KR20160085036A - 필름 터치 센서 및 이를 포함하는 터치 스크린 패널 - Google Patents

필름 터치 센서 및 이를 포함하는 터치 스크린 패널 Download PDF

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KR20160085036A
KR20160085036A KR1020150001879A KR20150001879A KR20160085036A KR 20160085036 A KR20160085036 A KR 20160085036A KR 1020150001879 A KR1020150001879 A KR 1020150001879A KR 20150001879 A KR20150001879 A KR 20150001879A KR 20160085036 A KR20160085036 A KR 20160085036A
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김희봉
성준희
송인규
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 필름 터치 센서에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 터치 감지 패턴을 포함하는 터치 전극 플레이트, 상기 터치 전극 플레이트 상부에 형성되는 점착층, 및 상기 점착층 상부에 형성되는 기재 필름을 포함하며, 상기 터치 전극 플레이트의 압축 탄성률은 100 내지 6000MPa, 두께는 1 내지 40㎛이고, 상기 점착층의 인장 탄성률은 0.01 내지 10MPa, 두께는 5 내지 100㎛이고, 상기 기재 필름의 인장 탄성률은 50 내지 6000MPa, 두께는 20 내지 300㎛를 동시에 만족함으로써, 유연성과 내구성이 동시에 향상되어 플렉서블 디스플레이에 적용하기 적합하며, 캐리어 기판 상에 형성되어 캐리어 기판에서의 박리시 크랙이나 파단 등이 발생하지 않는 필름 터치 센서에 관한 것이다.

Description

필름 터치 센서 및 이를 포함하는 터치 스크린 패널{Film Touch Sensor and touch screen panel comprising the same}
본 발명은 필름 터치 센서 및 이를 포함하는 터치 스크린 패널에 관한 것이다.
터치입력방식이 차세대 입력방식으로 각광받으면서 좀더 다양한 전자기기에 터치입력방식을 도입하려는 시도들이 이루어지고 있으며, 따라서 다양한 환경에 적용할 수 있고 정확한 터치인식이 가능한 터치센서에 대한 연구개발도 활발히 이루어지고 있다.
예를 들어, 터치 방식의 디스플레이를 갖는 전자기기의 경우 초경량, 저전력을 달성하고 휴대성이 향상된 초박막의 유연성 디스플레이가 차세대 디스플레이로 주목 받으면서 이러한 디스플레이에 적용 가능한 터치센서의 개발이 요구되어 왔다.
유연성 디스플레이란 특성의 손실 없이 휘거나 구부리거나 말 수 있는 유연한 기판상에 제작된 디스플레이를 의미하며, 유연성 LCD, 유연성 OLED, 및 전자종이와 같은 형태로 기술개발이 진행중에 있다.
이러한 유연성 디스플레이에 터치입력방식을 적용하기 위해서는 휘어짐 및 복원력이 우수하고 유연성 및 신축성이 뛰어난 터치센서가 요구된다.
이와 같은 유연성 디스플레이 제조를 위한 필름 터치 센서에 관하여 투명 수지 기재 중에 매설된 배선을 포함하는 배선 기판이 제시되고 있다.
기판상에 금속배선을 형성하는 배선형성공정과, 상기 금속배선을 덮도록 투명 수지 용액을 도포 건조하여 투명 수지 기재를 형성하는 적층 공정 및 상기 기판으로부터 투명 수지 기재를 박리시키는 박리공정을 포함하는 것이다.
이와 같은 제조 방법에서는 박리공정을 원활하게 수행하기 위하여, 실리콘 수지나 불소수지와 같은 유기 박리재, 다이아몬드 라이크 카본(Diamond Like Carbon, DLC) 박막, 산화 지르코늄 박막 등의 무기 박리재를 기판의 표면에 미리 형성시키는 방법을 사용한다.
