 굴절률이 다른 둘 이상의 층을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제8 관점에 있어서, 상기 베이스 기재는 분리층 및 보호층을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제9 관점에 있어서, 상기 전극층은 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide; ITO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide; IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(Indium Zinc Tin Oxide; IZTO), 카드뮴주석산화물(Cadmium Tin Oxide; CTO), 알루미늄아연옥사이드(Aluminum Zinc Oxide; AZO), 갈륨아연산화물(Gallium Zinc Oxidel GZO), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT), 그래핀(Graphene), 금속 와이어 및 금속 메쉬(mesh)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 전극 구조체를 포함하는, 터치 센서에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 윈도우 기판; 및 상기 윈도우 기판의 일면 상에 적층된 상기 터치 센서를 포함하는, 윈도우 적층체에 관한 것이다.
본 발명은, 그 제10 관점에 있어서, 상기 윈도우 기판의 상기 일면 상에 적층된 편광층을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제11 관점에 있어서, 상기 편광층의 상면이 상기 윈도우 기판의 상기 일면 상으로 적층되며, 상기 터치 센서의 상면이 상기 편광층의 저면 상으로 적층되는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제12 관점에 있어서, 상기 윈도우 기판의 상기 일면에 대향하는 타면 상에 적층된 하드 코팅층을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제13 관점에 있어서, 상기 윈도우 기판의 상기 타면 상에 적층된 내마모층을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제14 관점에 있어서, 상기 하드 코팅층의 저면이 상기 윈도우 기판의 상기 타면 상으로 적층되며, 상기 내마모층의 저면이 상기 하드 코팅층의 상면 상으로 적층되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명은, 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상에 적층된 상기 윈도우 적층체를 포함하는, 화상 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명의 전극 구조체에 의하면, 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)의 평탄성과 밀착성이 향상되어, 디바이스의 불량 발생률을 저감 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 전극 구조체에 의하면, 전극 패턴의 시인성이 저감되어, 디바이스의 이미지 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 구조체를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명은 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)의 표층부 규소 함량(Si)을 조절함으로써, 평탄성과 밀착성이 향상된 전극 구조체, 이를 포함하는 터치 센서, 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은, 베이스 기재; 상기 베이스 기재 상에 형성되는 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML); 및 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML) 상에 형성되는 전극층을 포함하며, 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)은, 표층부의 규소(Si) 함량이 0.5 내지 5.0 at.%인, 전극 구조체에 관한 것이다.
이하, 도면을 참고하여, 본 발명의 실시 예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않은 한 복수형도 포함한다.
명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 「아래」, 「저면」, 「하부」, 「위」, 「상면」, 「상부」 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 「아래」 또는 「하부」로 기술된 소자는 다른 소자의 「위」에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 「아래」는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
도 1 및 도 2는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 구조체를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 구조체는, 베이스 기재(100), 상기 베이스 기재(100) 상에 형성되는 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200) 및 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200) 상에 형성되는 전극층(300)을 포함하는 것일 수 있다.
베이스 기재(100)는 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200) 및 전극층(300) 등을 구조적으로 지지할 수 있는 기재(Base)로서의 역할을 수행하는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 필름 타입의 기재 등을 포함하는 것일 수 있다.
일 또는 복수의 실시형태에 있어서, 상기 베이스 기재(100)는 유리; 환형올레핀중합체(COP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(PI), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 폴리에테르술폰(PES), 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC), 폴리카보네이트(PC), 환형올레핀공중합체(COC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 고분자 물질; 및/또는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 금속 산화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전극 구조체는, 베이스 기재(100)가 분리층(110) 및 보호층(120)을 포함할 수 있다.
분리층(110)은, 캐리어 기판으로부터 후속 박리 공정을 용이하게 수행하기 위한 기능층으로 포함될 수 있다.
