KR20160059869A - 터치스크린용 도전성 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치스크린용 도전성 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기재 및 유리, 실리콘 및 우레탄아크릴레이트를 포함하는 코팅층을 포함함으로써, 5H~10H의 경도를 가지며 플렉서블 터치스크린패널에 적용이 가능한 도전성 필름에 관한 것이다.

Description

터치스크린용 도전성 필름 {CONDUCTIVE FILM FOR TOUCH SCREEN}

본 발명은 터치스크린용 도전성 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기재; 및 유리, 실리콘 및 우레탄아크릴레이트를 포함하는 코팅층을 포함함으로써, 5H~10H의 경도를 갖는 도전성 필름에 관한 것이다.

최근에는 디스플레이 방식이 종래의 CRT(Cathode Ray Tube) 방식에서 평판디스플레이인 플라즈마 디스플레이(Plasma display pannel ; PDP), 액정표시장치(Liquid crystal display ; LCD), 유기EL(Organic Light Emitting Diodes ; OLED) 등으로 전환되었고, 특히, 향후에는 이러한 평판 디스플레이를 플렉서블 디스플레이로 실현할 수 있도록 전세계적으로 연구가 활발하게 진행되고 있는 중이다.

위와 같은 평판 디스플레이에서는 기본적으로 기판을 유리소재로 사용하는 데, 일반적인 평판 디스플레이에서는 TFT(박막 트랜지스터)를 형성시키기 위한 조건으로 고온 열처리가 필요하므로 이에 가장 적합한 소재로 유리기판이 이용되었다.

그러나, 유리기판은 기본적으로 너무 딱딱한 특성을 가지므로, 가요성이 떨어져 플렉서블 디스플레이의 기판으로는 적합하지 않다는 문제점이 있는 것이다.

이에 플렉서블 디스플레이 기판으로 유리기판에 대비하여 무게, 성형성, 비파괴성, 디자인 등이 우수하고, 특히, 롤-투-롤(Roll-To-Roll) 생산 방식으로 생산할 수 있어 제조단가를 절감할 수 있는 플라스틱 소재를 이용하는 기술에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있으나, 아직 상용화에 이를 정도로 적합한 플라스틱 소재의 플렉서블 디스플레이 기판이 개발되지 않은 실정이다.

한편, 터치스크린패널(TSP)은 전자수첩, 액정표시장치(LCD, Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), EL(Electroluminescense) 등의 평판 디스플레이 장치와 CRT(Cathod Ray Tube)의 다양한 장점을 가진 플랫패널디스플레이(Flat-Panel-Display)의 기능을 갖고, 사용자가 디스플레이를 통해 원하는 정보를 선택하도록 하는데 이용되는 도구로, 크게 저항막 방식(Resistive Type), 정전용량 방식(Capacitive Type), 저항막-멀티터치 방식(Resistive-Multi Type) 등으로 구분된다.

저항막 방식(Resistive Type)은 유리나 플라스틱 판위에 저항성분의 물질을 입히고, 그 위에 폴리에틸렌 필름을 덮어씌운 형태로 되어 있으며, 두면이 서로 닿지 않도록 일정한 간격으로 절연봉이 설치되어 있다. 작동원리는 저항막의 양단에서 일정한 전류를 흘려주면 저항막이 저항 성분을 갖는 저항체와 같이 작용하기 때문에 양단에 전압이 걸리게 된다. 손가락으로 접촉을 하게 되면 위쪽 표면의 폴리에스테르 필름이 휘어 두면이 접속하게 된다. 따라서 두면의 저항 성분 때문에 저항의 병렬접속과 같은 형태가 되고, 저항값의 변화가 일어나게 된다.

이때, 양단에 흐르는 전류에 의하여 전압의 변화도 일어나게 되는데, 바로, 이러한 전압의 변화정도로써 접촉된 손가락의 위치를 알 수 있다. 저항막 방식은 표면 압력에 의한 작동으로 해상도가 높고 응답속도가 가장 빠른 반면에, 한 포인트 밖에 실행하지 못하며 파손에 대한 위험이 큰 단점을 가지고 있다.

