KR20100127987A - 고내구성 터치 패널 및 이를 포함하는 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고 내구성 터치 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부 기판; 상기 상부 기판의 일면에 형성되는 상부 도전막; 상기 상부 기판과 일정한 간격을 두고 대향되게 설치되는 하부 기판; 상기 상부 도전막과 대향되도록 상기 하부 기판의 일면에 형성되는 하부 도전막; 및 상기 하부 기판의 하부에 위치하는 점착층을 포함하여 이루어지며, 상기 하부 기판은 그 두께가 10 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 터치 패널, 상기 터치 패널을 포함하는 디스플레이(LCD, PDP, LED, OLED, E-paper 등)에 관한 것이다.
터치패널, 내구성

Description

고내구성 터치 패널 및 이를 포함하는 디스플레이{TOUCH PANEL HAVING GOOD DURABILITY AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 터치 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하부 기판의 두께를 제어하여 타점 내구성을 향상시킨 터치 패널과 상기 터치 패널을 포함하는 디스플레이(LCD, PDP, LED, OLED, E-paper 등)에 관한 것이다.
터치 패널은 펜이나 손가락 같은 소정의 입력 수단을 이용하여 상부 기판의 어느 한 지점을 가압하면, 상기 상부 기판의 하부에 투명 도전막으로 형성되는 상부 전극과 하부 기판에 투명 도전막으로 형성되는 하부 전극이 상호 접촉되면서 발생하는 전위차의 변화를 인식하여 위치 좌표를 찾는 장치로, 최근 디스플레이 장치와 결합하여 디스플레이 장치에 정보를 입력하는 입력 장치로 널리 이용되고 있다.
이러한 터치 패널은 키보드와 같은 별도의 입력 장치 없이 손가락이나 펜 등으로 디스플레이된 화면을 직접 눌러 정보를 입력하기 때문에 조작이 편하고, 직감적으로 사용할 수 있다는 등의 장점이 있어, 최근 휴대 전화, ATM 기기, 전자 사전 등의 다양한 분야에 사용되고 있다. 그러나, 터치 패널은 정보 입력시 상부 전극과 하부 전극이 강하게 접촉하면서, 투명 도전막이 파손되어 전기적 저항이 생기거나 단선이 생겨 수명이 짧아진다는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 이와 같은 문제점을 해결하고 터치 패널의 내구성을 향상시키기 위한 다양한 방법들이 시도되고 있다.
이러한 방법 중 하나로, 상부 기판으로 2장의 투명 필름을 적층하여 사용하는 투명 도전성 적층체를 사용하는 방법이 제안되었다. 상기 투명 도전성 적층체는 투명 필름 기재의 일면에 유전체층과 투명 도전막을 차례로 형성하고, 다른 일면에 점착제를 이용하여 다른 투명 필름 기재를 부착하여 형성된다. 이 방법에 의하면, 점착층의 쿠션 효과에 의해 도전성 박막의 내찰상성이나 타점 특성을 일정 정도 향상시킬 수 있으나, 내구성 향상 효과가 충분하지 않고, 상부 기판 및 하부 기판에 형성되는 투명 도전막의 특성에 따라 내구성 향상 효과가 좌우된다는 문제점이 있었다. 즉, 상부 기판의 투명 도전막의 특성이 좋지 않은 경우에는 내구성 향상에 한계가 있으며, 하부 기판의 도전성 박막 특성에 따라 내구성 향상 효과가 거의 없을 수도 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 상기와 같이 2층으로 구성된 투명 도전성 적층체의 상부 기판 및 하부 기판에 형성되는 투명 도전막의 특성을 조절하는 방법들이 제안되었다.
이러한 방법 중 하나로 상부 기판에 형성되는 투명 도전막의 경도와 탄성률을 높이고, 하부 기판에 형성되는 투명 도전막의 중심선 거칠기 Ra를 낮춤으로써, 투명 도전막이 접촉될 때 발생하는 열화나 손상을 방지하는 방법이 제안되었다.
또 다른 방법으로 투명 도전막의 결정 입경을 조절하여 내굴곡성을 향상시킴으로써, 내구성을 향상시키는 방법이 제안되었다.
그러나 상기 방법들의 경우, 투명 도전막의 특성을 조절하기 위해, 개질 등의 추가적인 공정이 요구되고, 투명 도전막의 특성이 엄밀하게 제한되기 때문에 제작에 어려움이 있다.
또한, 2장의 필름 기재를 사용하는 적층체 구조이기 때문에, 필름 기재를 적층하는 공정이 요구되는 등 제조 공정이 복잡하고, 생산 비용이 높다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하부와 상부의 도전성 박막의 특성에 크게 의존하지 않고, 추가 공정이 요구되지 않으며, 생산 비용이 저렴하면서도, 내구성이 우수한 터치 패널을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이를 위해 본 발명은 상부 기판; 상기 상부 기판의 일면에 형성되는 상부 도전막; 상기 상부 기판과 일정한 간격을 두고 대향되게 설치되는 하부 기판; 상기 상부 도전막과 대향되도록 상기 하부 기판의 일면에 형성되는 하부 도전막; 및 상기 하부 기판 하부에 위치하는 점착층을 포함하며, 상기 하부 기판은 그 두께가 10 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 터치 패널 및 이를 적용한 디스플레이를 제공한다.