일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 분리층(110)은 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol), 폴리아믹산(polyamic acid), 폴리아미드(polyamide), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스티렌(polystylene), 폴리노보넨(polynorbornene), 페닐말레이미드 공중합체(phenylmaleimide copolymer), 폴리아조벤젠(polyazobenzene), 폴리페닐렌프탈아미드(polyphenylenephthalamide), 폴리에스테르(polyester), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리아릴레이트(polyarylate), 신나메이트(cinnamate), 쿠마린(coumarin), 프탈리미딘(phthalimidine), 칼콘(chalcone), 방향족 아세틸렌계 등의 고분자를 포함할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 조합되어 사용될 수 있다.
분리층(110)은, 바람직하게는, 캐리어 기판으로부터 용이하게 박리되며, 보호층(120)으로부터는 박리되지 않도록 캐리어 기판에 대한 박리력이 1N/25mm 이하인 소재로 제조될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 분리층(110)의 두께는 약 10 내지 1,000nm일 수 있으며, 바람직하게는 약 50 내지 500nm일 수 있다. 분리층(110)의 두께가 약 10nm 미만이면 막 균일성이 떨어져 전극층(300)의 전극 패턴 형성이 불균일해질 수 있다. 또한, 국부적으로 박리력이 상승하여 찢겨짐이 발생하거나, 캐리어 기판과 분리 후, 전극 구조체의 컬(curl)을 야기할 수 있다. 분리층(110)의 두께가 1,000nm를 초과하면 박리력이 더 이상 낮아지지 않으며, 전극 구조체의 유연성이 저하될 수 있다.
보호층(120)은 분리층(110) 상에 형성되며, 분리층(110)과 함께 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)을 피복하여 캐리어 기판으로부터 박리 공정 시 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200) 및 전극층(300)의 파단을 억제할 수 있다.
보호층(120)은 무기 산화물, 무기 질화물과 같은 무기 절연 물질, 또는 고분자 계열의 유기 절연 물질을 포함할수 있다. 상기 무기 산화물의 예로서 실리콘 산화물, 알루미나, 산화티탄 등을 들 수 있고, 상기 무기 질화물의 예로서 실리콘 질화물, 질화티탄 등을 들 수 있다. 고투과율을 구현한다는 측면에서 보호층(120)은 실리콘 산화물로 형성될 수 있다.
보호층(120)에 의해 전극 구조체의 내열성이 향상되어, 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200) 내지 전극층(300)의 열변형 및 크랙(Crack) 등을 방지할 수 있다. 따라서, 고온 증착 및 어닐링 공정을 수행하여 보다 낮은 저항을 갖는 전극층(300)을 형성할 수 있다. 또한, 보호층(120)에 의해 전극 구조체의 내화학성이 향상되어 분리층(110)의 팽윤, 박리 등이 억제될 수 있다.
굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)은 터치 스크린 패널의 광학적 균일도를 개선시키는 역할을 수행한다.
구체적으로는, 상부에 형성되는 전극층(300)의 각 패턴들의 위치별 구조적 차이에 의한 광학적 특성 차이를 감소시키는 역할을 수행하며, 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)을 포함하는 경우, 감지 패턴의 패턴부와 비패턴부의 반사율 차이를 감소시켜 감지 패턴의 시인성을 저감시킬 수 있다.
또한, 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)은 베이스 기재(100)와 전극층(300) 간의 밀착력을 향상시키는 역할을 수행한다.
상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)은, 광학적 균일도 개선과 밀착력을 향상시키기 위하여 규소 원자(Si) 함유 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 계면활성제 등이 첨가될 수 있으며, 상기 계면활성제가 규소(Si) 등을 포함하는 것일 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)의 표층부의 규소(Si) 함량은 0.5 내지 5.0 at.%인 것이 바람직하며, 1 내지 4 at.%인 것이 더욱 바람직하다.
상기 표층부는 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)의 표면 영역을 의미하는 것으로, 최외표면에서 두께방향으로 10nm까지의 영역일 수 있고, 바람직하게는 6nm까지의 영역일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 3nm까지의 영역일 수 있다.
상기 규소(Si)의 함량은 탄소원자(C), 산소원자(O) 및 규소원자(Si)에 대한 규소원자(Si)의 Atomic Percent(at.%)로, 하기 수학식 1에 따라 계산되는 것일 수 있다.
