KR20150051019A

KR20150051019A - 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20150051019A
Application number: KR1020130132389A
Authority: KR
Inventors: 황현득; 박종덕; 조종환; 한상우
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2013-11-01
Publication date: 2015-05-11
Also published as: KR102161313B1

Abstract

본 발명은 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 구비되되 상기 제1 기판의 적어도 일부가 노출되도록 구비되는 블랙매트릭스; 상기 블랙매트릭스를 상에 구비되고, 노출되는 제1 기판을 덮는 고분자수지층; 상기 고분자수지층 상에 구비되되 상기 블랙매트릭스에 대응하도록 구비되는 장식층; 상기 장식층에 이격되어 상기 제1 기판과 대면하도록 구비되는 제2 기판; 및 상기 장식층과 상기 제2 기판 사이에 개재되는 UV경화형필름을 포함하는 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

터치 스크린 패널 및 이의 제조방법 {TOUCH SCREEN PANEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 영상표시장치 등에 구비되는 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

터치 스크린 패널은 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다.

이를 위해, 터치 스크린 패널은 영상표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.

이와 같은 터치 스크린 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.

단, 터치 스크린 패널이 영상표시장치의 패널 상부에 부착되면 표시장치 전체의 부피가 커져 휴대의 편리성이 저하되는 등의 문제점이 발생할 수 있으므로, 최근에는 박형화된 터치 스크린 패널의 개발이 요구되고 있다.

또한, 일반적인 터치 스크린 패널의 경우 기구 강도 향상을 위해 터치 스크린 패널의 상부면에 윈도우 기판이 추가로 구비되며, 상기 윈도우 기판은 투명 접착층을 이용하여 상기 터치 스크린 패널의 상부면에 접착된다.

그러나, 이와 같이 윈도우 기판 및 접착층이 추가로 구비됨은 터치 스크린 패널의 두께를 크게 하는 것으로 터치 스크린 패널의 박형화 추세에 역행한다는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 신규한 접착물질을 이용하여 기판 등의 부착공정이 용이하고, 또한 두께의 균일성을 확보할 수 있는 터치 스크린 패널을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 장식층에 의한 단차를 극복하여 터치 스크린 패널의 전체 두께를 감소시킬 수 있는 터치 스크린 패널을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명의 실시예들은 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 구비되되 상기 제1 기판의 적어도 일부가 노출되도록 구비되는 블랙매트릭스; 상기 블랙매트릭스를 상에 구비되고, 노출되는 제1 기판을 덮는 고분자수지층; 상기 고분자수지층 상에 구비되되 상기 블랙매트릭스에 대응하도록 구비되는 장식층; 상기 장식층에 이격되어 상기 제1 기판과 대면하도록 구비되는 제2 기판; 및 상기 장식층과 상기 제2 기판 사이에 개재되는 UV경화형필름을 포함하는 터치 스크린 패널을 포함한다.

상기 제1 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate; PET) 수지, 폴리에틸렌설폰 (poly ethylene sulfone; PES) 수지, 및 폴리에틸렌나프탈레이트 (poly ethylene naphthalate; PEN) 수지 중 어느 하나 이상으로 이루어지는 플렉서블한 고분자 수지층을 포함할 수 있다.

상기 고분자수지층은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate; PMMA) 수지, 폴리카보네이트(ploycarbonate; PC) 수지 중 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.

상기 장식층은 상기 고분자수지층과 10㎛ 내지 50㎛의 단차를 갖도록 돌출될 수 있다.

상기 제2 기판은 투과영역과 상기 투과영역의 외측에 구비되는 테두리영역으로 이루어지고, 상기 블랙매트릭스는 상기 테두리영역에 대응하도록 구비될 수 있다.

상기 UV경화형필름은 UV에 의하여 경화되어 상기 제2 기판을 상기 고분자수지층 및 장식층 상에 부착시킬 수 있다.

상기 UV에 의하여 경화된 UV경화형필름은 상온에서 저장 탄성률(storage modulus)가 10⁷ Pa 이상인 고체 상태일 수 있다.

상기 UV경화형필름은 UV 경화 전에는 상온에서 저장 탄성률(storage modulus)이 10³ Pa 내지 10⁶ Pa인 반고체(semisolid) 상태를 포함할 수 있다.

상기 UV경화형필름은 두께가 5㎛ 내지 100㎛일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 실시예들은 장식층이 구비된 제1 기판을 준비하는 단계; 상기 장식층의 상부에 상온에서 반고체(semisolid) 상태인 UV경화형필름을 구비시키는 UV경화형필름 부착단계; 상기 UV경화형필름 상부에 제2 기판을 구비시키는 제2 기판 합지단계; 및 상기 제2 기판 상부로 UV를 조사하여 상기 UV경화형필름을 고체상태로 변화시키는 UV 조사단계;를 포함하는 터치 스크린 패널 제조방법에 관한 것이다.