또한, 상기 상부 도전막 및 하부 도전막은 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 탄소나노튜브(CNT), 산화티탄, 산화 카드뮴, 요오드화 구리, 산화 주석을 함유하는 산화 인듐 및 안티몬을 함유하는 산화 주석으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 이루어질 수 있으며, 진공증착법 등의 건식 공정, 웨트 코팅(Wet coating) 및 스프레이법 등의 습식 공정에 의하여 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 상기 터치 패널은 디스플레이 상부에 위치하며, 상기 터치 패널의 점착층 하부에 형성되는 터치 패널을 지지하는 지지 기재를 더 포함할 수 있다.
이때 상기 지지 기재는 특별히 제한되지 않지만, 투명성을 가지는 각종의 플라스틱 필름과 유리가 사용된다. 예를 들면 폴리아크릴계, 폴리 우레탄계, 폴리 에스테르계, 폴리 에폭시계, 폴리 올레핀계, 폴리 카보네이트계 및 셀룰로오스계 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 플라스틱 필름 또는 유리인 것이 바람직하다.
또한, 상기 점착층은 광학적 투명성이 우수한 아크릴계, 우레탄계, 폴리이소부틸렌계, SBR(styrene-butadiene rubber)계, 고무계, 폴리비닐에테르계, 에폭시계, 멜라민계, 폴리에스테르계, 페놀계 또는 실리콘계 또는 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 점착 수지를 포함하는 것이 바람직하며, 가교제, 커플링제 및 자외선 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 점착 수지는 저장탄성률이 10 X 104 내지 10 X 109 dyne/㎠ 이고, 분자량이 500,000 내지 3,000,0000 정도인 것이 바람직하다.
또한, 상기 점착층의 두께는 5 ㎛ 내지 50 ㎛ 정도인 것이 바람직하며, 박리 각도 180°, 박리속도 300mm/분에서 2N/25mm 이상 50N/25mm 이하의 점착력을 갖는 것이 바람직하다.
한편, 상기 터치 패널은 뉴톤링 발생을 억제하기 위한 안티뉴톤링층을 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 안티뉴톤링층은 미세 요철 형상을 갖는 수지층으로 이루어질 수 있으며, 상부 기판과 상부 도전막 사이 및/또는 하부 기판과 하부 도전막 사이에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 터치 패널은 데코레이션(Decoration) 필름, 하드 코팅(Hard Coating) 필름, 반사 방지 필름, 자외선 차단 필름, 색보정 필름, 충격 완화 필름 및 명암비 향상 필름으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 기능성 필름을 더 포함할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은 일면에 상기와 같이 이루어진 터치 패널이 부착된 디스플레이 장치를 제공한다. 이때, 상기 디스플레이 장치는 LCD, PDP, LED, OLED 또는 E-paper일 수 있다.
본 발명의 터치 패널은 종래의 터치 패널에 비해 현저히 우수한 타점 내구성을 갖는다. 또한, 본 발명의 터치 패널은 종래에 비해 타점 내구성이 현저히 우수 함에도 불구하고, 상부 및 하부 도전성 박막의 특성에 크게 의존하지 않으며, 따라서 내구성 향상을 위해 추가적인 적층 공정이나 표면 처리 공정을 실시할 필요가 없기 때문에 생산 공정이 단순하고, 생산 비용이 저렴하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명과 같이 두께가 10 내지 100㎛인 필름을 하부 기판으로 사용할 경우, 상부 및 하부 기판으로 사용되는 도전성 박막 필름의 두께, 도전성 박막 특성에 따른 선택 자유도가 우수하기 때문에, 제품 개발 자유도나 제품 생산 비용 절감 측면에서 원하는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명자들은 종래의 터치 패널 제품, 특히 고 내구성이 요구되는 휴대폰에 사용되는 터치 패널 제품을 분석한 결과, 상부 기판으로, 데코레이션 필름 하부에 2장의 필름을 점착제로 부착시킨 적층체 필름이 사용하고, 하부 기판으로 188㎛ 두께의 도전성 필름을 사용하고 있음을 알아내었다. 한편, 이러한 적층체 필름만으로는 제품에 필요한 내구성을 충분히 확보할 수 없기 때문에, 종래 제품들의 경우, 적층체 필름 하부에 형성되는 도전막에 결정성을 부여하여 도전막의 경도를 향상시키거나, 부착력 및 표면 조도를 향상시키기 위하여 SiOx 등의 유무기 코팅층을 추가로 형성하는 등의 보완책을 사용하고 있었다. 그러나, 이러한 제품들은, 상기한 바와 같이 여러 가지 제한 조건을 만족시켜야 하기 때문에 제조 공정이 복잡하고, 생산 비용이 높다는 문제점이 있다. 또한 이러한 복잡한 제조 공정을 거쳐 제품을 제조하더라도, 내구성 측면에서 만족할 만한 결과를 얻는 것은 쉽지 않다.