[수학식 1]
규소(Si) 함량(Atomic %)={NSi/(NC+NO+NSi)}x100
(상기 수학식 1에서, NSi은 규소 원자의 수이고, NC는 탄소 원자의 수이며, NO는 산소원자의 수이다.)
굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)의 표층부에 포함되는 규소(Si)의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)의 평탄성과 밀착성이 향상되어 광학적 균일도를 개선시킬 수 있음과 동시에 디바이스 불량 발생률을 저감시킬 수 있다.
구체적으로, 규소(Si)의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는, 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)의 평탄성이 불량하여 광학적 균일도의 측면에서 불이익하고, 상기 범위를 초과할 경우에는, 규소(Si)가 표층부에 집중되면서 밀착성이 저하되어 디바이스 불량이 발생할 가능성이 높아진다.
일 실시 예에 있어서, 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)은 필요에 따라 규소(Si) 이외에 다른 성분을 포함하는 계면활성제 등을 추가적으로 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)을 형성하기 위한 성분은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 유기 재료 및/또는 무기재료를 포함할 수 있다.
일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 상기 유기 재료는, 아크릴계 화합물 및 실리콘계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 상기 무기 재료는, 산화 지르코늄(ZrO2), 산화 니오븀(Nb2O5), 산화 아연(ZnO), 산화 규소(SiO2), 산화 세륨(CeO2), 산화 인듐(In2O3) 및 산화 티타늄(TiO2)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)은 하나의 굴절률을 갖는 단층 구조로 형성될 수 있으며, 또는 굴절률이 다른 둘 이상의 층을 포함하는 복층 구조로 형성될 수 있다.
굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)이 복층 구조로 형성되는 경우, 베이스 기재(100) 상에 고굴절층/저굴절층 순서로 적층된 것일 수 있다. 이 경우, 고굴절층의 물질 및 두께와 저굴절층의 물질 및 두께를 최적화하여 광학적 특성 차이를 더욱 감소시킴으로써, 전극 패턴의 시인성을 저감시킬 수 있다.
상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)의 굴절률은 각 전극 패턴의 위치별 구조적 차이에 의한 광학적 특성 차이를 최소화할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 일 실시 예에 있어서, 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)은 저면 상에 배치된 베이스 기재(100)의 굴절률과 상면 상에 배치된 전극층(300)의 굴절률 사이의 굴절률을 가질 수 있다. 이 경우, 베이스 기재(100), 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200) 및 전극층(300) 간의 광학적 특성의 차이를 최소화할 수 있어, 전극 패턴의 시인성을 저감시킬 수 있다.
상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)의 투과율은 95% 이상인 것일 수 있다. 투과율이 상기 범위를 만족하는 경우 감지 패턴의 시인성을 저감 시킴으로써 광학적 균일도를 개선시킬 수 있음과 동시에 디바이스 불량 발생률을 저감시킬 수 있다.
상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 무기 박막의 경우 10 내지 1,000Å, 바람직하게는 50 내지 200Å일 수 있으며, 유기막의 경우 0.5 내지 10㎛, 바람직하게는 1 내지 3㎛일 수 있다.
상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 그라비아법, 진공증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 등을 사용할 수 있으며, 상기와 같은 방법을 통해 박막 형태로 용이하게 제조될 수 있다.
전극층(300)은 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)(200)상에 형성되며, 복수 개의 감지 패턴을 포함할 수 있다.
상기 전극층(300)은 터치되는 지점의 터치되는 지점의 좌표에 대한 정보를 제공하기 위한 전극 역할을 수 행하며, 복수 개의 감지 패턴은 각각 동일한 행 또는 열 방향으로 배치된 단위 패턴을 포함한다.
단위 패턴은 터치되는 지점의 X 좌표 및 Y 좌표에 대한 정보를 제공하게 된다. 예를 들면, 상기 복수 개의 감지 패턴은 제1 패턴과 제2 패턴일 수 있다. 제1 패턴과 제2 패턴은 각각 동일한 행 또는 열 방향으로 배치되어, 터치되는 지점의 X 좌표 및 Y 좌표에 대한 정보를 제공하게 된다. 구체적으로는, 사람의 손 또는 물체가 투명 기판에 접촉되면, 제1 패턴, 제2 패턴 및 위치 검출라인을 경유하여 구동회로 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그리고, X 및 Y 입력처리회로 등에 의해 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉위치가 파악된다.