그러나, 기판으로부터 기재 및 금속 배선을 박리시킬 때, 배선 및 기재의 박리가 원활하게 진행되지 않아 기판 표면에 금속 배선 및 기재의 일부가 잔류하는 문제가 있으며, 박리재로 사용된 유기 물질이 배선 및 기재의 표면에 묻어나오는 문제가 있으며, 금속 배선이 형성된 층에 의해 각 층에 크랙이나 파단이 발생하는 등의 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-1191865호에서 제시되고 있는 방법은, 금속배선이 매립된 형태의 유연기판을 제조하는 단계에서 빛이나 용매에 의해 제거될 수 있는 희생층, 금속배선 및 고분자 물질(유연기판)을 기판상에 형성시킨 후, 빛이나 용매를 이용하여 희생층을 제거함으로써 금속배선 및 고분자 물질(유연기판)을 기판으로부터 박리시키는 기술을 개시하고 있다.
하지만, 이와 같은 방법은 대형 사이즈에서의 희생층 제거 공정이 어렵고, 고온공정이 불가능하여 다양한 필름기재를 사용할 수 없는 문제가 있다.
한국등록특허 제1191865호
본 발명은 유연성 및 내구성이 뛰어난 필름 터치 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 터치 감지 패턴을 포함하는 터치 전극 플레이트, 상기 터치 전극 플레이트 상부에 형성되는 점착층, 및 상기 점착층 상부에 형성되는 기재 필름을 포함하며,
상기 터치 전극 플레이트의 압축 탄성률은 100 내지 6000MPa, 두께는 1 내지 40㎛이고,
상기 점착층의 인장 탄성률은 0.01 내지 10MPa, 두께는 5 내지 100㎛이고,
상기 기재 필름의 인장 탄성률은 50 내지 6000MPa, 두께는 20 내지 300㎛인, 필름 터치 센서.
2. 위 1에 있어서, 상기 필름 터치 센서의 두께는 20 내지 500㎛인, 필름 터치 센서.
3. 위 1에 있어서, 상기 필름 터치 센서는 캐리어 기판에 상기 터치 전극 플레이트부터 점착층 및 기재 필름이 순차적으로 형성된 후, 캐리어 기판으로부터 박리된 것인, 필름 터치 센서.
4. 위 3에 있어서, 상기 터치 전극 플레이트는 하기 수학식 1을 만족하는, 필름 터치 센서:
[수학식 1]
임계변형률(A) > 박리변형률(B)
(식 중에서,
Figure pat00001
이고,
Figure pat00002
이며,
Figure pat00003
이고,
ds1, ds2: 기재 필름 두께(mm),
Figure pat00004
: 기재 필름 환원탄성률(N/mm2), ES1, ES2: 기재 필름 탄성률(N/mm2), vs1, vs2: 기재 필름 쁘아송비, db1, db2: 점착층 두께(mm),
Figure pat00005
: 점착층 환원탄성률(N/mm2), Eb1, Eb2: 점착층 탄성률(N/mm2), vb1, vb2: 점착층 쁘아송비, df: 플레이트층 두께(mm),
Figure pat00006
: 플레이트층 환원탄성률(N/mm2), Ef: 플레이트층 탄성률(N/mm2), vf: 플레이트층 쁘아송비이고,
Rc: 크랙반경(mm)이며,
Sb: 필름 터치 센서의 굽힘강성(N*mm2), b: 필름 터치 센서를 캐리어 기판으로부터 박리시의 박리폭(mm), wadh: 캐리어 기판과 플레이트 사이의 열역학적 접착일(N/mm),
Figure pat00007
: 캐리어 기판 표면에너지(분산성분),
Figure pat00008
: 플레이트층 표면에너지(분산성분),
Figure pat00009
: 캐리어 기판 표면에너지(극성성분),
Figure pat00010
: 플레이트층 표면에너지(극성성분)임).