따라서, 본 발명자들은 제조 공정이 단순하고, 여러 가지 제한적인 특성을 지닌 도전막을 사용하지 않고도 우수한 내구성을 갖는 터치 패널을 개발하기 위해 연구를 거듭한 결과, 하부 기판의 두께를 특정 범위로 제어함으로써, 종래에 비해 내구성이 현저하게 향상된 터치 패널을 제조할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 터치 패널은 상부 기판의 구조, 도전막의 결정성 유무, 유무기 코팅층의 유무 등에 관계 없이 우수한 내구성을 가지며, 상부 기판이 단층 구조로 이루어질 경우, 적층 등의 추가 공정을 수행할 필요가 없어 종래에 비해 생산 공정이 단축되고, 제조 비용도 저렴하다. 또한, 상부 기판 및 하부 기판으로 다양한 두께의 필름을 사용할 수 있어, 필름의 두께에 따른 선택 자유도도 우수하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 터치 패널의 일 구현예를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치 패널은 상부 기판(10), 상부 도전막(20), 하부도전막(30), 하부 기판(40) 및 점착층(50)를 포함하여 이루어진다.
이때 상기 상부 기판(10)으로는 광 투과성이 우수한 재질이면 재료에 한정되지 않고 사용될 수 있다. 예컨대, 폴리아크릴계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리에폭시계, 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계 및 셀룰로오스계 등과 같은 플라스틱 필름 등이 사용될 수 있다.
한편, 상기 상부 기판은 도 1에 도시된 바와 같이, 1개의 필름으로 이루어질 수도 있고, 2개 이상의 필름을 점착제 등을 이용하여 적층한 필름 적층체(미도시)로 이루어질 수도 있다.
한편, 상기 상부 기판의 두께는 10 ㎛ 내지 200㎛ 정도인 것이 바람직하다. 상부 기판의 두께가 10㎛ 미만인 경우에는 기계적 물성과 열적 내구성이 저하되어 사용이 어렵고, 200㎛를 초과할 경우에는 원재료 비용 및 공정 비용 상승뿐만 아니라, 패널 구동에 드는 입력 압력이 증가하게 된다.
한편, 상기 상부 기판(10)의 일면에는 상부 도전막(20)이 형성된다. 상기 상부 도전막(20)은 상부 기판(10)과 하부 기판(40)의 대향되는 면, 즉 마주보는 측의 면에 형성되어, 상기한 바와 같이, 상부 기판(10)이 터치되면 상부 도전막(20)과 하부 기판(40)에 형성된 하부 도전막(30)이 접촉되면서 통전되어 전위차 변화를 발생시키고, 이 전위차 변화를 감지하여 위치 정보를 얻게 된다.
상부 도전막(20)의 형성 재료는 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들면, 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 탄소나노튜브(CNT), 산화티탄, 산화 카드뮴 및 이들의 혼합물로 이루어진 금속 산화물 또는 요오드화 구리 등으로 이루어진 다른 금속 화합물 등으로 이루어질 수 있다. 이중에서도, 특히 산화 주석을 함유하는 산화 인듐, 안티몬을 함유하는 산화 주석 등으로 이루어지는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 ITO로 이루어질 수 있다.
상부 기판에 상부 도전막을 형성하는 방법은, 당해 기술 분야에 잘 알려져 있으며, 예를 들면, 진공 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅, 스프레이 열분해법, 화학 도금법, 전기 도금법, 웨트 코팅(Wet coating)법 또는 이들의 조합 등을 사용하여 형성할 수 있다. 특히, 도전막의 형성 속도나 생산성 등을 고려할 때, 진공 증착법이나 스퍼터링법, 웨트 코팅법을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 하부 기판(40)은 상기 상부 기판(10)과 일정한 간격을 두고 대향되게 설치되며, 광 투과성이 우수한 재질로 이루어진다. 예를 들면, 상기 하부 기판(40)은 상부 기판(10)과 마찬가지로 폴리아크릴계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리에폭시계, 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계 및 셀룰로오스계 등과 같은 플라스틱 필름으로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 하부 기판(40)의 두께는 10 내지 100㎛ 인 것이 바 람직하다.
현재 터치 패널 제품들의 하부 기판으로 일반적으로 188㎛ 두께의 플라스틱 기재를 사용하고 있다. 그러나, 본 발명자들은 연구를 거듭한 결과, 하부 기판으로 종래의 188㎛ 두께의 플라스틱 기재 대신 10 내지 100㎛ 두께의 플라스틱 기재을 사용할 경우에 터치 패널의 타점 내구성이 종래에 비해 현저히 향상됨을 알아내었다.
하부 기판의 두께가 10 내지 100㎛ 범위 내에 있을 때, 내구성 향상 효과가 나타나는 이유는, 하부 기판 하부에 형성되는 점착층(50)이 펜 또는 손가락의 터치에 의해 압력이 가해질 때, 쿠션 효과를 일으켜 상부 도전막과 하부 도전막이 받는 스트레스(stress)를 동시에 완화시켜 주기 때문이다.
한편, 하부 기판의 두께가 100㎛를 초과할 경우에는 점착층에 의한 쿠션 효과가 거의 나타나지 않아 내구성 형상 효과가 없고, 하부 기판의 두께가 10㎛ 미만인 경우에는 기계적 물성과 열적 내구성이 저하되어 사용이 어렵다.