상기 전극층(300)을 형성하기 위한 성분은, 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 투명성을 갖는 성분이 보다 바람직하다.
일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 상기 전극층(300)은, 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide; ITO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide; IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(Indium Zinc Tin Oxide; IZTO), 카드뮴주석산화물(Cadmium Tin Oxide; CTO), 알루미늄아연옥사이드(Aluminum Zinc Oxide; AZO), 갈륨아연산화물(Gallium Zinc Oxidel GZO), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT), 그래핀(Graphene), 금속 와이어 및 금속 메쉬(mesh)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide; ITO)이 사용될 수 있다. 또한, 금속와이어 또는 금속 메쉬에 사용되는 금속은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 철(Fe), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 텔루륨(Te), 크롬(Cr) 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 전극층(300)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 물리적 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)등 다양한 박막 증착 기술에 의하여 형성될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 물리적 증착법의 한 예인 반응성 스퍼터링(Reactive Sputtering)에 의하여 형성될 수 있다.
또한, 전극층(300)은 인쇄 공정으로도 형성될 수 있다. 이러한 인쇄 공정 시, 그라비아 오프 셋(gravure off set), 리버스 오프 셋(reverse off set), 스크린 인쇄 및 그라비아(gravure) 인쇄 등 다양한 인쇄 방법이 이용될 수 있다. 특히, 인쇄 공정으로 전극층(300)을 형성할 경우 인쇄 가능한 페이스트 물질로 형성할 수 있다. 일례로, 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 전도성 폴리머 및 은 나노 와이어 잉크(Ag nano wire ink) 등을 사용하여 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 전극층(300)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 10 내지 200nm일 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 35nm일 수 있다. 전극층(300)의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 감지 패턴의 시인성을 저감시킬 수 있다.
상기 전극층(300)의 투과율은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 80% 이상일 수 있으며, 바람직하게는 95% 이상일 수 있다. 또한, 상기 전극층(300)의 면저항은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 150Ω 이하일 수 있으며, 바람직하게는 130Ω 이하일 수 있다. 상기 범위의 투과율 및 면저항을 만족하는 경우, 감지 패턴의 시인성을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 전극 구조체는, 필요에 따라 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위 내에서, 절연층(Insulator), 브릿지 전극(Bridge Electrode), 보호필름층(Protective Film), 패시베이션층(Passivation), 접착층(Adhesive Layer) 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 전극 구조체를 포함하는 터치 센서를 제공한다.
본 발명에 따른 전극 구조체는 우수한 시인성, 평탄성 및 밀착성을 가지므로 터치 센서의 감지 전극으로 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 전극 구조체는 정전 용량 방식 터치 센서, 감압식 터치 센서 모두에 적용이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 터치 센서를 포함하는 터치 스크린 패널을 제공한다. 본 발명에 따른 터치 센서를 터치 스크린 패널로 적용하는 방법은 본 발명이 속한 기술분야에 공지된 방법이 특별한 제한 없이 적용될 수 있다.
본 발명은 상기 터치 센서를 포함하는 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치를 제공한다.
일 실시 예에 있어서, 윈도우 적층체는, 윈도우 기판 및 상기 터치 센서를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 편광판을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서 윈도우 기판의 일면의 주변부 상에 차광 패턴이 형성될 수 있다. 차광 패턴은 예를 들면 컬러 인쇄 패턴을 포함할 수 있으며, 단층 또는 복층 구조를 가질 수 있다. 차광 패턴에 의해 화상 표시 장치의 베젤부 혹은 비표시 영역이 정의될 수 있다.
편광층은 코팅형 편광자 또는 편광판을 포함할 수 있다. 상기 코팅형 편광자는 중합성 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하는 액정 코팅층을 포함할 수 있다. 이 경우 편광층은 상기 액정 코팅층에 배향성을 부여하기 위한 배향막을 더 포함할 수 있다.