5. 위 1에 있어서, 상기 터치 전극 플레이트는 상기 점착층 측에서부터 터치 감지 패턴층, 보호층 및 분리층이 순차로 배치되는, 필름 터치 센서.
6. 위 1 있어서, 상기 터치 전극 플레이트는 상기 점착층 측에서부터 제1 보호층, 터치 감지 패턴층, 제2 보호층, 및 분리층이 순차로 배치되는, 필름 터치 센서.
7. 위 1에 있어서, 상기 터치 전극 플레이트는 금속산화물류, 금속류, 금속 나노와이어, 탄소계 물질류 및 전도성 고분자 물질류로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재료로 형성된 터치 전극 패턴을 포함하는, 필름 터치 센서.
8. 위 1에 있어서, 상기 기재 필름은 폴리에틸렌에테르프탈레이트(polyethyleneetherphthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에테르술폰산(polyethersulfonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(Polyethertherketone), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate), 트리아세틸 셀룰로오스(Triacetyl Cellulose), 사이클로 올레핀 폴리머(Cyclo-olefin Polymer), 아라미드(Aramide), 에프알피(FRP), 폴리우레탄(polyurethane) 폴리비닐알콜(Polyvinylalcohol) 및 폴리아크릴레이트(polyacrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 필름 터치 센서.
9. 위 1 내지 8 중 어느 한 항에 따른 필름 터치 센서를 구비하는, 터치 스크린 패널
10. 위 9의 터치 스크린 패널을 구비하는, 화상표시장치.
본 발명의 필름 터치 센서는 각 층이 적정 탄성률 및 두께를 만족함으로써, 유연성 및 내구성이 매우 뛰어나, 플렉서블 디스플레이에 적용되기 적합하다.
본 발명의 필름 터치 센서는 캐리어 기판 상에 형성되어 캐리어 기판으로부터의 박리 되는 경우, 충분한 유연성 및 내구성을 가지므로 크랙이나 파단이 발생하지 않는다.
도 1은 본 발명애 따른 터치 전극 플레이트의 박리변형률(B)의 변수 중 휨반경(Rp)을 나타낸 것이다.
본 발명은 필름 터치 센서에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 터치 감지 패턴을 포함하는 터치 전극 플레이트, 상기 터치 전극 플레이트 상부에 형성되는 점착층, 및 상기 점착층 상부에 형성되는 기재 필름을 포함하며, 상기 터치 전극 플레이트의 압축 탄성률은 100 내지 6000MPa, 두께는 1 내지 40㎛이고, 상기 점착층의 인장 탄성률은 0.01 내지 10MPa, 두께는 5 내지 100㎛이고, 상기 기재 필름의 인장 탄성률은 50 내지 6000MPa, 두께는 20 내지 300㎛를 동시에 만족함으로써, 유연성과 내구성이 동시에 향상되어 플렉서블 디스플레이에 적용하기 적합하며, 캐리어 기판 상에 형성되어 캐리어 기판에서의 박리시 크랙이나 파단 등이 발생하지 않는 필름 터치 센서에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 필름 터치 센서는 터치 감지 패턴을 포함하는 터치 전극 플레이트, 점착층 및 기재 필름을 포함한다.
통상적으로, 터치 감지 패턴은 금속성 재료 또는 경화성 고분자 재료로 형성되는 바, 재료 자체에 유연성이 부족하여, 휘거나 구부러지는 플렉서블 디스플레이에 적용하는 경우 패턴 자체가 영구 변형되거나 상부층 또는 하부층에 크랙을 유발하는 등의 문제가 있었다.
이에, 본 발명에 따른 필름 터치 센서는 각 층의 탄성률 및 두께를 특정 범위로 제어함으로써, 유연성을 확보함과 동시에 휘거나 구부리는 경우에도 크랙, 파단 등을 일으키지 않는 우수한 내구성을 구현할 수 있게 하였다. 또한, 본 발명에 따른 필름 터치 센서는 캐리어 기판 상에 상기 터치 전극 플레이트, 점착층, 기재 필름을 적층한 뒤, 상기 적층물들을 캐리어 기판으로부터 박리하는 공정으로 제조되게 되는데, 전술한 탄성률 및 두께 범위를 만족함으로써, 상기 박리 공정에서도 크랙, 파단 등을 유발하지 않는다.