한편, 상기 하부 기판(40)의 일면에는 하부 도전막(30)이 형성된다. 상기 하부 도전막(30)은 상부 기판(10)과 하부 기판(40)의 대향되는 면에 형성되며, 상기한 바와 같이, 상부 기판이 터치되면, 상부 도전막과 하부 도전막이 접촉하여 통전되면서, 그 위치의 전위차 변화를 통해 위치 정보가 입력되게 된다. 하부 도전막의 구성 재료 및 형성 방법은 상부 도전막과 동일하다. 즉, 예를 들면, 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 탄소나노튜브(CNT), 산화티탄, 산화 카드뮴 및 이들의 혼합물로 이루어진 금속 산화물, 요오드화 구리 등으로 이루어진 다른 금속 화합물 등으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 산화 주석을 함유하는 산화 인듐, 안티몬을 함유하는 산화 주석 등으로 이루어지고, 가장 바람직하게는 ITO로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 하부 도전막은 예를 들면, 진공 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅, 스프레이 열분해법, 화학 도금법, 전기 도금법, 웨트 코팅(Wet coating)법 또는 이들의 조합에 의해 형성될 수 있으며, 도전막의 형성 속도나 생산성 등을 고려할 때, 진공 증착법이나 스퍼터링법, 웨트 코팅법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 필요에 따라, 상기 하부 도전막(30) 상에는 상부 기판(10)과 하부 기판(40)의 간격 유지를 위한 스페이서(70)가 형성될 수 있다. 상기 스페이서(70)는 절연성 재료이면 특별히 한정되지 않고 사용될 수 있으며, 스페이서의 제조 방법, 사이즈, 배치 위치, 수량 및 형상 등도 특별히 한정되지 않고, 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 다양한 기술들이 사용될 수 있다.
한편 상기 점착층(50)은 본 발명의 터치 패널을 지지 기재(60) 또는 디스플레이 패널에 부착시키기 위한 것으로, 광학적 투명성이 우수한 재질인, 아크릴계, 우레탄계, 고무계, 에폭시계, 실리콘계 또는 이들의 공중합체로 이루어진 점착 수지를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때 상기 점착 수지는 열경화형 수지 또는 UV경화형 수지일 수 있으며, 이 중에서 특히 광 성능이 우수한 아크릴계 점착 수지인 것이 바람직하다.
한편, 점착층은 저장 탄성률(Storage modulus, G')이 10×104 내지 10×109 dyne/㎠ 이고, 분자량이 500,000 내지 3,000,000 인 점착 수지로 이루어지는 것이 특히 바람직하다. 이는 점착층의 쿠션효과를 더욱 향상 시키기 위한 것으로, 점착 수지의 저장 탄성률이 10 × 104 dyne/㎠ 미만일 경우에는 터치 입력시 반복되는 응력에 의해 점착제의 변형이 일어나 터치 내구성을 떨어트릴 수 있으며, 10 × 109 dyne/㎠을 초과할 경우에는 쿠션 효과를 기대할 수 없으며, 터치시 응력이 도전막에 그대로 전달되어 도전막을 손상을 입힐 수 있다. 또한, 점착 수지의 분자량이 500,000 미만일 경우엔 열적 내구성 및 터치 내구성을 떨어트릴 수 있으며, 3,000,000을 초과할 경우엔 코팅성이 저하된다.
상기와 같은 점착 수지는 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 가지는 아크릴산 에스테르 단량체 75 내지 99.89 중량%와, 관능성 단량체인 α, β 불포화 카르복실산 단량체 0.1 내지 20 중량% 및 수산기를 갖는 중합성 단량체 0.01 내지 5 중량%를 공중합하여 얻을 수 있다. 상기 공중합 방법은 통상의 당업자들에게 잘 알려져 있으므로, 구체적인 제조 조건은 생략하기로 한다.
또한, 상기 점착층의 점착력은 박리각도 180°, 박리속도 300mm/분에서 2N/25mm 이상 50N/25mm 이하, 바람직하게는 박리각도 180°, 박리속도 300mm/분에서 4N/25mm 이상 50N/25mm 이하인 것이 바람직하다. 점착력이 180°, 박리속도 300mm/분에서 2N/25mm 미만인 경우, 고온 또는 고온고습 환경 하에서 층간에 기포가 발생하거나, 박리가 나타나는 등 오히려 내구성이 저하될 수 있다.
한편, 상기 점착층(50)에는 점착 수지 이외에 가교제, 커플링제 또는 자외선 흡수제 등이 추가로 포함될 수 있다.
상기 가교제로는 다관능성 화합물인 이소시아네이트계 가교제, 에폭시계 가교제, 아지리딘계 가교제 또는 금속킬레이트계 가교제를 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 이소시아네이트계 가교제, 예를 들면 이로써 한정되는 것은 아니나, 톨릴렌디이소시아네이트, 자일렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 등을 사용할 수 있다. 한편, 상기 가교제의 함량은 점착 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 2 중량부 정도인 것이 바람직하다. 가교제 함량이 0.01 중량부 미만일 경우, 가교가 충분하지 않아 기계적, 열적 성능이 좋지 않으며, 함량이 2 중량부를 초과할 경우, 과도한 가교로 인해 점착성이 떨어지고, 필요 이상의 가교제가 남아 불순물 역할을 하게 된다.