상기 편광판은 예를 들면 폴리비닐알코올계 편광자 및 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 적어도 일면에 부착된 보호필름을 포함할 수 있다.
편광층은 윈도우 기판의 일면 상에 직접 접합되거나, 점착층을 통해 부착될 수 있다.
터치 센서는 필름 또는 패널 형태로 윈도우 적층체에 포함될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 터치 센서는 점착층을 통해 편광층과 결합될 수 있다. 일부 실시 예에 있어서 터치 센서는 윈도우 기판 또는 편광층 상에 직접 전사될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 윈도우 적층체는 하드 코팅층 및/또는 내마모층을 더 포함할 수 있다.
하드 코팅층은, 외부의 물리적, 화학적 충격으로부터 편광판, 터치센서 등의 다른 기재 또는 화상 표시 장치를 보호하기 위한 것이면 특별히 제한되지 않으며, 종래 또는 이후에 개발되는 하드 코팅층이 사용될 수 있다.
하드코팅층은 일 실시 예에 있어서, 윈도우 기판 상에 하드코팅층 형성용 조성물을 도포한 후 광 또는 열에 의해 경화시켜 형성될 수 있다. 상기 하드코팅층 형성용 조성물은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 광경화성 화합물 및 광개시제를 포함할 수 있다.
상기 광경화성 화합물 및 광개시제는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 상기 광경화성 화합물은 광중합성 모노머, 광중합성 올리고머 등일 수 있고, 예를 들면 단관능 및/또는 다관능 (메타)아크릴레이트를 들 수 있고, 광개시제는 옥심에스테르계 등을 들 수 있다.
내마모층은 시인측 표면의 내마모성을 개선하거나 외부 물질에 의한 오염을 방지하는 역할을 수행한다.
내마모층은 불소 화합물 유래의 구조를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 불소 화합물은 규소원자를 갖고 규소원자에 알콕시기나 할로겐과 같은 가수분해성 관능기를 갖는 것일 수 있다.
상기 가수분해성 관능기는, 탈수축합반응에 의해 도막을 형성할 수 있도록 하며 기재 표면의 활성 수소와 반응하여 내마모층의 밀착성을 향상시키는 역할을 수행한다.
상기 불소 화합물은 퍼플루오르알킬기, 퍼플루오르알킬렌기, 퍼플루오르폴리에테르 구조 등을 포함하는 것이 있을 수 있으며, 예를 들어 퍼플루오르폴리에테르 구조와 탄소수 4 이상의 장쇄 알킬기를 갖는 함불소폴리올가노실록산화합물, 탄소수 2 이상의 알킬렌기와 퍼플루오르알킬렌기를 포함하는 함불소오르가노실록산화합물 등이 있을 수 있다. 이 경우, 발수성을 부여할 수 있어, 외부 물질에 의한 오염을 효과적으로 방지할 수 있다.
내마모층의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 1 내지 20nm일 수 있고, 발수성을 나타냄에 따라, 수접촉각이 100° 내지 125°, 슬라이딩 접촉각 측정법에 따른 접촉각 히스테리시스는 3 내지 20°및 동적 접촉각은 2 내지 55°일 수 있다.
상기 내마모층은 발명의 목적을 해하지 않는 범위 내에서, 실란올축합촉매, 산화방지제, 부식방지제, 자외선흡수제, 광안정제, 항균제, 소취제, 안료, 난연제, 대전방지제 등 각종 첨가제를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 내마모층은 하드코팅층의 상면 상에 형성될 수 있으며, 내마모층과 하드코팅층 사이에 프라이머층을 더 포함할 수 있다. 일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 프라이머층은 자외선 경화제, 열 경화제, 습기 경화제 또는 2액 경화제의 에폭시계 화합물 등의 프라이머제를 포함할 수 있다. 폴리아믹산, 실란커플링제 또한 프라이머제로 사용될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 프라이머층의 두께는 0.001 내지 2 ㎛인 것이 바람직하다.