본 발명에서 각 층의 탄성률은 각 층의 두께, 각 층을 형성하는 성분, 함량 및 각 층의 공정 조건 등에 의해 조절될 수 있다.
터치 전극 플레이트
본 발명의 터치 전극 플레이트는 터치 감지 패턴을 포함하는 것으로서, 100 내지 6000MPa의 압축 탄성률 가지며, 동시에 1 내지 40㎛의 두께를 가진다. 상기 물성을 만족하는 경우, 후술하는 점착층 및 기재 필름과의 상호 작용을 통해, 필름을 휘거나 구부리는 경우에도 크랙이나 파단을 발생시키지 않아, 플렉서블 디스플레이에 적용하기에 매우 적합하다.
본 발명의 터치 전극 플레이트의 압축 탄성률이 100MPa 미만인 경우, 취급시 눌림 등의 변형이 크게 발생하여 크랙이 쉽게 발생할 수 있고, 6000MPa을 초과하는 경우에는, brittle 해져서 휨 발생시 낮은 변형률에도 크랙이 쉽게 발생할 수 있다.
본 발명의 터치 전극 플레이트의 두께가 1㎛ 미만인 경우, 굽힘 강성이 낮아 변형시 크랙이 발생하기 쉬우며, 40㎛을 초과하는 경우, 동일한 굽힘에 대한 최외각층의 변형이 커지므로 역시 크랙이 발생하기 쉽다.
상기 터치 전극 플레이트의 압축 탄성률은 바람직하게는 500 내지 5000MPa일 수 있으며, 두께는 바람직하게는 1.5 내지 20㎛일 수 있다. 상기 범위의 탄성률과 두께를 만족하는 경우, 전술한 효과를 더욱 향상시킬 수 있으며, 제품에 적용시 가공성이 더욱 향상되는 것으로 판단된다.
상기 터치 감지 패턴은 전자 기기에 적용시 전극 역할을 수행하는 것으로서, 적용되는 전자 기기의 요구에 따라 적절한 모양으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치 스크린 패널에 적용되는 경우, x좌표를 감지하는 전극 패턴과 y좌표를 감지하는 전극 패턴의 2종류 전극 패턴으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 터치 감지 패턴을 형성하기 위한 재료는 특별히 한정되지 않으나, 적정 전도성을 가지는 화합물로서, 금속산화물류, 금속류, 금속 나노와이어, 탄소계 물질류, 전도성 고분자 물질류 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
보다 구체적으로는, 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO), 플로린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)로 이루어진 군에서 선택된 금속산화물류; 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 및 APC로 이루어진 군에서 선택된 금속류; 금, 은, 구리 및 납으로 이루어진 군에서 선택된 금속의 나노와이어; 탄소나노튜브(CNT) 및 그래핀 (graphene)으로 이루어진 군에서 선택된 탄소계 물질류; 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT) 및 폴리아닐린(PANI)으로 이루어진 군에서 선택된 전도성 고분자 물질류 등을 들 수 있다.
상기 터치 감지 패턴의 단위 패턴들은 서로 독립적으로 예컨대 3각형, 4각형, 5각형, 6각형 또는 7각형 이상의 다각형 패턴일 수 있다.
또한, 상기 터치 감지 패턴은 규칙 패턴일 수 있다. 규칙 패턴이란, 패턴의 형태가 규칙성을 갖는 것을 의미한다. 예컨대, 단위 패턴들은 서로 독립적으로 직사각형 또는 정사각형과 같은 메쉬 형태나, 육각형과 같은 형태의 패턴을 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 감지 패턴은 규칙 패턴일 수 있다. 불규칙 패턴이란 패턴의 형태가 규칙성을 갖지 아니한 것을 의미한다.
