KR20160071652A

KR20160071652A - 터치스크린 구조 및 제조방법

Info

Publication number: KR20160071652A
Application number: KR1020140179070A
Authority: KR
Inventors: 전상수; 이태승
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2016-06-22
Also published as: DE102015208894A1; CN106201045A; US20160170514A1; JP2016114927A

Abstract

본 발명은 터치스크린 구조 및 제조방법에 관한 것으로서, 특히 상면 및 하면으로 빛 반사 방지가 가능한 터치패널부와; 상기 터치패널부와 공기층을 사이에 두고 하부에 위치하는 엘시디부로 구성되어, 눈부심방지필름에 고내구성 빛반사방지코팅 층을 형성하도록 하여 내스크래치, 내염수성, 내광성 등을 개선함으로써 터치스크린의 빛 반사율을 저감시켜 시인성을 향상시키고 이로 인해 상품성과 편의성을 향상시키는 동시에 눈부심을 방지하여 안전 주행이 가능하게 하는데 효과가 있도록 하는 것이다.

Description

터치스크린 구조 및 제조방법{Touch screen structure and manufacturing method thereof}

본 발명은 터치스크린 구조 및 제조방법에 관한 것으로서, 특히 터치스크린에서 눈부심 방지와 빛 반사 방지가 동시에 가능하게 하기 위한 터치스크린 구조 및 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 전자IT 산업의 발달로 자동차에 다양한 멀티미디어 기능의 요구가 점차 증가되고 있으며, 차량용 Audio-Video-Navi (AVN) 통합 모듈의 적용이 확대되고 있다. 또한 실내공간 활용 극대화를 위해 AVN에 터치스크린을 적용하고 화면이 점차 대형화 되고 있다.

이러한 차량 내 디스플레이 표면에 태양광 유입에 의한 반사 빛이 운전자에게 반사되어 시인성이 저하되는 문제가 지속적으로 발생하여 운전자 들의 불만이 점점 증가되고 있다. 디스플레이의 장착 각도 및 위치 변경, 백라이트 휘도 증대, 기능성 빛반사 방지 필름 적용 등 패키지 및 단품 성능 개선 방법이 적용 중이나 근본적인 해결이 이루어지지 않고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 디스플레이 표면에서 발생하는 외부광의 반사를 방지하는 방법으로 AG코팅 (Anti-Glare coating) 및 AR코팅 (Anti-Reflection coating) 방법이 있다. AG코팅은 투명 필름 상에 실리카 또는 고분자 비드를 표면에 코팅하여 미세한 요철을 형성하므로서 외부광을 산란시켜 직접 반사를 감소시켜 반사광을 줄이는 방식이다. 하지만 AG코팅이 과도할 경우 직접 반사는 감소하지만 헤이즈가 증가하여 백탁 또는 디스플레이의 선명감이 저하되는 단점이 있고 AG코팅이 부족할 경우 선명감은 증가하지만 거울효과로 인해 반사되는 사물이 디스플레이 표면에 비치는 역효과가 발생한다. 반면에 AR코팅은 표면에 고굴절율과 저굴절율 물질을 교대로 코팅하여 350~750nm의 다양한 파장대의 가시광선 반사광을 직접적으로 감소시키는 방법이다. AG코팅과 AR코팅을 동시에 적용하는 것이 디스플레이 빛 반사 저감에 가장 적합한 구조이나 AG코팅층 위에 얇은 두께로 AR코팅 층을 형성하는 것이 어렵고, 오히려 코팅 두께 불균일로 인한 표면 시인성 저하 문제가 지적되고 있다. 또한 AR코팅 층의 얇은 두께로 인하여 충분한 접착력 및 기계적 강도를 확보하기 어렵기 때문에 스크래치, 내화학성 (땀, 화장품, 클리너 등) 문제와 같은 외부 손상에 취약한 단점이 있다. 따라서 현재 터치스크린과 같은 구조의 디스플레이에서는 표면(상면)에 AG코팅(필름)을 적용하고 터치스크린 배면(하면)에 AR코팅(필름)을 적용하여 빛 반사 저감 구조를 대부분 실현하고 있다.

그러나 이러한 빛 반사는 굴절률이 서로 다른 매질의 계면에서 발생하므로 이와 같은 구조에서는 AR코팅층의 상위 매질부터 최상위 매질인 AG코팅층에서 발생하는 빛 반사 저감에는 한계가 있다.