정전용량 방식(Capacitive Type)은, 열처리가 되어 있는 유리양면에 투명한 특수전도성 금속(TAO)을 코팅하여 만들어진다. 스크린의 네 모서리에 전압을 걸어주게 되면 고주파가 센서 전면에 퍼지게 되고, 이때 스크린에 손가락이 접촉하면 전자의 흐름이 변화하고 이런 변화를 감지하여 좌표를 알아낸다. 정정용량 방식은 여러 포인트를 동시에 눌러서 실행 가능하며 해상도가 높고 내구성이 좋은 장점을 가진 반면에, 반응속도가 떨어지며 장착에 어려운 단점을 가지고 있다.

마지막으로, 저항막-멀티터치 방식(Resistive-Multi-Touch Type)은, 한 포인트 밖에 실행할 수 없는 저항막 방식의 최대단점을 보완 개선시켜 정정용량 방식과 동일하게 실행 가능하도록 구현한 것을 말한다.

또한, 터치스크린패널(TSP)은, 신호증폭의 문제, 해상도의 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도 뿐만 아니라 각각의 터치스크린패널의 특징적인 광학적 특성, 전기적 특성, 기계적 특성, 내환경 특성, 입력특성, 내구성 및 경제성 등을 고려하여 개개의 전자제품에 선택되며, 특히 전자수첩, PDA, 휴대용 PC 및 모바일 폰(핸드폰) 등에

있어서는 저항막 방식(Resistive Type)과 정전용량 방식(Capacitive Type)이 널리 이용된다.

터치스크린 제조 기술에 있어 향후 방향은, 종래의 복잡한 공정을 최대한 줄이더라도 충분한 내구성을 갖도록 터치스크린패널의 두께를 더 얇게 제조할 필요가 있다. 그 이유는 광투과율을 높여 디스플레이 휘도를 낮춰도 기존 제품과 같은 성능을 구현하도록 함으로써 소비전력을 감소시켜 배터리의 이용 시간을 늘릴 수 있기 때문이다.

일반적인 저항막 방식(Resistive Type)의 터치스크린패널이 제안된 바 있다.

이를 살펴보면, 액정표시장치의 일면에 마련되는 윈도우 필름(or Overlay Film)과, 원도우 필름의 하면에 부착되며 액정디스플레이 모듈에 정보를 전기적으로 입력하기 위해 마련되는 제1/제2 ITO필름을 포함하며, 윈도우 필름은 제1 ITO 필름을 보호하기 위하여 구비되는 것이다. 이는 일반적인 PET(Poly Ethylen Terephthalate) 필름으로 제작되며, 제1 ITO 필름은 OCA(Optical Clear Adhesive) 에 의하여 윈도우 필름(혹은 Overlay Film)과 부착된다. 제1 ITO 필름 및 제2 ITO 필름은, 각각 가장자리(Edge)에 마련되는 은(Silver)을 사용한 제1/제2 전극층이 인쇄되어 있으며, 제1/제2전극층간에는 절연을 위해 양면테이프가 부착되고 Dot Spacer에 의하여 일정 간격 이격되어 손가락 또는 터치 펜 등을 사용한 외부의 압력(터치) 시 상호 전기적으로 연결됨으로써, 정확한 터치위치를 감지하게 된다.

이러한 경우, 윈도우 필름(or Overlay Film, 101)과 제1 ITO 필름 간에는 광투명접착제(Optical Clear Adhesive: OCA)를 이용한 라미네이션(Lamination) 공정으로 광투과율이 떨어질 뿐만 아니라, 윈도우 필름(or Overlay Film)을 배치하고 OCA에 의하여 제1 ITO필름에 부착하는 별개의 공정을 수행해야 하므로 공정처리가 복잡하고 공정비용이 상승하는 문제점이 있다.