상기 터치 감지 패턴이 금속 나노와이어, 탄소계 물질류, 고분자 물질류 등의 재료로 형성된 경우, 터치 감지 패턴은 망상 구조를 가질 수 있다. 망상 구조를 갖는 경우, 서로 접촉하여 인접하는 패턴들에 순차적으로 신호가 전달되므로, 높은 감도를 갖는 패턴을 실현할 수 있다.
상기 터치 감지 패턴은 당 분야에서 통상적으로 수행되는 방법에 의해 형성될 수 있으며, 예를 들어, 기재(후술하는 분리층 등) 상에 전도성 화합물을 도포하여 성막하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 성막 단계는 물리적 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적 증착법(Chemical VaporDeposition, CVD)등 다양한 박막 증착 기술에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 물리적 증착법의 한 예인 반응성 스퍼터링(reactive sputtering)에 의하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 목적하는 패턴을 형성하기 위하여, 전도성 화합물막 상면에 포토레지스트층을 형성하는 단계를 수행할 수 있다.
포토레지스트층을 형성하기 위한 감광성 수지 조성물은 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 감광성 수지 조성물이 사용될 수 있다.
상기 감광성 수지 조성물을 상기 전도성 화합물로 이루어진 막 상에 도포한 후 가열건조함으로써 용매 등의 휘발 성분을 제거하여 평활한 포토레지스트층을 얻는다.
이렇게 하여 얻어진 포토레지스트층에 목적으로 하는 패턴을 형성하기 위한 마스크를 통해 자외선을 조사한다(노광). 이 때, 노광부 전체에 균일하게 평행 광선이 조사되고, 또한 마스크와 기판의 정확한 위치 맞춤이 실시되도록, 마스크 얼라이너나 스테퍼 등의 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 자외선을 조사하면, 자외선이 조사된 부위의 경화가 이루어진다.
상기 자외선으로는 g선(파장: 436㎚), h선, i선(파장: 365㎚) 등을 사용할 수 있다. 자외선의 조사량은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있는 것이며, 본 발명은 이를 한정하지는 않는다.
경화가 종료된 포토레지스트층을 현상액에 접촉시켜 비노광부를 용해시켜 현상하면 목적으로 하는 패턴을 얻을 수 있다.
상기 현상 방법은, 액첨가법, 디핑법, 스프레이법 등의 어느 것이어도 된다. 또한 현상시에 기판을 임의의 각도로 기울여도 된다.
상기 현상액은 통상 알칼리성 화합물과 계면 활성제를 함유하는 수용액이며, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.
이 후, 상기 포토레지스트 패턴에 따라 터치 감지 패턴을 형성하기 위하여 식각 공정을 수행할 수 있다.
상기 식각 공정에 사용되는 식각액 조성물은 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 식각액 조성물이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 과산화수소계 식각액 조성물이 사용될 수 있다.
식각 공정을 통해, 목적하는 모양의 터치 감지 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 터치 전극 플레이트는 점착층측에서부터 터치 감지 패턴층, 보호층 및 분리층이 순차로 배치되는 것일 수 있으며, 또는 점착층측에서부터 제1 보호층, 터치 감지 패턴층, 제2 보호층 및 분리층이 순차로 배치된 것일 수 있다. 여기서 상기 터치 감지 패턴층에 터치 감지 패턴이 포함되는 것이다.
상기와 같은 구조의 터치 전극 플레이트가 적용되는 경우, 분리층이 가장 하부에 배치되게 되어 캐리어 기판으로부터의 박리가 더욱 용이한 것으로 판단된다.
본 발명에서 "하부" 란, 해당 부재를 기준으로 캐리어 기판이 부착되는 측을 의미하며, "상부"란 해당 부재를 기준으로 상기 캐리어 기판이 부착되는 측의 반대편을 의미한다.