특허 1 : 대한민국 공개특허 10-2014-0039399

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 터치스크린 구조 및 제조방법에 관한 것으로서, 특히 터치스크린에서 눈부심 방지와 빛 반사 방지가 동시에 가능하게 하기 위한 것을 목적으로 한다.

이러한 본 발명은 상면 및 하면으로 빛 반사 방지가 가능한 터치패널부와; 상기 터치패널부와 공기층을 사이에 두고 하부에 위치하는 엘시디부;를 포함함으로써 달성된다.

상기 터치패널부는 터치패널 상부에 구비되어 눈부심을 방지하는 눈부심방지필름과; 상기 눈부심방지필름 상부에 구비되어 빛 반사를 방지하는 제1빛반사방지코팅과; 상기 터치패널 하부에 구비되어 빛 반사를 방지하는 제2빛반사방지코팅;을 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 제1빛반사방지코팅 상부에는 지문발생을 방지하는 지문발생방지코팅이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 Al2O3와, TiO2와, SiO2를 다층 교대 증착하되, 터치패널에 눈부심방지필름을 증착시키며, 전면과 배면에 빛반사방지코팅을 다층에 실시하고, 증착 계면 간 아르곤 플라즈마 에칭을 실시하고, 상기 빛반사방지코팅 상면에 상기 빛반사방지코팅 층 보호 및 지문 오염 방지를 위해 지문발생방지코팅을 추가하도록 하는 것이 바람직하다.

증착온도는 60~100도로 설정하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 아르곤 플라즈마 에칭 시간은 30~60초로 설정하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 지문발생방지코팅은 플루오로카본계 실란을 증착하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 Al2O3를 최초로 증착하며, 최상위면에는 상기 지문발생방지코팅이 증착되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 지문발생방지코팅의 증착 코팅 두께는 200 내지 600 나노미터로 설정하도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 눈부심방지필름에 고내구성 빛반사방지코팅 층을 형성하도록 하여 내스크래치, 내염수성, 내광성 등을 개선함으로써 터치스크린의 빛 반사율을 저감시켜 시인성을 향상시키고 이로 인해 상품성과 편의성을 향상시키는 동시에 눈부심을 방지하여 안전 주행이 가능하게 하는데 효과가 있는 발명인 것이다.

도 1은 종래의 디스플레이 구조를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 디스플레이 구조를 도시하는 도면.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 터치스크린 구조는 도 2에 도시된 바와 같이, 빛 반사를 방지하는 터치패널부와, 터치패널부 하부에 공기층과 함께 위치하는 엘시디부를 포함한다.

터치패널부는 상면 및 하면으로의 빛 반사를 방지한다.

이때, 터치패널부는 터치패널 상부에 구비되어 눈부심을 방지하는 눈부심방지(AG:Anti Glare)필름과, 눈부심방지필름 상부에 구비되어 빛 반사를 방지하는 제1빛반사방지(AR:Anti Reflection)코팅과, 터치패널 하부에 구비되어 빛 반사를 방지하는 제2빛반사방지코팅으로 이루어진다.

또한, 엘시디부는 터치패널부와 공기층을 사이에 두고 하부에 위치하여 본 발명인 터치스크린 구조를 형성한다.

이때, 제1빛반사방지코팅 상부에는 지문발생을 방지하는 지문발생방지(AF:Anti Fingerprint)코팅이 형성되도록 하여 터치스크린에 지문 발생을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명은 터치스크린이 적용된 디스플레이의 빛 반사 저감을 실현할 수 있는 디스플레이 구조로, 눈부심방지필름 상에 빛반사방지코팅 증착 및 지문발생방지코팅 층을 증착하여 빛 반사와 지문발생 방지가 가능한 기술이다.

또한, 본 발명에서는 터치패널의 하면과 최상면 눈부심방지필름 상에 빛반사방지 다층박막을 증착하여 빛 반사를 최소화할 수 있는 터치패널 구조이다.

또한, 본 발명의 터치스크린 제조방법은 Al2O3와, TiO2와, SiO2를 다층 교대 증착하되, 터치패널에 눈부심방지필름을 증착시키며, 전면과 배면에 빛반사방지코팅을 다층에 실시하고, 증착 계면 간 아르곤 플라즈마 에칭을 실시하고, 빛반사방지코팅 상면에 빛반사방지코팅 층 보호 및 지문 오염 방지를 위해 지문발생방지코팅을 추가하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 진공 증착법 (electron beam- physical vapor deposition, EB-PVD)을 이용하여 빛반사방지 다층박막을 제조하였다. 증착 타겟은 굴절률이 서로 다른 SiO2 (굴절률 1.48), Al2O3 (굴절률 1.7), TiO2 (굴절률 2.3)를 사용하였으며 증착 두께와 구조를 조합하여 가시광선 영역의 넓은 파장대에서 빛 반사를 최소화할 수 있는 구조이다.