또한, 이 기술은 ITO 필름이 형성되어 있는 ITO막을 레이저 습식식각 에칭(Wet Etching)을 통하여 패터닝하므로 윈도우 필름(혹은 PET 필름)에 원하는 영역에 ITO을 선택적으로 코팅할 수 없다.

일반적으로 터치스크린(Touch Screen)의 제조에 있어서 투명기판으로는 PET(polyethylene terephthalate) 필름을 가장 많이 사용한다. 특히, PET 필름은 비용 면에서 저렴한 장점은 있지만, 130℃ 이상에서 변형을 일으킬 정도로 열에 약하다는 단점이 있다.

따라서 PET 필름에 ITO(Indium Tin Oxide) 박막이 증착된 상태에서 후속 열처리 공정을 실시하면, PET 필름이 팽창 또는 수축됨으로써 ITO 박막이 들뜨거나 크랙(Crack)이 발생하게 된다. 상술한 바와 같은 불량 현상을 방지하기 위하여 최근 1차 공정으로 투명기판을 미리 고온에 장시간 노출한 다음 후속 공정을 실시하는 방법이 사용되고 있다. 그러나 이러한 전처리 공정은 결국 터치스크린 제조시간의 지연으로 이어져 생산율을 저하시키는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제1,410,185호 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0096496호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기재; 및 유리, 실리콘 및 우레탄아크릴레이트를 포함하는 코팅층을 포함함으로써, 5H~10H의 경도를 가지며 플렉서블 터치스크린패널에 적용이 가능한 도전성 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 기재; 및 상기 기재 상에 형성되는 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 유리, 실리콘 및 우레탄아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 필름을 제공한다.

이때, 상기 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS) 및 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS)으로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것이 바람직하다.

또한, 상기 코팅층은 유리, 실리콘 및 우레탄아크릴레이트를 3:2:5 내지 4:1:5의 중량비로 포함하며, 실세스귀녹산 네트워크(silsesguinoxane network) 구조인 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 도전성 필름의 경도는 5H 내지 10H인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 도전성 필름은 기재 상에 유리, 실리콘 및 우레탄아크릴레이트를 포함하는 코팅층을 포함함으로써, 고경도를 가지며 이로 인하여 고경도 커버 시트로 적용될 수 있어 터치스크린용 유리기판 대체용으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 도전성 필름 상에 ITO 전극을 패터닝함으로써, 플렉서블 터치스크린패널을 제조할 수 있다.

이하, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 이해하고 과도한 실험 없이 본 발명을 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명을 설명하는데 있어서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다.

본 발명은 기재; 및 상기 기재 상에 형성되는 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 유리, 실리콘 및 우레탄아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 필름을 제공한다.

본 발명에 따른 도전성 필름을 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 도전성 필름은 기재를 포함한다.

이때, 상기 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS) 및 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 기재의 두께는 기계적인 강도를 고려하여 20nm 내지 1㎛로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 기재의 두께가 20nm 미만일 경우, 기계적인 강도가 부족하여 투명 도전성 필름 제조 시 다루기 어려우며, 기재의 두께가 1㎛를 초과할 경우, 터치 패널 등에 적용 시 타점 특성이 저하되고, 두꺼운 두께로 인해 투과율이 저하된다.

한편, 상기 코팅층은 유리, 실리콘 및 우레탄아크릴레이트를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 코팅층은 유리, 실리콘 및 우레탄아크릴레이트를 포함하며, 실세스귀녹산 네트워크(Silsesguinoxane network) 구조 물질인 것을 특징으로 한다.

상기 코팅층은 유리, 실리콘 및 우레탄아크릴레이트를 3:2:5 내지 4:1:5의 중량비로 포함하는 것이 바람직하며, 4:1:5의 중량비로 포함하는 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 상기 실세스귀녹산 네트워크(Silsesguinoxane network) 구조 물질은 일반적으로 유리와 같은 물질로 반경화 타입이며, 추후 다시 한번 경화를 시켜 탄성과 함께 경도를 지니는 물질을 의미한다.