상기 분리층은 필름 제조시에 캐리어 기판 상에 형성되어, 상부 적층 공정이 완료된 뒤, 캐리어 기판으로부터 상부 적층물을 용이하게 박리하기 위해 형성되는 층이며, 또한, 상부 터치 감지 패턴을 피복하여 감지 패턴을 보호하는 역할도 수행한다.
상기 분리층은 캐리어 기판으로부터 용이하게 분리 가능한 소재라면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 고분자 유기막일 수 있으며, 구체적으로, 폴리이미드(polyimide)계 고분자, 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol)계 고분자, 폴리아믹산(polyamic acid)계 고분자, 폴리아미드(polyamide)계 고분자, 폴리에틸렌(polyethylene)계 고분자, 폴리스타일렌(polystylene)계 고분자, 폴리노보넨(polynorbornene)계 고분자, 페닐말레이미드 공중합체(phenylmaleimide copolymer)계 고분자, 폴리아조벤젠(polyazobenzene)계 고분자, 폴리페닐렌프탈아미드(polyphenylenephthalamide)계 고분자, 폴리에스테르(polyester)계 고분자, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)계 고분자, 폴리아릴레이트(polyarylate)계 고분자, 신나메이트(cinnamate)계 고분자, 쿠마린(coumarin)계 고분자, 프탈리미딘(phthalimidine)계 고분자, 칼콘(chalcone)계 고분자, 방향족 아세틸렌계 고분자 등의 고분자로 제조된 것일 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 터치 감지 패턴층은 센싱 전극 및 패드 전극을 포함하는 것일 수 있으며, 센싱 전극은 터치 감지 패턴을 포함하는 것으로서, 필름 터치 센서에서 터치가 수행되는 표시부에 대응되는 영역을 의미하고, 패드 전극은 패드부에 대응되는 영역을 의미한다.
상기 보호층(제1 보호층, 제2 보호층)은 터치 감지 패턴들을 절연시키기 위해 각 패턴들을 덮도록 형성된다.
상기 보호층은 당 분야에서 알려진 절연 소재가 제한 없이 적용될 수 있으며, 예를 들면, 실리콘 산화물과 같은 금속 산화물이나 아크릴계 수지를 포함하는 감광성 수지 조성물 혹은 열경화성 수지 조성물을 사용하여 필요한 패턴으로 형성될 수 있다.
점착층
본 발명의 점착층은 상기 터치 감지 플레이트와 기재 필름 사이에 형성되어 두 층을 접합시키는 역할을 하는 것으로서, 0.01 내지 10MPa의 인장 탄성률 가지며, 동시에 5 내지 100㎛의 두께를 가진다. 상기 물성을 만족하는 경우, 하부 터치 감지 플레이트층 및 상부 기재 필름과의 상호 작용을 통해, 필름을 휘거나 구부리는 경우에도 크랙이나 파단을 발생시키지 않아, 플렉서블 디스플레이에 적용하기에 매우 적합하다.
본 발명의 점착층의 인장 탄성률이 0.01MPa 미만인 경우, 응집력이 너무 작아서 고온/고습 내구성 평가시 기재 변형에 의한 점착층 응집파괴 및 그로 인한 기포가 발생할 수 있고, 끈적임이 커서 기재 필름 등을 박리하는 경우 잔사가 발생할 수 있으며, 또한 터치 센서의 가공 공정 중에 적층체 끝단에서 점착층이 빠져나오는 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 10MPa을 초과하는 경우, 점착 능력이 저하되어, 신뢰성 평가시 계면에 기포 등이 발생할 수 있다.
본 발명의 점착층의 두께가 5㎛미만인 경우, 점착력이 낮아져 신뢰성 평가시에 기포가 발생할 수 있으며, 100㎛을 초과하는 경우, 휨발생시 터치 감지 플레이트의 크랙을 발생시키는 문제가 있다.