한편, 상기 커플링제는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 실란계 커플링제인 것이 바람직하다. 상기 실란계 커플링제는 특히 고온·고습 하에서 장시간 방치되 었을 경우 접착 신뢰성을 향상시키는데 도움을 주는 역할을 한다. 실란계 커플링제로는 비닐실란, 에폭시실란, 메타크릴실란 등을 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, 또는 γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 실란계 커플링제의 함량은 점착 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 2 중량부 정도인 것이 바람직하다. 커플링제의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우에는 기계적, 열적 성능이 저하되고, 2 중량부를 초과하는 경우에는 점착 성능이 떨어지고, 필요 이상의 커플링제가 남아 불순물 역할을 하게 된다.
한편, 상기 자외선 흡수제로는 페놀계, 인계 등의 산화 방지제, 할로겐계, 인산계 등의 난연제, 실리산계, 벤조페논계, 벤조트리아졸계, 시아노 아크릴레이트계 등을 사용할 수 있으며, 그 함량은 점착 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 50 중량부 정도인 것이 바람직하다. 자외선 흡수제의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우에는 UV 컷팅 효율이 떨어져 염료 변색이 발생할 수 있고, 50 중량부를 초과할 경우에는 가시광선 영역에서 흡수가 일어나, 광특성에 악영향을 미칠 수 있으며, 점착제의 물성에도 악 영향을 미칠 수 있다.
한편, 상기 점착층(50)은 여러가지 방법으로 형성 할 수 있는데, 예를 들면, 하부 도전막(30)이 형성된 반대면 또는 지지 기재의 표면에 점착제 용액을 도포한 후, 건조시키는 방법으로 형성할 수 있다. 이때 상기 건조 후 외부로 노출되어 있 는 점착층의 표면을 박리성 이형 필름으로 덮을 수 있다.
본 발명의 점착층(50)을 형성하는 또 다른 방법으로, 박리성 이형 필름의 박리성 표면에 점착제 용액을 도포 및 건조시켜 점착층을 형성한 후, 이를 하부 기판의 하부 도전막이 형성된 표면의 반대면 또는 지지 기재의 표면에 부착할 수도 있다.
이때, 상기 점착제 용액은 상기한 점착 수지를 용매에 용해시켜 형성할 수 있다. 또한 필요에 따라, 상기 점착제 용액에는 상기한 가교제, 커플링제 또는 자외선 흡수제 등이 더 포함될 수 있다. 이때 상기 용매로는 일반적으로 사용되는 유기용매를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 메틸에틸케톤(MEK), 테트라히드로퓨란(THF), 에틸아세테이트(Ethyl Acetate), 톨루엔 등을 사용할 수 있다. 용매의 함량은 점도 등을 고려하여 당업자가 적절하게 선택하여 사용하면 되고, 특별히 한정되지는 않는다.
보다 구체적으로, 용매에, 점착 수지와, 일정량의 가교제, 커플링제 또는 자외선 흡수제 등을 첨가하여 점착제 용액을 제조하고, 이를 이형필름, 하부 기판 또는 지지 기재에 코팅한 후, 열경화 또는 UV 경화시켜 제조할 수 있다. 이때 상기 코팅 방법으로는 스프레이 코팅, 롤코팅, 바코팅, 스핀 코팅, 그라비아 코팅, 블레이드 코팅 등 여러 방법이 사용 가능하다.
한편, 상기와 같은 방법으로 얻어진 점착층은 그 두께가 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 점착층의 두께가 5㎛ 미만일 경우, 점착층에 의한 쿠션 효과가 미미하여 내구성 향상 효과를 얻을 수 없으며, 100㎛를 초과할 경우 투명성 및 점착 특성이 저하될 수 있기 때문이다.
한편, 본 발명의 터치 패널은 상부 기판과 상부 도전막 사이 및/또는 하부 기판과 하부 도전막 사이에 뉴톤링 발생을 억제하는 안티뉴톤링층을 추가로 형성할 수 있다. 상기 안티뉴톤링층은, 예를 들면, 미세 요철 형상을 갖는 수지층으로 형성될 수 있으며, 이러한 미세 요철 형상을 갖는 수지층은, 이로써 제한되지는 않으나, 예를 들면, 미립자를 분산시킨 고분자 수지를 상부 기판 및/또는 하부 기판 상에 코팅하여 형성하거나, 고분자 수지 필름의 표면을 샌드 페어퍼, 샌드 블라스트법 등으로 처리하여 미세 요철을 형성한 후, 이를 상부 기판 및/또는 하부 기판 상에 부착시키는 방법 등으로 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 터치 패널은 상기 점착층(50)의 하부에 터치 패널을 지지하고, 상부 기판 및 하부 기판에 컬(curl) 등이 발생하는 것을 방지하기 위한 지지 기재(60)를 더 포함할 수 있다.
상기 지지 기재(60)로는 폴리 카보네이트계 수지, 폴리 아크릴계 수지, 유리 등이 사용될 수 있으며, 상기 지지 기재의 두께는 50㎛ 이상 3mm 이하인 것이 바람직하다. 상기 지지 기재의 두께가 50㎛ 미만일 경우 지지 기능을 제대로 수행할 수 없어 컬이 발생할 경우 상판 기재와 하판 기재의 에어갭(air gap)의 균일도에 문제가 생길 수 있고, 3mm 를 초과할 경우 패널 두께가 두꺼워져 투명성이 저하되고 비용이 상승한다.