또한, 터치스크린의 특성상 사용자의 손으로 터치하여 신호를 입력하므로 땀, 화장품 등에 의한 기계적 내구성을 위하여 Cl- 이온의 증착 표면 흡착 및 계면 박리를 감소시켜 내염수성을 개선하기 위하여 Al2O3를 첫 번째 층으로 증착하였으며 증착층의 부착력 증대를 위하여 증착 온도를 60도에서 100도로 증가시키고 아르곤 플라즈마 에칭을 30~60초 정도 실시한다. 또한 빛반사방지 증착층을 보호하고 내지문 (anti-finger print, AF) 특성을 부여하기 위하여 플루오로카본계 실란 (fluorocarbon silane)을 증착하여 본 발명을 구성하였다.

한편, 본 발명에서는 [표 1]에 기재된 바와 같이 Al2O3를 최초로 증착하며, 최상위면에는 지문발생방지코팅이 증착되도록 한다.

순서	증착 Layer (두께, A)
순서	비교예1	비교예2	본 발명 실시예1
1	Al2O3(150)	TiO2(150)	Al2O3(150)
2	TiO2(150)	AR(빛반사방지) 에칭 30 sec	TiO2(150)
3	SiO2(378)	SiO2(378)	AR(빛반사방지) 에칭 40 sec
4	TiO2(371)	TiO2(371)	SiO2(378)
5	SiO2(724)	AR(빛반사방지) 에칭 30 sec	TiO2(371)
6	TiO2(371)	SiO2(724)	AR(빛반사방지) 에칭 40 sec
7	SiO2(724)	Al2O3(100)	SiO2(744)
8	AF(지문발생방지) (211)	AR(빛반사방지) 에칭 30 sec	Al2O3(100)
9		SiO2(120)	AR(빛반사방지) 에칭 40 sec
10		AF(지문발생방지) (255)	SiO2(60)
11			AR(빛반사방지) 에칭 40 sec
12			AF(지문발생방지) (267)
총두께	3079	2356	2487
비고	염수/UV조사에 의한 코팅층 박리	염수/UV조사에 의한 코팅층 박리	염수/UV조사에 의한 코팅층 영향 없음

이때, 지문발생방지코팅의 증착 코팅 두께는 200 내지 600 나노미터로 설정하도록 한다.

그 결과, 상면에 눈부심방지필름 위에 빛반사방지코팅과 지문발생방지코팅을 증착하고 하면에도 빛반사방지코팅을 증착하는 구조로 [표 2]에 기재된 바와 같이 종래에 비해 빛 반사율이 0.8%로 매우 낮아지며 투과율은 94.2%로 높아지게 된다.

비교	터치패널 구조		반사율(%)	헤이즈(%)	투과도(%)
비교예3	상면	표면처리없음	10.1	0.0	88.1
	하면	표면처리없음
비교예4	상면	AG(눈부심방지)필름	4.2	7.4	85.4
	하면	표면처리없음
비교예5	상면	AG(눈부심방지)필름	1.8	7.2	89.1
	하면	AG(눈부심방지)필름
본 발명 실시예2	상면	AG(눈부심방지)필름+본 발명 실시예1(AR+AF증착)	0.8	5.6	94.2
	하면	본 발명 실시예1(AR증착)

이때, 비교예3에서 터치패널 상/하면 무처리 시편의 헤이즈는 0이지만 직접 반사로 인하여 빛 반사율은 10.1%로 매우 높고, 비교예4에서 터치패널 상면에만 AG필름 처리된 시편은 헤이즈가 7.4%이고 반사율은 4.2%이지만 투과율이 매우 낮고, 비교예5에서 터치패널 상면에 AG필름, 하면에 AR필름을 적용한 구조로 일반적인 터치스크린의 빛 반사 저감 구조로 가장 많이 적용되고 있으며 반사율은 1.8%로 낮다.