상기 제1 기판 상에 장식층은 상기 고분자수지층에 대하여 20㎛ 내지 30㎛의 단차를 갖도록 돌출될 수 있다.

상기 UV경화형필름 부착단계에서 상기 UV경화형필름은 롤 라미네이팅 공정에 의하여 부착될 수 있다.

상기 UV경화형필름은 두께가 5㎛ 내지 100㎛일 수 있다.

상기 UV경화형필름은 UV 경화 전에는 상온에서 저장 탄성률(storage modulus)이 약 10³ Pa 내지 10⁶ Pa일 수 있다.

상기 제2 기판 합지단계 이전에 상기 UV경화형필름 상부에 보호필름을 합지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 보호필름이 합지된 후에 CNC 또는 레이저에 의하여 제품의 외곽형상을 가공할 수 있다.

상기 외곽형상을 가공한 후에 합지된 보호필름을 박리한 후, 상기 제2 기판을 구비시킬 수 있다.

상기 제2 기판 합지단계에서는 상기 제2 기판이 합지된 상태로 오토클레이브 (autoclave) 내에 방치하여 기포를 제거할 수 있다.

상기 UV 조사단계에서 UV는 상기 제2 기판 상부에서 조사될 수 있다.

상기 UV 조사단계에서 상기 UV경화형필름은 UV에 의하여 경화되어 10⁷ Pa 이상의 저장 탄성률를 가지는 고체 상태로 상변화될 수 있다.

이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 신규한 접착물질을 이용하여 기판 등의 부착공정이 용이하고, 또한 두께의 균일성을 확보할 수 있는 터치 스크린 패널을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 장식층에 의한 단차를 극복하여 터치 스크린 패널의 전체 두께를 감소시킬 수 있는 터치 스크린 패널을 제공할 수 있다.

도 1은 터치 스크린 패널의 일 예를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 센싱패턴의 일례를 도시한 요부 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린 패널을 도시한 단면도이다.
도 4는 통상의 UV 경화형 액상의 접착제와 필름형태의 OCA 및 본 발명의 일 실시예에 따른 UV경화형필름의 저장 탄성률을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 터치 스크린 패널의 일 예를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 센싱패턴의 일례를 도시한 요부 확대도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널은, 제1 기판(10)과, 상기 제1 기판(10) 상에 형성된 다수의 도전성 감지패턴들(30)과, 감지패턴들(30)을 패드부(50)를 통해 외부의 구동회로와 연결하기 위한 위치검출라인들(35)을 포함한다. 상기 감지패턴들(30)은 투명기판(10)의 일면 터치 활성영역에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 같은 투명전극물질을 이용하여 형성되며, 제1 방향으로 연결된 제1 감지셀들(30a) 및 제2 방향으로 연결된 제2 감지셀들(30b)을 포함한다.

제1 감지셀들(30a)은 제1 방향, 예컨대 컬럼라인 방향을 따라 연결되도록 형성되어 컬럼라인 단위로 각각의 위치검출라인(35)과 연결된다. 제2 감지셀들(30b)은 제1 감지셀들(30a)과 절연되도록 제1 감지셀들(30a)의 사이에 제1 방향과 다른 제2 방향, 예컨대 로우라인 방향을 따라 연결되도록 형성되어 로우라인 단위로 각각의 위치검출라인(35)과 연결된다. 상기 제1 감지셀들(30a) 및 제2 감지셀들(30b)은 동일한 레이어에 형성될 수 있으며, 이 경우 절연막을 사이에 개재하고 서로 절연되는 제1 연결라인들(30a1) 및 제2 연결라인들(30b1)에 의해 각각 제1 방향 및 제2 방향을 따라 연결되거나, 혹은 절연막을 사이에 개재하고 서로 다른 레이어에 위치될 수 있다.

보다 구체적으로 도 2에 도시된 실시예를 참고하면, 상기 감지패턴들(30)은, 제1 방향으로 연결된 제1 감지셀들(30a)과, 상기 제1 감지셀들(30a)을 상기 제1 방향을 따라 연결하는 제1 연결라인들(30a1) 및 제2 방향으로 연결된 제2 감지셀들(30b)과, 상기 제2 감지셀들(30b)을 상기 제1 방향을 따라 연결하는 제2 연결라인들(30b1)을 포함한다. 편의상, 도 2에서는 감지패턴의 일부만을 도시하였으나, 터치 스크린 패널은 도 2에 도시된 감지패턴들이 반복적으로 배치되는 구조를 갖는다.