다만, 상기 지지 기재(60)는 필수적인 것은 아니며, 본 발명의 터치 패널이 LCD, PDP, LED, OLED, E-paper와 같은 디스플레이에 부착될 경우, 상기 디스플레이의 상판 패널로 대체될 수 있다.
또한, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 본 발명의 터치 패널은 상기 구성요소 이외에 기능성 필름들을 추가로 구비할 수 있다. 상기 기능성 필름에는 디스플레이 또는 터치 패널의 기능을 향상시키는 모든 종류의 필름들이 포함되며, 예를 들면, 데코레이션(Decoration) 필름, 하드 코팅(Hard Coating) 필름, 반사 방지 필름, 자외선 차단 필름, 색보정 필름, 충격 완화 필름 또는 명암비 향상 필름 등을 들 수 있다. 이러한 기능성 필름들은 일반적으로 터치 패널의 상부 기판 또는 하부 기판의 일면에 적층될 수 있으나, 이로써 제한되는 것은 아니며, 설계자의 선택에 따라 적절한 위치에 자유롭게 배치될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기와 같은 터치 패널, 즉 상부 기판; 상기 상부 기판의 일면에 형성되는 상부 도전막; 상기 상부 기판과 일정한 간격을 두고 대향되게 설치되는 하부 기판; 상기 상부 도전막과 대향되도록 상기 하부 기판의 일면에 형성 되는 하부 도전막; 및 상기 하부 기판의 하부에 위치하는 점착층을 포함하여 이루어지며, 상기 하부 기판은 그 두께가 10 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 터치 패널이 부착된 디스플레이 장치를 제공한다.
이때 상기 터치 패널은 상기에 설명한 것과 동일하며, 상기 디스플레이 장치는 LCD, PDP, LED, OLED, E-paper 등일 수 있다. 또한, 상기 터치 패널은 상기 디스플레이 장치의 표면에 부착된다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
실시예 1
<상부 기판 제조>
두께 188㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, PET)필름 기재의 한면에 아르곤 가스 80scm과 산소 가스 1scm으로 이루어지는 5mTorr, 상온 분위기 하에서 산화 인듐 90%-산화주석 10%의 재료를 스퍼터링하여 두께 20nm의 인듐-주석 복합 산화물로 이루어진 상부 도전막을 형성하였다. 도전막의 면저항은 약 400~500Ω/□였다. 그런 다음, 도전막이 형성된 면의 반대면에 TYZ-65-05(TOYO INK사) 하드코팅액을 용매 MIBK(Methyl IsoButyl Ketone)로 희석한 용액을 코팅한 후, UV 경화하여 건조두께 약 6㎛의 하드코팅층을 형성하였다.
<하부 기판 제조>
두께 25㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, PET)필름 기재의 한면에 아르곤 가스 80scm과 산소 가스 1scm으로 이루어지는 5mTorr, 상온 분위기 하에서 산화 인듐 90%-산화주석 10%의 재료를 스퍼터링하여 두께 20nm의 인듐-주석 복합 산화물로 이루어진 상부 도전성 박막을 형성하였다. 도전막의 면저항은 약 400~500Ω/□였다.
<점착제 제조>
에틸아세테이트에 용해된 부틸아트릴레이트(BA)/히드록시에틸메타크릴레이트(HEMA) 공중합체 용액 69g, 이소시아네이트계 가교제 0.037g 및 실란계 커플링제 0.048g을 메틸에틸케톤(MEK) 31g을 첨가하여 혼합한 후, 코팅액을 제조하였다. 상기 코팅액을 이형 기재 필름에 25㎛의 두께로 코팅하고, 120℃에서 3분간 건조시킨 후, 또 다른 면을 이형 기재로 라미네이트하여 점착 필름을 제조하였다.
<터치 패널 제조>
상기에서 제조된 점착 필름의 하면의 이형 기재 필름을 제거한 후, 하부 기판의 도전성 박막이 형성된 면의 반대면에 라미네이트하고, 상기 점착 필름의 반대면의 이형 기재 필름을 제거한 후, 1.0mm 두께의 유리 기판에 부착한다.
그런 다음, 상기 상부 기판과 하부 기판의 도전성 박막에 서로 직교하도록 Ag 전극을 형성하고, 100㎛의 스페이서를 이용하여 상부 기판과 하부 기판의 도전성 박막 형성면이 서로 대향되도록 배치하고, 고정시켜 터치 패널을 제조하였다.