상기 점착층의 인장 탄성률은 바람직하게는 0.1 내지 3MPa일 수 있으며, 두께는 바람직하게는 10 내지 50㎛일 수 있다. 상기 범위의 탄성률과 두께를 만족하는 경우, 전술한 효과를 더욱 향상시킬 수 있으며, 제품에 적용시 가공성이 더욱 향상되는 것으로 판단된다.
상기 점착층은 전술한 물성을 만족하는 것이라면, 당 분야에서 알려진 점착 소재가 제한 없이 적용될 수 있으며, 예를 들면, 아크릴계 공중합체, 가교제 및 실란 커플링제를 포함하는 점착제 조성물로 형성된 것일 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 아크릴계 공중합체는 (메타)아크릴레이트 단량체 및 비닐기를 갖는 이온성 단량체를 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, (메타)아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 의미한다.
상기 (메타)아크릴레이트 단량체로는 n-부틸(메타)아크릴레이트, 2-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 노닐(메타)아크릴레이트, 데실(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이들 중에서 n-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 또는 이들의 혼합물이 바람직하다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 비닐기를 갖는 이온성 단량체는 (메타)아크릴레이트 단량체 100중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부를 함유하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하기로는 0.5 내지 5중량부인 것이 좋다. 함량이 0.1중량부 미만이면 대전방지제의 상용성 향상 효과가 불충분하여 내구성 확보가 곤란할 수 있으며 10중량부를 초과하는 경우에는 친수성이 지나치게 높아져서 내습열성 확보가 곤란할 수 있다.
본 발명의 아크릴계 공중합체는 상기 비닐기를 갖는 이온성 단량체 이외에 가교 가능한 관능기를 갖는 중합성 단량체를 추가로 함유할 수 있다. 상기 가교 가능한 관능기를 갖는 중합성 단량체는 화학 결합에 의해 점착제 조성물의 응집력 또는 점착 강도를 보강하여 내구성과 절단성을 부여할 수 있는 것으로 수소이온(H+)을 발생시키지 않는 성분을 사용한다.
상기 가교 가능한 관능기를 갖는 중합성 단량체는 예컨대 히드록시기를 갖는 단량체, 아미드기를 갖는 단량체, 3차 아민기를 갖는 단량체 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
히드록시기를 갖는 단량체로는 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 알킬렌기의 탄소수가 2-4인 히드록시알킬렌글리콜(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸비닐에테르, 5-히드록시펜틸비닐에테르, 6-히드록시헥실비닐에테르, 7-히드록시헵틸비닐에테르, 8-히드록시옥틸비닐에테르, 9-히드록시노닐비닐에테르, 및 10-히드록시데실비닐에테르 등을 들 수 있으며, 이들 중에서 4-히드록시부틸비닐에테르가 바람직하다.
아미드기를 갖는 단량체로는 (메타)아크릴아미드, N-이소프로필아크릴아미드, N-3차부틸아크릴아미드, 3-히드록시프로필(메타)아크릴아미드, 4-히드록시부틸(메타)아크릴아미드, 6-히드록시헥실(메타)아크릴아미드, 8-히드록시옥틸(메타)아크릴아미드, 및 2-히드록시에틸헥실(메타)아크릴아미드 등을 들 수 있으며, 이들 중에서 (메타)아크릴아미드가 바람직하다.
3차 아민기를 갖는 단량체로는 N,N-(디메틸아미노)에틸(메타)아크릴레이트, N,N-(디에틸아미노)에틸(메타)아크릴레이트, 및 N,N-(디메틸아미노)프로필(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
이러한 가교 가능한 관능기를 갖는 중합성 단량체는 탄소수 1-12의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴레이트 단량체 100중량부에 대하여 0.05 내지 10중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 8중량부인 것이 좋다. 함량이 0.05중량부 미만인 경우 점착제의 응집력이 작아지게 되어 내구성이 저하될 수 있으며, 10중량부 초과인 경우 높은 겔분율에 의해 점착력이 떨어지고 내구성에 문제를 야기할 수 있다.