상기 제1 감지셀들(30a) 및 제2 감지셀들(30b)은 서로 중첩되지 않도록 교호적으로 배치되고, 제1 연결라인들(30a1)과 제2 연결라인들(30b1)은 서로 교차된다. 이때, 제1 연결라인들(30a1)과 제2 연결라인들(30b1) 사이에는 안정성 확보를 위한 절연막(미도시)이 개재된다. 한편, 제1 감지셀들(30a) 및 제2 감지셀들(30b)은 인듐-틴-옥사이드(이하, ITO)와 같은 투명전극물질을 이용하여 각각 제1 연결라인들(30a1) 및 제2 연결라인들(30b1)과 일체로 형성되거나, 혹은 이들과 별도로 형성되어 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 위치검출라인들(35)은 패드부(50)를 통해 상기 컬럼라인 단위 및 로우라인 단위의 제1 및 제2 감지셀들(30a, 30b)과 감지패턴들(30)과 전기적으로 연결되어, 이를 위치검출회로와 같은 외부의 구동회로(미도시)와 연결한다. 이러한 위치검출라인들(35)은 영상이 표시되는 터치 활성영역을 피해 터치 스크린 패널 외곽의 터치 비활성영역에 배치되는 것으로, 재료 선택의 폭이 넓어 감지셀들(30)의 형성에 이용되는 투명전극물질 외에도 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Ti), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 저저항 물질로 형성될 수 있다.

전술한 바와 같은 터치 스크린 패널은 정전용량 방식의 터치 스크린 패널로, 사람의 손 또는 스타일러스 펜 등과 같은 접촉물체가 접촉되면, 감지패턴들(30)로부터 위치검출라인들(35) 및 패드부(50)를 경유하여 구동회로(미도시) 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그러면, X 및 Y 입력처리회로(미도시) 등에 의해 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉위치가 파악된다.

또한, 터치 활성영역의 외곽을 따라 구비되는 터치 비활성영역에 대응되도록, 상기 윈도우 기판의 테두리 영역에 장식층(decoration layer)(미도시)이 형성된다. 이 때, 상기 장식층은 상기 터치 비활성영역 하부에 형성된 위치검출라인 등이 가시화되는 것을 방지하는 역할을 수행함과 아울러 장식층의 일 영역에 로고(logo) 등을 삽입할 수도 있다. 반면, 이와 같은 장식층은 윈도우 기판의 테두리 영역 상에 도포 또는 인쇄 방식으로 형성되는데, 이 경우 상기 장식층이 형성된 영역과 상기 터치 활성영역에 대응되는 투과 영역 사이에 통상 10μm 이상의 인쇄단차가 발생된다. 이와 같은 인쇄단차는, 제2 기판을 부착시킬 때 사용되는 투명 접착층의 두께를 증가시키고 또한 기포(air bubble) 등이 발생되어 문제가 될 수 있다.

이에 종래의 경우 이러한 문제점을 극복하기 위해 상기 투명 접착층을 약 100 내지 200μm로 두껍게 형성하나, 이는 상기 터치 스크린 패널의 박형화 추세에 역행한다는 단점이 있다. 예컨대, 상기 투명 접착층이 액상인 경우에는 공급양 제어가 어려워 상기 투명 접착층이 흘러내리는 등의 문제가 발생하여 공정 효율을 저하시킬 수 있다. 또한, 상기 투명 접착층이 필름형태인 경우에는 상기 장식층의 단차에 의하여 발생하는 기포가 제거되지 않고 잔존하여 신뢰성에 문제가 될 수 있다.

본 발명의 실시예는 상기 단점을 극복하기 위한 것으로, 통상 사용되는 투명 접착층 대신 신규한 물질로 이루어지는 UV경화형필름을 이용하는 것으로 터치 스크린 패널의 두께를 박막화 할 수 있다. 또한, 상기 UV경화형필름은 부착공정시 소정하는 위치에 균일한 두께로 구비시킬 수 있으므로 두께 균일성이 확보된 박막형 터치 스크린 패널을 용이하게 구현할 수 있다. 또한, 상기 UV경화형필름은 장식층 등에 의한 단차의 제한을 극복하여 터치 스크린 패널의 두께를 감소시킬 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예의 구체적인 구성에 대해서는 이하 도 3 및 도 4를 통하여 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린 패널을 도시한 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 제1 기판(10), 상기 제1 기판(10) 상에 구비되되 상기 제1 기판(10)의 적어도 일부가 노출되도록 구비되는 블랙매트릭스(20), 상기 블랙매트릭스(20)를 상에 구비되고 노출되는 제1 기판(10)을 덮는 고분자수지층(40), 상기 고분자수지층(40) 상에 구비되되 상기 블랙매트릭스(20)에 대응하도록 구비되는 장식층(50), 상기 장식층(50)에 이격되어 상기 제1 기판(10)과 대면하도록 구비되는 제2 기판(70) 및 상기 장식층(50)과 상기 제2 기판(70) 사이에 개재되는 UV경화형필름(60)을 포함할 수 있다.