내마모층의 형성 방법은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 하드코팅층의 상면 상에 필요에 따라 프라이머제를 도포, 건조 및 경화시켜 프라이머층을 형성한 후, 불소계 화합물을 포함하는 내마모층 형성용 조성물을 도포 및 건조하여 형성할 수 있다. 도포 방법으로는, 예를 들어 딥코팅, 롤코팅, 바코팅, 스핀코팅, 스프레이코팅, 다이코팅, 그라비아코팅 등이 사용될 수 있다.
한편, 상기 프라이머제 또는 내마모층 형성용 조성물을 도포하기 전에 도포면을 코로나 처리 또는 자외선 처리 등의 친수화처리를 실시하는 것이 바람직하다.
일 실시 예에 따른 윈도우 적층체는, 사용자의 시인측으로부터 내마모층, 하드코팅층, 윈도우 기판, 편광판 및 터치 센서 순으로 배치될 수 있다. 이 경우 터치 센서의 센싱전극들이 편광층 아래에 배치되므로 패턴 시인 현상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 일부 실시 예에 따른 윈도우 적층체는, 사용자의 시인측으로부터 내마모층, 하드코팅층, 윈도우 기판, 터치센서 및 편광층 순으로 배치될 수도 있다.
상기 화상 표시 장치는 표시 패널 및 표시 패널 상에 결합된 상술한 윈도우 적층체를 포함할 수 있다.
표시 패널은 패널 기판 상에 배치된 화소 전극, 화소 정의막, 표시층, 대향 전극 및 인캡슐레이션 층 등을 포함할 수 있다.
패널 기판 상에는 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 화소 회로가 형성되며, 상기 화소 회로를 덮는 절연막이 형성될 수 있다. 화소 전극은 상기 절연막 상에서 예를 들면 TFT의 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
화소 정의막은 상기 절연막 상에 형성되어 화소 전극을 노출시켜 화소 영역을 정의할 수 있다. 화소전극 상에는 표시층이 형성되며, 표시 층은 예를 들면, 액정층 또는 유기 발광층을 포함할 수 있다.
화소 정의막 및 표시층 상에는 대향 전극이 배치될 수 있다. 대향 전극은 예를 들면, 화상 표시 장치의 공통 전극 또는 캐소드로 제공될 수 있다. 대향 전극 상에 표시 패널 보호를 위한 인캡슐레이션 층이 적층될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 표시 패널 및 윈도우 적층체는 점접착층을 통해 결합될 수도 있다. 예를 들면, 점접착층은 -20 내지 80℃에서의 점탄성이 약 0.2MPa 이하일 수 있다. 이 경우, 표시 패널로부터의 노이즈를 차페할 수 있고, 굴곡 시에 계면 응력을 완화하여 윈도우 적층체의 손상을 억제할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 점탄성은 약 0.01 내지 0.15MPa일 수 있다.
상기 화상 표시 장치는 VR 장비와 같은 광학 이미지 기기 내에 삽입 또는 장착될 수 있으며, 터치 센서에 형성된 홀들을 통해 실질적으로 상술한 화소부 및 화소 회로 등이 은폐될 수 있다. 따라서, 원하는 이미지만이 상기 광학 이미지 기기를 통해 수집되어 편집, 변형될 수 있다.
이하, 구체적으로 본 발명의 실시예를 기재한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
<실시예 및 비교예>
실시예 1-1 내지 11-1 및 비교예 1-1 내지 2-1
두께 700㎛의 소다 라임 글래스(Soda lime Glass) 재질의 캐리어 기판 상에 멜라민계 수지 50중량부, 신나메이트계 수지 50중량부를 10중량%의 농도로 프로필렌글리콜 모노메틸에터아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA)에 희석한 분리층 조성물을 두께 300nm로 도포하였다. 이후 150℃에서 30분간 건조 처리하여 분리층을 형성하였다.