그러나, 본 발명의 실시예2는 상면에 AG(눈부심방지)필름 위에 AR(빛반사방지)필름/AF(지문발생방지)필름을 증착하고 하면에도 AR(빛반사방지)필름을 증착하는 구조로 빛 반사율이 0.8%로 매우 낮으며 투과율도 94.2% 가장 높게 나타난다.

또한, [표 3]에 기재된 바와 같이 터치스크린의 반사율은 1.3%로 낮아지게 되고 정반사 기준 빛 반사 휘도 값 또한 13,000니트로 낮은 값을 나타내게 된다.

비교	터치패널 구조	반사율(%)	빛반사휘도(45도기준, nit)	화이트컬러휘도(nit)
비교예6	비교예3	10.5	65,780	408
비교예7	비교예4	4.4	29,830	426
비교예8	비교예5	1.9	19,560	462
본 발명 실시예3	본 발명 실시예2	1.3	13,000	472

이때, 비교예6에서 무처리 터치패널 적용의 경우 터치스크린 반사율과 정반사 기준 빛 반사 휘도가 매우 높고 투과도가 낮은 터치패널의 특성상 터치스크린으로 부터 표현되는 화이트 컬러의 휘도가 낮지만, 본 발명의 실시예3은 터치스크린의 반사율이 1.3%로 가장 낮고 정반사 기준 빛 반사 휘도 값 또한 13,000니트로 가장 낮은 값을 나타내게 된다.

또한 실시예2에서와 같이 투과율이 높아지므로 터치스크린으로부터 표현되는 화이트 컬러의 휘도 값이 높아지게 되어 빛 반사 저감 및 디스플레이의 선명감이 증대된다.

이처럼, 본 발명은 상하면 눈부심방지필름증착을 통하여 종래 대비 원가 절감을 약 10% 실현할 수 있으며, 눈부심방지 증착 층을 보호하고 내지문 특성을 부여하기 위하여 지문발생방지 층을 플루오로카본계 실란으로 추가 증착하여 내구성 및 내지문 특성을 향상시키게 된다.

또한, 종래의 빛반사방지필름 구조로는 최상면 빛반사방지 층을 구현하지 못한 것을 빛반사방지 증착 코팅으로 대체하여 터치스크린의 빛 반사율을 기존 1.9%에서 1.3%로 저감하였다.

또한, 본 발명의 기술이 적용된 터치스크린 디스플레이의 주간 태양광 하에서 시인성 감성 평가 결과 JURY 평가 단계를 2단계 향상시킬 수 있으며, 본원발명의 빛반사저감 코팅 구조는 차량용 터치스크린 AVN 시스템뿐만 아니라, 각종 표시 장치의 디스플레이 표면 및 전자/IT 산업에도 응용이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims

상면 및 하면으로 빛 반사 방지가 가능한 터치패널부와;
상기 터치패널부와 공기층을 사이에 두고 하부에 위치하는 엘시디부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 터치패널부는
터치패널 상부에 구비되어 눈부심을 방지하는 눈부심방지필름과;
상기 눈부심방지필름 상부에 구비되어 빛 반사를 방지하는 제1빛반사방지코팅과;
상기 터치패널 하부에 구비되어 빛 반사를 방지하는 제2빛반사방지코팅;을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 구조.
청구항 2에 있어서,
상기 제1빛반사방지코팅 상부에는 지문발생을 방지하는 지문발생방지코팅이 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 구조.
Al2O3와, TiO2와, SiO2를 다층 교대 증착하되, 터치패널에 눈부심방지필름을 증착시키며, 전면과 배면에 빛반사방지코팅을 다층에 실시하고, 증착 계면 간 아르곤 플라즈마 에칭을 실시하고, 상기 빛반사방지코팅 상면에 상기 빛반사방지코팅 층 보호 및 지문 오염 방지를 위해 지문발생방지코팅을 추가하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 제조방법.
청구항 4에 있어서
증착온도는 60~100도로 설정하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 제조방법.
청구항 4에 있어서
상기 아르곤 플라즈마 에칭 시간은 30~60초로 설정하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 제조방법.
청구항 4에 있어서
상기 지문발생방지코팅은 플루오로카본계 실란을 증착하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 제조방법.
청구항 4에 있어서
상기 Al2O3를 최초로 증착하며, 최상위면에는 상기 지문발생방지코팅이 증착되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 제조방법.
청구항 4에 있어서
상기 지문발생방지코팅의 증착 코팅 두께는 200 내지 600 나노미터로 설정하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 제조방법.