상기 터치 스크린 패널은 제1 기판(10)과 제2 기판(70) 사이에 구비되는 블랙매트릭스(20), 고분자수지층(40), 장식층(50) 및 UV경화형필름(60)을 포함할 수 있고, 상기 제1 기판(10)에서 상기 블랙매트릭스(20)가 구비되는 면의 반대면에는 복수의 도전성 감지패턴들(30)이 형성될 수 있다.

상기 터치 스크린 패널의 제2 기판(70)은 빛 등이 투과하는 투과영역(101)과, 상기 투과영역(101)의 외측에 구비되는 테두리영역(102)으로 이루어질 수 있다. 상기 제2 기판(70)은 터치 스크린 패널의 기구 강도 향상을 위해 최외측면에 부착되는 것으로서, 유리, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 아크릴 등의 투명한 기판기재를 이용하여 형성될 수 있다. 여기서, 투명이라 함은 100% 투명함은 물론, 높은 광투과율을 갖는 정도로 투명함을 포괄적으로 의미한다.

또한, 상기 제1 기판(10)은 상기 투과영역(101)에 대응하는 터치 활성영역(101')과, 상기 터치 활성영역(101')의 외측에 구비되어 상기 테두리영역(102)에 대응하는 터치 비활성영역(102')으로 이루어질 수 있다. 상기 감지패턴들(30)은 상기 터치 활성영역(101')에 구비되고, 상기 터치 비활성영역(102')에는 성기 감지패턴들(30)과 전기적으로 연결되는 위치검출라인들(미도시)가 구비될 수 있다.

상기 제1 기판(10)은 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate; PET) 수지, 폴리에틸렌설폰 (poly ethylene sulfone; PES) 수지, 및 폴리에틸렌나프탈레이트 (poly ethylene naphthalate; PEN) 수지 중 어느 하나 이상으로 이루어지는 플렉서블한 고분자 수지층을 포함할 수 있다.

상기 블랙매트릭스(50)는 상기 제1 기판(10)상에 구비되되 상기 테두리영역(102) 및 터치 비활성영역(102')에 대응하도록 구비될 수 있다. 상기 블랙매트릭스(50)는 터치 비활성영역(102') 하부에 형성된 위치검출라인 등이 가시화되는 것을 방지하고 터치스크린패널에 블랙 테두리를 형성할 수 있다.

상기 고분자수지층(20)은 상기 블랙매트릭스(50)의 상부에 구비되고, 이때 노출되는 제1 기판(10)을 덮도록 구비될 수 있다. 상기 고분자수지층은 UV에 의하여 경화될 수 있는 수지를 사용할 수 있으며, 경화 후 투명성이 확보되어 표시 장치에 적용 가능한 어떠한 재질도 가능하다. 예컨대, 상기 고분자수지층(20)은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate; PMMA) 수지, 폴리카보네이트(ploycarbonate; PC) 수지 중 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다. 상기 고분자수지층(40)은 성형틀에 고분자 수지를 토출시켜 사출 성형을 통해 제조될 수 있다.

상기 고분자수지층(40) 상에는 장식층(50)이 구비될 수 있는데, 상기 장식층(50)은 터치 비활성영역(102') 내에 구비되어 상기 블랙매트릭스(20)에 대응하는 위치에 구비될 수 있다. 상기 장식층(50)은 상기 블랙매트릭스(20)와 함께 상기 장식층(50) 하부의 가시화를 방지할 수 있고, 또한 상기 장식층(50)은 다양한 색상으로 구현되어 터치 스크린 패널의 심미성을 향상시킬 수 있다.

상기 장식층(50)은 상기 고분자수지층과 10㎛ 내지 50㎛의 단차를 갖도록 돌출될 수 있다. 상기 장식층(50)은 상기 블랙매트릭스(20)와 유사하게 인쇄방식에 의하여 구비될 수 있다. 블랙매트릭스(20)의 경우, 예컨대 2회의 인쇄에 의하여 가능한 반면, 화이트나 핑크 등과 같은 색의 경우에는 많게는 10회까지도 인쇄하여 구비된다. 즉, 상기 장식층(50)은 대략 2회 이상의 인쇄에 의하여 구현될 수 있는데, 1회의 인쇄의 경우 대략 5㎛가 적층되므로, 상기 장식층(50)은 10㎛ 내지 50㎛의 단차로 구비될 수 있다.