상기 유리와 실리콘 및 우레탄아크릴레이트를 3:2:5 내지 4:1:5의 중량비로 블렌딩한 후, 50℃의 온도를 유지하여 중탕으로 1시간 동안 가온함으로써, 상기 실세스귀녹산 네트워크 구조 물질을 제조할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 촉매는 열과 백금 촉매를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 코팅층은 Silsesguinoxane network 구조 물질을 포함함으로써, 필름의 경도가 5H~10H로 유지될 수 있으며, 이로 인하여 고경도 커버 시트로 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 도전성 필름은 터치용 글래스로 대체 가능하며, 플렉서블 타입의 최외증 커버를 제조할 수도 있다.

한편, 본 발명은 상기 코팅층을 기재의 일면 또는 양면에 형성된 도전성 필름을 제공한다.

일례로, 상기 도전성 필름은 상기 코팅층을 포함하는데, 기재; 및 상기 기재의 한편 또는 양면에 전술한 코팅층을 포함한다.

이때, 상기 코팅층은 특별히 한정되지 않으나, 10 내지 200nm의 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 코팅층의 두께가 10nm 미만일 경우에는 코팅층의 두께를 균일하게 형성하기 힘들고, 투과율 향상 효과가 저하되며, 두께가 300nm를 초과할 경우에는 코팅성 불량을 초래할 수 있다.

본 발명에 따른 도전성 필름의 코팅층은 코팅 조성물을 통상적인 방법에 따라 코팅될 수 있다. 예를 들어, 스핀(spin) 코팅, 플로우(flow) 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 슬롯 다이(slot die) 코팅 및 롤(roll) 코팅 등의 다양한 코팅 방법을 사용할 수 있다.

상기 코팅층의 형성방법의 바람직한 일 실시 형태를 들면, 코팅 조성물을 기재 상에 도포한 후, 건조시키는 방법으로 코팅할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 도전성 필름 및 ITO층을 포함하는 터치스크린패널에 대해 설명한다.

상기 ITO층의 두께는 광투과도 및 전기전도도의 조화를 위해 약 200 내지 약 400 nm의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 ITO층의 두께가 200 nm 를 초과할 경우 광투과도가 저하될 수 있고, 이와 반대로 ITO층의 두께가 400 nm 미만이면 전기전도도 및 광투과도 향상 효과가 미흡할 수 있다.

상기 ITO층은 진공증착법 또는 이온프린팅법, APCVD, LPCVD 등으로 성막이 가능하다. 일례로 RF 스퍼터링, RF 마그네트론 스퍼터링, DC 스퍼터링, DC 마그네트론 스퍼터링, 유기금속화학증착법(MOCVD), 분자선 증착법(MBE), 레이저 펄스 증착법(PLD) 등의 방법에 의해서 ITO층을 증착할 수 있다.

ITO는 투명전극으로서 투과도 및 전기전도도가 뛰어난 물질이지만, 태양광의 난반사를 위하여 텍스쳐 구조(Textured)를 만들기 어려운 단점이 있어 태양전지에는 사용되지 않고 있다. 본 발명에서는 도전성 필름 상에 ITO층을 증착시켜 박막층을 도입한 후 ZnO층과 같은 도전성 박막을 증착시킨다. 그 후, 도전성 박막을 에칭하여 텍스쳐 구조를 만들어 빛의 산란을 유도한다.

따라서, 본 발명에 따른 도전성 필름 및 이의 제조방법은 상기한 것에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (4)

1. 기재; 및
   상기 기재 상에 형성되는 코팅층을 포함하고,
   상기 코팅층은 유리, 실리콘 및 우레탄아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 필름.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS) 및 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS)으로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 도전성 필름.
3. 제1항에 있어서,
   상기 코팅층은 유리, 실리콘 및 우레탄아크릴레이트를 3:2:5 내지 4:1:5의 중량비로 포함하며, 실세스귀녹산 네트워크(silsesguinoxane network) 구조인 것을 특징으로 하는 도전성 필름.
4. 제1항에 있어서,
   상기 도전성 필름의 경도는 5H 내지 10H인 것을 특징으로 하는 도전성 필름.