실시예 2
하부 기판으로 50㎛의 PET 필름을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 3
하부 기판으로 75㎛의 PET 필름을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 4
하부 기판으로 100㎛의 PET 필름을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 5
점착제 두께를 50㎛로 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 6
점착제 두께를 50㎛로 한 점을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 7
상부 기판으로 125㎛의 PET 필름을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 8
상부 기판으로 125㎛의 PET 필름을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 9
상부 기판으로 50㎛의 PET 필름을 사용하고, 상기 상부 기판 상부에 188㎛의 데코 필름을 라미네이션하여 적층한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 10
상부 기판으로 50㎛의 PET 필름을 사용하고, 상기 상부 기판 상부에 188㎛의 데코 필름을 라미네이션하여 적층한 점을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 11
상부 기판으로 25㎛의 PET 필름을 사용하고, 상기 상부 기판 상부에 188㎛의 데코 필름을 라미네이션하여 적층한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 12
상부 기판으로 25㎛의 PET 필름을 사용하고, 상기 상부 기판 상부에 188㎛의 데코 필름을 라미네이션하여 적층한 점을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 13
상부 기판으로 두께가 188㎛인 OIKE사에서 제조된 ITO 필름(제품평: KA500PSX-188UN2)을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다. 상기 OIKE사의 ITO 필름은 기재와 ITO 박막 사이에 유전체 박막이 형성되어 있으며, 열처리를 통해 결정형 ITO 박막을 갖는다. 이와 같은 ITO 필름을 기판으로 사용한 경우, PET 기재 상에 도전막을 증착하는 과정을 거칠 필요가 없다.
실시예 14
상부 기판으로 두께가 188㎛인 OIKE사의 ITO 필름(제품명: KA500PSX-188UN2)을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 15
상부 도전막 형성시에 산화 인듐 95%-산화주석 5%의 재료를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 16
상부 도전막 및 하부 도전막 형성시에 산화 인듐 95%-산화주석 5%의 재료를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 17
<상부 기판 제조>
두께 25㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, PET)필름 기재의 한면에 아르곤 가스 80scm과 산소 가스 1scm으로 이루어지는 5mTorr, 상온 분위기 하에서 산화 인듐 90%-산화주석 10%의 재료를 스퍼터링하여 두께 20nm의 인듐-주석 복합 산화물로 이루어진 상부 도전막을 형성하였다.
<점착제 제조>
에틸아세테이트에 용해된 부틸아트릴레이트(BA)/히드록시에틸메타크릴레이트(HEMA) 공중합체 용액 69g, 이소시아네이트계 가교제 0.037g 및 실란계 커플링제 0.048g을 메틸에틸케톤(MEK) 31g을 첨가하여 혼합한 후, 코팅액을 제조하였다. 상 기 코팅액을 이형 기재 필름에 25㎛의 두께로 코팅하고, 120℃에서 3분간 건조시킨 후, 또 다른 면을 이형 기재로 라미네이트하여 점착 필름을 제조하였다.
<하부 기판 제조>
두께 25㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, PET)필름 기재의 한면에 아르곤 가스 80scm과 산소 가스 1scm으로 이루어지는 5mTorr, 상온 분위기 하에서 산화 인듐 90%-산화주석 10%의 재료를 스퍼터링하여 두께 20nm의 인듐-주석 복합 산화물로 이루어진 상부 도전성 박막을 형성하였다.
<터치 패널 제조>
상기에서 제조된 점착 필름의 하면의 이형 기재 필름을 제거한 후, 상부 기판의 도전막이 형성된 면의 반대면에 라미네이트하고, 반대면의 이형 기재 필름을 제거한 후, 125㎛의 하드 코팅 필름을 적층한다.
상기에서 제조된 점착 필름의 하면의 이형 기재 필름을 제거한 후, 하부 기판의 도전성 박막이 형성된 면의 반대면에 라미네이트하고, 상기 점착 필름의 반대면의 이형 기재 필름을 제거한 후, 1.0mm 두께의 유리 기판에 부착한다.
그런 다음, 상기 상부 기판과 하부 기판의 도전성 박막에 서로 직교하도록 Ag 전극을 형성하고, 100㎛의 스페이서를 이용하여 상부 기판과 하부 기판의 도전 성 박막 형성면이 서로 대향되도록 배치하고, 고정시켜 터치 패널을 제조하였다.
실시예 18
하부 기판으로 50㎛의 PET 필름을 사용한 점을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 19
상부 기판으로 두께가 175㎛이고, Nitto사에서 제조된 열처리(140℃, 90min)하지 않은 ITO 필름을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다. Nitto사의 ITO 필름은 기재 상부에 SiOx 박막과 유기물 코팅층으로 이루어진 박막이 형성되어 있다. 또한, Nitto사의 필름은 열처리를 거치지 않으므로, ITO 박막이 결정형이 아니다.