이와 같이 제1 기판(10)에서 장식층(50)까지를 베이스부(S)라 할때, 상기 베이스부(S) 상에는 제2 기판(70)이 구비될 수 있다. 상기 베이스부(S)의 장식층(50) 상부에는 UV경화형필름(60)이 구비될 수 있는데, 상기 UV경화형필름(60)은 UV에 의하여 경화되어 상기 제2 기판(70)을 상기 고분자수지층(40) 및 장식층(50) 상에 부착시킬 수 있다. 상기 UV경화형필름(60)은 두께가 5㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 바람직하기로는, 상기 UV경화형필름(60)은 두께가 대략 50㎛일 수 있다. 상기 UV경화형필름(60)은 두께가 5㎛ 미만인 경우에는 접착력이 약하고, 또한 상기 장식층(50)에 의한 인쇄단차의 충진성이 문제될 수 있다. 또한, UV경화형필름(60)은 두께가 100㎛이며 부착성 및 인쇄단차에 대한 문제를 해결할 수 있는데, 상기 UV경화형필름(60)은 두께가 100㎛ 초가로 구비되는 경우에는 불필요한 재료비를 증가시키고 또한 두께감소의 효과가 미흡하다.

통상, 제2 기판을 부착시키기 위하여 UV 경화형 액상의 접착제(UV-curable Adhesive)를 이용하여 부착하거나, 또는 필름형태의 OCA(Optically Clear Adhesive)를 사용하여 부착하는 등의 방식이 이용된다. 반면, 액상의 접착제는 일정한 액상으로 공급되므로 두께를 제어하기 어렵고, 기판 외측으로 흘러내리는 등의 문제를 유발한다. 또한, 액상의 접착제는 UV를 이용하여 먼저 경화한 후에 제2 기판을 부착하기 때문에 충분한 접착력을 확보하기 어렵다. 상기 필름형태의 OCA의 경우는 고상으로 기포가 다량 발생하거나, 20㎛ 내지 30㎛의 인쇄단차를 극복하기 위해서는 필름형태의 OCA는 150㎛ 이상의 두께가 필요하다는 문제가 있다.

본 발명에 따른 터치 스크린 패널은 신규한 물질인 UV경화형필름을 이용하여 베이스부 상에 제2 기판을 부착시키는 것으로, 상기 UV경화형필름은 UV 경화를 수행하기 전에는 반고체상태로 구비되므로 상기 장식층에 의한 인쇄단차를 극복할 수 있다. 또한, 반고체상태이므로 부착공정이 용이하고 박막으로 구비되므로 터치 스크린 패널의 두께를 균일하게 함과 동시에 감소시킬 수 있다. 또한, 삭이 UV경화형필름은 제2 기판을 구비시킨 후 UV를 이용하여 경화시키므로 충분한 접착력을 확보할 수 있다.

도 4는 통상의 UV 경화형 액상의 접착제와 필름형태의 OCA 및 본 발명의 일 실시예에 따른 UV경화형필름의 저장 탄성률을 나타낸 그래프이다.

도 4에서는 UV 경화형 액상의 접착제(a)와, 필름형태의 OCA(b) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 UV경화형필름(c)를 이용하여 상온에서 UV 조사 (UV Irration)에 따른 저장 탄성률(storage modulus)를 측정한 값이다. 상기 저장 탄성률은 ARES를 이용하여 parallel plate를 이용하여 rotational shear mode로 온도를 변화시키며 측정한다. UV 경화형 액상의 접착제(a)는 액체 상태로 존재하다가 UV 조사에 의하여 고체 상태로 상변화를 일으킴을 확인할 수 있었다. 또한, 필름형태의 OCA(b)는 UV 조사와 무관하게 반고체상태로 유지됨을 확인할 수 있었다. 반면, 본 실시예에 따른 UV경화형필름(c)은 UV 경화 전에는 상온에서 저장 탄성률이 10³ Pa 내지 10⁶ Pa인 반고체(semisolid) 상태로, 대략 상기 필름형태의 OCA(b)와 유사한 성질임을 확인할 수 있었다. 상기 UV경화형필름(c)은 UV에 의하여 경화된 후에는 상온에서 저장 탄성률이 10⁶ Pa 이상으로 상기 필름형태의 OCA(b)에 비하여 저장 탄성률이 증가함을 확인할 수 있었다.

예컨대, 30㎛정도의 인쇄단차를 두께를 극복하기 위해서는 필름형태의 OCA는 150㎛ 이상의 두께가 필요하거나, UV 경화형 액상의 접착제를 사용하는 경우에는 반경화시켜 점착력을 박휘시킨 후 제2 기판을 합지시키므로 충분한 접착성을 확보하기 어렵다.