상기 분리층 상에 보호층 조성물(다관능 아크릴계 모노머 40중량부와 에폭시계 수지 60중량부를 혼합하고 디에틸렌글리콜 메틸에틸에테르(MEDG), PGMEA 및 3-메톡시부탄올을 각각 30중량부, 40중량부, 30중량부로 혼합한 용매에 고형분이 20중량부의 비율을 가지도록 제조)을 두께 2㎛로 도포하고, UV를 200mJ/cm2로 조사하여 광경화를 실시하고, 230℃에서 30분간 건조 경화하여 보호층을 형성하였다.
상기 보호층 상에 굴절률 정합액(상품명: THRI-A02015PM, TOK社 제조)을 두께 90nm로 도포하고, UV를 200mJ/cm2로 조사하여 광경화를 실시하고, 230℃에서 30분간 건조 경화하였다. 이후 스퍼터-에칭(Sputter-etching) 공정을 이용하여 하기 표 1에 따른 표면 규소(Si) 성분 함량을 나타내도록 표면을 에칭(etching)하여, 굴절률 정합층을 형성함으로써, 실시예 1-1 내지 11-1 및 비교예 1-1 내지 2-1에 따른 전극 구조체를 형성하였다.
구분 Si 함량 (at. %)
실시예 1-1 5
실시예 2-1 4.5
실시예 3-1 4
실시예 4-1 3.5
실시예 5-1 3
실시예 6-1 2.5
실시예 7-1 2
실시예 8-1 1.5
실시예 9-1 1
실시예 10-1 0.7
실시예 11-1 0.5
비교예 1-1 0
비교예 2-1 5.5
표면 성분 분석 장치
장치: XPS(Quantera II(Ulvac-PHI), 알박 파이 주식회사 제조
도달 진공도: 3.8 x 10-7 Torr
여기원 : 단색화 Al Kα(1486.6 eV)
출력 : 50 W, 15kV
검출 면적 : 200 ㎛φ
입사각 : 45°
취출각 : 45°
Pass energy: 55eV
중화총: 1.0V, 20.0㎂
성분 분석 대상 원소: 탄소(C), 산소(O), 규소(Si)
실시예 1-2 내지 11-2 및 비교예 1-2 내지 2-2
상기 실시예 1-1 내지 11-1 및 비교예 1-1 내지 2-1의 전극 구조체의 굴절률 정합층 상에 ITO를 상온 25℃ 조건에서 35nm 두께로 증착하고, ITO층을 180℃에서 30분 동안 어닐링하여, 실시예 1-2 내지 11-2 및 비교예 1-2 내지 2-2의 전극 구조체를 제작하였다.
<실험예>
평탄성 평가
상기 실시예 1-1 내지 11-1 및 비교예 1-1 내지 2-1에 따른 전극 구조체를 측정 장치(MCPD-2000, OTSUKA ELECTRONICS CO., LTD. 제조)로 파장(wavelength) 450nm 및 550nm에서의 투과율을 측정하였다. 상기 측정된 투과율이 95% 이상인 경우 평탄성이 양호한 것으로 평가하였으며, 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<평탄성 평가 기준>
○ : 투과율 95% 이상
X : 투과율 95% 미만
구분 평탄화
실시예 1-1
실시예 2-1
실시예 3-1
실시예 4-1
실시예 5-1
실시예 6-1
실시예 7-1
실시예 8-1
실시예 9-1
실시예 10-1
실시예 11-1
비교예 1-1 X
비교예 2-1 X
밀착성 평가
상기 실시예 1-2 내지 11-2 및 비교예 1-2 내지 2-2에 따른 전극 구조체 상에 접착 필름을 부착한 후, 고속 박리하여 굴절률 정합층과 ITO 전극층 간의 밀착력을 평가하여, 평가 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
<밀착성 평가 기준>
◎ : 밀착성 우수
○ : 밀착성 양호
△ : 밀착성 보통
X : 밀착성 불량
구분 밀착력
실시예 1-2
실시예 2-2
실시예 3-2
실시예 4-2
실시예 5-2
실시예 6-2
실시예 7-2
실시예 8-2
실시예 9-2
실시예 10-2
실시예 11-2
비교예 1-2 X
비교예 2-2 X
상기 표 2 및 3을 참조하면, 굴절률 정합층의 표층부 규소(Si) 함량이 0.5 내지 5 at.%인 실시예 1 내지 11로 표시되는 전극 구조체의 밀착력 및 평탄성이 상기 범위를 벗어나는 비교예 1 내지 2로 표시되는 전극 구조체의 밀착력 및 평탄성 대비 우수함을 알 수 있다.