실시예 20
상부 기판으로 두께가 175㎛이고, 열처리(140℃, 90min)하지 않은 ITO 필름(Nitto사)을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 21
상부 기판으로 두께가 188㎛인 한성사에서 제조된 ITO 필름(제품명: HA400- AN-188A-H)을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
실시예 22
상부 기판으로 두께가 188㎛인 SKC Hass사에서 제조된 ITO 필름(제품명: CT400-CHAN-7)을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
비교예 1
하부 기판으로 125㎛의 PET 필름을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
비교예 2
하부 기판으로 188㎛의 PET 필름을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
비교예 3
상부 기판으로 OIKE사에서 제조된 두께가 188㎛인 ITO 필름(제품명: KA500PSX-188UN2)을 사용하고, 하부 기판으로 188㎛의 PET 필름을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
비교예 4
상부 기판과 하부 기판으로 OIKE사에서 제조된 두께가 188㎛인 ITO 필름(제품명: KA500PSX-188UN2)을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
비교예 5
하부 기판으로 두께가 125㎛인 PET 필름을 사용한 점을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
비교예 6
하부 기판으로 두께가 188㎛인 PET 필름을 사용한 점을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
비교예 7
하부 기판으로 OIKE사에서 제조된 두께가 188㎛인 ITO 필름(제품명: KA500PSX-188UN2)을 사용한 점을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
비교예 8
하부 기판으로 두께가 188㎛인 PET 필름을 사용한 점을 제외하고는 실시예 19와 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
비교예 9
하부 기판으로 OIKE사에서 제조된 두께가 188㎛인 ITO 필름(제품명: KA500PSX-188UN2)을 사용한 점을 제외하고는 비교예 8과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
비교예 10
상부 기판으로 두께가 175㎛이고, 열처리(140℃, 90min)하지 않은 ITO 필름(Nitto사)을 사용한 점을 제외하고는, 비교예 8과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
비교예 11
상부 기판으로 두께가 175㎛이고, 열처리(140℃, 90min)하지 않은 ITO 필름(Nitto사)을 사용한 점을 제외하고는, 비교예 9와 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
비교예 12
하부 기판으로 두께가 188㎛인 PET 필름을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 21과 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
비교예 13
하부 기판으로 두께가 188㎛인 PET 필름을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 22와 동일한 방법으로 터치 패널을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 22 및 비교예 1 내지 13에 의해 제조된 터치 패널의 상부를 폴리아세탈계 TIP(0.8R)을 사용하여 250g 하중으로 대각선 방향으로 슬라이딩시키고, 리니어리티(Linearity)가 1.5% 이내인 최대 슬라이딩 횟수를 측정하였다. 슬라이딩 횟수가 클수록 내구성이 우수한 것을 의미한다.
한편, 터치 패널에 5V의 전압을 인가하고, 측정 시작 점(A)의 전압을 Vmin, 측정 마지막 점(Z)의 전압을 Vmax, 예상 전압을 V, X 위치에서의 측정 전압을 Vx라 할 때, 리니어리티는 다음과 같은 (식 1)으로 계산될 수 있다.
(식 1) 리니어리티(%) = {(V-Vx)/(Vmax-Vmin)} × 100
이때, 예상 전압 V는 하기 (식 2)으로 계산될 수 있다.
(식 2) V = {(Vmax-Vmin)/(Z-A)} × X + Vmin
실시예 1 내지 22의 내구성 테스트 결과는 하기 표 1에, 비교예 1 내지 13의 내구성 테스트 결과는 하기 표 2에 도시하였다.
[표 1]
Figure 112009031874714-PAT00001
[표 2]
Figure 112009031874714-PAT00002
도 1은 본 발명의 터치 패널의 일 실시예를 보여주는 도면이다.

Claims (17)

  1. 상부 기판;
    상기 상부 기판의 일면에 형성되는 상부 도전막;
    상기 상부 기판과 일정한 간격을 두고 대향되게 설치되는 하부 기판;
    상기 상부 도전막과 대향되도록 상기 하부 기판의 일면에 형성되는 하부 도전막; 및
    상기 하부 기판의 하부에 위치하는 점착층을 포함하며,
    상기 하부 기판은 그 두께가 10 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 기판은 두께가 10 내지 200㎛인 플라스틱 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 도전막 및 하부 도전막은 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 탄소나노튜브(CNT), 산화티탄, 산화 카드뮴, 요오드화 구리, 산화 주석을 함유하는 산화 인 듐 및 안티몬을 함유하는 산화 주석으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치 패널은 상기 점착층 하부에 위치하며, 터치 패널을 지지하는 지지 기재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지 기재는 폴리아크릴계, 폴리 우레탄계, 폴리 에스테르계, 폴리 에폭시계, 폴리 올레핀계, 폴리 카보네이트계 및 셀룰로오스계로 이루어진 군으로부터 선택되는 플라스틱 필름 또는 유리인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 점착층은 아크릴계, 우레탄계, 폴리이소부틸렌계, SBR(styrene-butadiene rubber)계, 고무계, 폴리비닐에테르계, 에폭시계, 멜라민계, 폴리에스테르계, 페놀계, 실리콘계 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 점착 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 점착층은 그 두께가 5 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 점착층은 가교제, 커플링제 및 자외선 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 점착 수지는 저장탄성률이 10×104 내지 10×109 dyne/㎠ 인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 점착 수지는 분자량이 500,000 내지 3,000,0000인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 점착층은 박리각도 180°, 박리속도 300mm/분에서 2N/25mm 이상 50N/25mm 이하의 점착력을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 터치 패널은 뉴톤링 발생을 억제하기 위한 안티뉴톤링층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 안티뉴톤링층은 상부 기판과 상부 도전막 사이, 하부 기판과 하부 도전막 사이 또는 양쪽 모두에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 안티뉴톤링층은 미세 요철 형상을 갖는 수지층인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 터치 패널은 데코레이션(Decoration) 필름, 하드 코팅(Hard Coating) 필름, 반사 방지 필름, 자외선 차단 필름, 색보정 필름, 충격 완화 필름 및 명암비 향상 필름으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 기능성 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  16. 일면에 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항의 터치 패널이 부착된 디스플레이 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 LCD, PDP, LED, OLED 또는 E-paper인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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