반면, UV경화형필름의 경우는 반고체상태로 존재하므로 부착이 용이하고, 또한 제2 기판을 합지시킨 후 UV 경화시켜 저장 탄성률을 증가시킬 수 있으므로 장식층에 의한 인쇄 단차를 극복하기가 터치 스크린 패널의 박막화를 구현할 수 있다. 또한, 상기 UV 경화형 액상의 접착제와는 다르게 제2 기판을 부착후에 경화시킬 수 있으므로 부착시 접착성을 충분히 확보할 수 있고, 부착후 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 UV경화형필름은 UV에 의하여 경화된 후 저장 탄성률이 10⁷ Pa 이상인 것이 바람직하다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 UV경화형필름은 상온에서 저장 탄성률이 10⁶ Pa 이상에서 고체상태가 된다. 반면, 공정마진을 확보하고 경화되지 않은 부분이 존재하여 신뢰성이 낮아지는 것을 방지하기 위하여 상기 UV경화형필름은 저장 탄성률이 10⁷ Pa 이상으로 구비되는 것이 바람직하다.

상기 UV경화형필름은 용액 중합성 아크릴계 화합물 및 반응 개시제를 포함하는 조성물로부터 합성된 아크릴 공중합체와 자외선 경화성 화합물을 포함할 수 있다. 상기 용액 중합성 아크릴계 화합물은 예컨대 부틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트 및 아크릴산을 포함할 수 있으며, 예컨대 상기 용액 중합성 아크릴계 화합물의 총 함량에 대하여 부틸아크릴레이트 약 30 중량% 내지 약 60 중량%, 에틸아크릴레이트 약 30 중량% 내지 약 60 중량% 및 아크릴산 약 0.1 중량% 내지 약 40 중량%로 포함될 수 있다.

상기 반응 개시제는 예컨대 열 개시제일 수 있으며, 상기 열 개시제는 열에 의해 분해되어 라디칼을 형성하고 상기 라디칼에 의해 합성 반응을 개시할 수 있다. 상기 열 개시제는 예컨대 벤조일퍼옥사이드, 아세틸퍼옥사이드, 다이아우릴퍼옥사이드, 하이드로겐퍼옥사이드, 포타슘 퍼설퍼네이트, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴(azobisisobutyronitrile, AIBN) 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 반응 개시제는 상기 용액 중합성 아크릴계 화합물 100 중량부에 대하여 약 0.1 중량부 내지 약 15 중량부로 포함될 수 있다. 상기 아크릴 공중합체는 예컨대 약 200,000 내지 약 1,500,000의 중량평균분자량을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 자외선 경화성 화합물은 예컨대 트리메틸올프로페인 트리아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 및 1,6-헥사디올 디아크릴레이트를 포함할 수 있으며, 예컨대 상기 자외선 경화성 화합물의 총 함량에 대하여 트리메틸올프로페인 트리아크릴레이트 약 5 중량% 내지 약 50 중량%, 우레탄 아크릴레이트 약 5 중량% 내지 약 50 중량% 및 1,6-헥사디올 디아크릴레이트 약 5 중량% 내지 약 50 중량%로 포함될 수 있다.

상기 아크릴 공중합체와 상기 자외선 경화성 화합물은 약 70:30 내지 약 95.5:0.5 중량비로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함됨으로써 점착성을 확보하면서도 자외선에 의한 경화를 효율적으로 수행할 수 있다. 상기 UV경화형필름은 광 개시제를 더 포함할 수 있다. 상기 광 개시제는 광에 의해 분해되어 라디칼을 형성하고 상기 라디칼에 의해 반응을 개시할 수 있다. 상기 광 개시제는 예컨대 아세토페논계 화합물일 수 있다. 상기 광 개시제는 상기 자외선 경화성 화합물 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 약 5 중량부로 포함될 수 있다.

이하에서는, 도 5 내지 도 6f를 이용하여 UV경화형필름을 이용한 터치 스크린 패널의 제조방법을 설명한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조방법을 나타내는 흐름도이고, 도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 측면에 따른 터치 스크린 패널의 제조방법은 장식층이 구비된 제1 기판을 준비하는 단계와, 상기 장식층의 상부에 상온에서 반고체(semisolid) 상태인 UV경화형필름을 구비시키는 UV경화형필름 부착단계(S100), 상기 UV경화형필름 상부에 제2 기판을 구비시키는 제2 기판 합지단계(S200) 및 상기 제2 기판 상부로 UV를 조사하여 상기 UV경화형필름을 고체상태로 변화시키는 UV 조사단계(S300)를 포함할 수 있다.