특히 굴절률 정합층의 표층부 규소(Si) 함량이 1 내지 4 at.%인 실시예 3 내지 9로 표시되는 전극 구조체가 실시예 1, 2, 10 및 11로 표시되는 전극 구조체 대비 더욱 향상된 밀착력을 나타내고 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 전극 구조체는, 표층부 규소(Si) 함량을 적절히 설정함으로써 밀착력과 평탄성이 더욱 향상된 굴절률 정합층을 포함함에 따라, 종래 전극 구조체에 대비 디바이스 불량 발생률을 저감시킬 수 있음과 동시에, 이미지 품질을 향상시킬 수 있다.
100: 베이스 기재
110: 분리층
120: 보호층
200: 굴절률 정합층
300: 전극층

Claims (18)

  1. 베이스 기재;
    상기 베이스 기재 상에 형성되는 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML); 및
    상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML) 상에 형성되는 전극층을 포함하며,
    상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)은, 표층부의 규소(Si) 함량이 1.0 내지 4.0 at.%이며,
    상기 표층부는 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)의 최외표면에서 두께방향으로 6nm까지의 영역인, 전극 구조체.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)은 유기 재료 및 무기 재료 중 1종 이상을 포함하는, 전극 구조체.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 유기 재료는 아크릴계 화합물 및 실리콘계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 전극 구조체.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 무기 재료는 산화 지르코늄(ZrO2), 산화 니오븀(Nb2O5), 산화 아연(ZnO), 산화 규소(SiO2), 산화 세륨(CeO2), 산화 인듐(In2O3) 및 산화 티타늄(TiO2)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 전극 구조체.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)은 베이스 기재의 굴절률 및 전극층의 굴절률 사이의 굴절률을 갖는, 전극 구조체.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)의 투과율은 95% 이상인, 전극 구조체.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 굴절률 정합층(Index Matching Layer; IML)은 굴절률이 다른 둘 이상의 층을 포함하는, 전극 구조체.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 베이스 기재는 분리층 및 보호층을 포함하는, 전극 구조체.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 전극층은 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide; ITO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide; IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(Indium Zinc Tin Oxide; IZTO), 카드뮴주석산화물(Cadmium Tin Oxide; CTO), 알루미늄아연옥사이드(Aluminum Zinc Oxide; AZO), 갈륨아연산화물(Gallium Zinc Oxidel GZO), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT), 그래핀(Graphene), 금속 와이어 및 금속 메쉬(mesh)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 전극 구조체.
  11. 청구항 1 및 3 내지 10 중 어느 한 항의 전극 구조체를 포함하는, 터치 센서.
  12. 윈도우 기판; 및
    상기 윈도우 기판의 일면 상에 적층된 청구항 11의 터치 센서를 포함하는, 윈도우 적층체.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 윈도우 기판의 상기 일면 상에 적층된 편광층을 더 포함하는, 윈도우 적층체.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 편광층의 상면이 상기 윈도우 기판의 상기 일면 상으로 적층되며, 상기 터치 센서의 상면이 상기 편광층의 저면 상으로 적층되는, 윈도우 적층체.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 윈도우 기판의 상기 일면에 대향하는 타면 상에 적층된 하드 코팅층을 포함하는, 윈도우 적층체.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 윈도우 기판의 상기 타면 상에 적층된 내마모층을 더 포함하는, 윈도우 적층체.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 하드 코팅층의 저면이 상기 윈도우 기판의 상기 타면 상으로 적층되며, 상기 내마모층의 저면이 상기 하드 코팅층의 상면 상으로 적층되는, 윈도우 적층체.
  18. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 적층된 청구항 12의 윈도우 적층체를 포함하는, 화상 표시 장치.
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