상기 제1 기판(10) 상에 장식층(50)은 상기 고분자수지층(40)에 대하여 20㎛ 내지 30㎛의 단차를 갖도록 돌출될 수 있다. 상기 제1 기판 (10) 상에 블랙매트릭스(20), 및 고분자수지층(40)을 구비시킨 후, 상기 블랙매트릭스(20)에 대응하는 위치에 장식층(50)을 구비시킬 수 있다. 이때, 상기 장식층(50)은 도포 또는 인쇄 방식으로 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1 기판(10)에서 상기 블랙매트릭스(20)가 구비되는 면의 반대면에는 다수의 도전성 감지패턴들(30)이 구비될 수 있다. 상기 고분자수지층(40)은 성형틀에 고분자 수지를 토출시켜 사출 성형으로 제조될 수 있다.

도 6a와 같이, UV경화형필름 부착단계(S100)에서는 장식층(50)이 구비된 제1 기판(10) 상에 UV경화형필름(60)을 부착시킬 수 있다. 상기 제1 기판(10)에 장식층(50)까지 구비된 상태를 베이스부(S)라 할 때, 상기 베이스부(S) 상에는 롤(81)을 이용하는 롤 라미네이팅 공정에 의하여 상기 UV경화형필름(60)이 부착될 수 있다. 이때, 상기 롤 라미네이팅 공정은 대략 50Mpa의 압력으로 수행될 수 있다.

상기 UV경화형필름은 두께가 5㎛ 내지 100㎛일 수 있으며, 상기 UV경화형필름은 UV 경화 전에는 상온에서 저장 탄성률이 약 10³ Pa 내지 10⁶ Pa일 수 있다. 본 실시예에 따른 UV경화형필름(60)은 상온에서 반고체상태로 구비되어 고체의 성질과 동시에 소정의 유동성을 갖는다. 따라서, 상기 UV경화형필름(60)은 상기 베이스부(S) 상에 부착이 용이하고 균일한 두께를 확보할 수 있다. 또한, UV경화형필름(60)이 갖는 소정의 유동성은 상기 롤 라미네이트 공정시 상기 UV경화형필름(60)은 상기 장식층(60)의 인쇄단차(62)에 제한을 받지 않고 용이하게 부착될 수 있다.

도 6b 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 스크린 패널 제조방법은 목적하는 제품의 형태로 외곽형상을 가공하는 공정을 더 포함할 수 있다. 이와 같이 가공하는 공정은 UV경화형필름 부착단계(S100) 이후 수행될 수 있는데, 상기 터치 스크린 패널의 외곽형성을 가공하기 위해서는 상기 제2 기판 합지단계(S200) 이전에 상기 UV경화형필름(60) 상부에 보호필름(82)을 합지시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 보호필름(82)이 합지된 후에 CNC 또는 레이저에 의하여 제품의 외곽형상을 가공할 수 있다. 상기 외곽형상을 가공한 후에 합지된 보호필름(82)을 박리한 후, 상기 제2 기판(60)을 구비시킬 수 있다.

도 6d 및 6e를 참조하면, 제2 기판 합지단계(S200)에서는 상기 베이스부(S) 상에 제2 기판(70)이 합지된 상태로 오토클레이브 (autoclave)(84) 내에 방치하여 기포를 제거할 수 있다. 제2 기판 합지단계(S200)에서는 장식층(60)의 인쇄단차에 의하여 발생할 수 있는 기포를 예방할 수 있으며, 상기 UV경화형필름(60)과 상기 베이스부(S) 사이의 접착을 향상시킬 수 있다.

도 6f를 참조하면, 상기 UV 조사단계(S300)에서 UV는 상기 제2 기판(70) 상부에서 조사될 수 있다. 즉, UV경화형필름(60) 상에 제2 기판(70)을 부착시킨 후 그 후에 제2 기판(70) 상부에서 UV를 조사하므로 상기 UV경화형필름(60)의 부착성 및 유동성을 충분히 확보하고, 동시에 터치 스크린 패널의 강도를 향상시켜 신뢰성을 확복할 수 있다. 이때, 상기 UV 조사단계(S300)에서 상기 UV경화형필름(60)은 UV에 의하여 경화되어 10⁷ Pa 이상의 저장 탄성률를 가지는 고체 상태로 상변화 될 수 있다. 상기 UV는 365nm 파장대의 UV 램프를 이용하여 2000J/㎠의 조사강도로 조사할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 제1 기판 20: 블랙매트릭스
30: 감지패턴들 35: 위치검출라인
40: 고분자수지층 50 : 장식층
60: UV경화형필름 70 : 제2 기판
101: 투과영역 102: 테두리 영역
101': 터치 활성영역 102': 터치 비활성영역

Claims

제1 기판;
상기 제1 기판 상에 구비되되 상기 제1 기판의 적어도 일부가 노출되도록 구비되는 블랙매트릭스;
상기 블랙매트릭스를 상에 구비되고, 노출되는 제1 기판을 덮는 고분자수지층;
상기 고분자수지층 상에 구비되되 상기 블랙매트릭스에 대응하도록 구비되는 장식층;
상기 장식층에 이격되어 상기 제1 기판과 대면하도록 구비되는 제2 기판; 및
상기 장식층과 상기 제2 기판 사이에 개재되는 UV경화형필름을 포함하는 터치 스크린 패널.
제1항에 있어서,
상기 제1 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate; PET) 수지, 폴리에틸렌설폰 (poly ethylene sulfone; PES) 수지, 및 폴리에틸렌나프탈레이트 (poly ethylene naphthalate; PEN) 수지 중 어느 하나 이상으로 이루어지는 플렉서블한 고분자 수지층을 포함하는 터치 스크린 패널.
제1항에 있어서,
상기 고분자수지층은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate; PMMA) 수지, 폴리카보네이트(ploycarbonate; PC) 수지 중 어느 하나 이상으로 이루어지는 터치 스크린 패널.
제1항에 있어서,
상기 장식층은 상기 고분자수지층과 10㎛ 내지 50㎛의 단차를 갖도록 돌출되는 터치 스크린 패널.
제1항에 있어서,
상기 제2 기판은 투과영역과 상기 투과영역의 외측에 구비되는 테두리영역으로 이루어지고, 상기 블랙매트릭스는 상기 테두리영역에 대응하도록 구비되는 터치 스크린 패널.
제1항에 있어서,
상기 UV경화형필름은 UV에 의하여 경화되어 상기 제2 기판을 상기 고분자수지층 및 장식층 상에 부착시키는 터치 스크린 패널.
제6항에 있어서,
상기 UV에 의하여 경화된 UV경화형필름은 상온에서 저장 탄성률(storage modulus)가 10⁷ Pa 이상인 고체 상태인 터치 스크린 패널.
제6항에 있어서,
상기 UV경화형필름은 UV 경화 전에는 상온에서 저장 탄성률(storage modulus)이 10³ Pa 내지 10⁶ Pa인 반고체(semisolid) 상태를 포함하는 터치 스크린 패널.
제1항에 있어서,
상기 UV경화형필름은 두께가 5㎛ 내지 100㎛인 터치 스크린 패널.
장식층이 구비된 제1 기판을 준비하는 단계;
상기 장식층의 상부에 상온에서 반고체(semisolid) 상태인 UV경화형필름을 구비시키는 UV경화형필름 부착단계;
상기 UV경화형필름 상부에 제2 기판을 구비시키는 제2 기판 합지단계;
상기 제2 기판 상부로 UV를 조사하여 상기 UV경화형필름을 고체상태로 변화시키는 UV 조사단계;를 포함하는 터치 스크린 패널 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 제1 기판 상에 장식층은 상기 고분자수지층에 대하여 20㎛ 내지 30㎛의 단차를 갖도록 돌출되는 터치 스크린 패널 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 UV경화형필름 부착단계에서 상기 UV경화형필름은 롤 라미네이팅 공정에 의하여 부착되는 터치 스크린 패널 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 UV경화형필름은 두께가 5㎛ 내지 100㎛인 터치 스크린 패널 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 UV경화형필름은 UV 경화 전에는 상온에서 저장 탄성률(storage modulus)이 약 10³ Pa 내지 10⁶ Pa인 터치 스크린 패널 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 제2 기판 합지단계 이전에 상기 UV경화형필름 상부에 보호필름을 합지시키는 단계를 더 포함하는 터치 스크린 패널 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 보호필름이 합지된 후에 CNC 또는 레이저에 의하여 제품의 외곽형상을 가공하는 터치 스크린 패널 제조방법.
제16항에 있어서,
상기 외곽형상을 가공한 후에 합지된 보호필름을 박리한 후, 상기 제2 기판을 구비시키는 터치 스크린 패널 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 제2 기판 합지단계에서는 상기 제2 기판이 합지된 상태로 오토클레이브 (autoclave) 내에 방치하여 기포를 제거하는 터치 스크린 패널 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 UV 조사단계에서 UV는 상기 제2 기판 상부에서 조사되는 터치 스크린 패널 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 UV 조사단계에서 상기 UV경화형필름은 UV에 의하여 경화되어 10⁷ Pa 이상의 저장 탄성률를 가지는 고체 상태로 상변화되는 터치 스크린 패널 제조방법.