또한, 본 발명의 아크릴계 공중합체는 상기 단량체들 이외에 다른 중합성 단량체를 점착력을 저하시키지 않는 범위, 예컨대 총량에 대하여 10중량부 이하로 더 함유할 수 있다.
공중합체의 제조방법은 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 괴상중합, 용액중합, 유화중합 또는 현탁중합 등의 방법을 이용하여 제조할 수 있으며, 용액중합이 바람직하다. 또한, 중합 시 통상 사용되는 용매, 중합개시제, 분자량 제어를 위한 연쇄이동제 등을 사용할 수 있다.
아크릴계 공중합체는 겔투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography, GPC)에 의해 측정된 중량평균분자량(폴리스티렌 환산, Mw)이 5만 내지 200만인 것이 바람직하며, 보다 바람직하기로는 40만 내지 200만인 것이 좋다. 중량평균분자량이 5만 미만인 경우 공중합체 간의 응집력이 부족하여 점착 내구성에 문제를 야기할 수 있고, 200만 초과인 경우 도공 시 공정성을 확보하기 위하여 다량의 희석 용매를 필요로 할 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 가교제는 적정 가교도로 점착층이 전술한 완화 탄성률 변화율을 만족시킬 수 있게 하는 성분으로서, 예를 들어, 이소시아네이트계, 에폭시계, 멜라민계, 과산화물계, 금속킬레이트계, 옥사졸린계 가교제 등을 사용할 수 있고, 아크릴계 공중합체와 가교를 형성하여 적절한 점탄성을 구현하는는 측면에서 바람직하게는 이소시아네이트계, 금속킬레이트계를 사용하는 것이 좋다.
상기 이소시아네이트계는 톨릴렌디이소시아네이트, 자일렌디이소시아네이트, 2,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 테트라메틸자일렌디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트 등의 디이소시아네이트화합물; 트리메틸올프로판 등의 다가 알콜계 화합물 1몰에 디이소시아네이트 화합물 3몰을 반응시킨 부가체, 디이소시아네이트 화합물 3몰을 자기 축합시킨 이소시아누레이트체, 디이소시아네이트 화합물 3몰 중 2몰로부터 얻어지는 디이소시아네이트 우레아에 나머지 1몰의 디이소시아네이트가 축합된 뷰렛체, 트리페닐메탄트리이소시아네이트, 메틸렌비스트리이소시아네이트 등의 3개의 관능기를 함유하는 다관능 이소시아네이트 화합물 등을 들 수 있다.
상기 에폭시계는 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 디에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 트리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 폴리테트라메틸렌글리콜디글리시딜에테르, 글리세롤디글리시딜에테르, 글리세롤트리글리시딜에테르, 디글리세롤폴리글리시딜에테르, 폴리글리세롤폴리글리시딜에테르, 레졸신디글리시딜에테르, 2,2-디브로모네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, 펜타에리트리톨폴리글리시딜에테르, 소르비톨폴리글리시딜에테르, 아디핀산디글리시딜에스테르, 프탈산디글리시딜에스테르, 트리스(글리시딜)이소시아누레이트, 트리스(글리시독시에틸)이소시아누레이트, 1,3-비스(N,N-글리시딜아미노메틸)시클로헥산, N,N,N',N'-테트라글리시딜-m-자일릴렌디아민 등을 들 수 있다.
상기 금속킬레이트계로는 알루미늄(Al), 철(Fe), 아연(Zn), 주석(Sn), 티탄, 안티몬(Sb), 마그네슘(Mg) 및 바나듐(Va)과 같은 다가 금속에 아세틸 아세톤 또는 아세토 초산 에틸 등이 배위하고 있는 화합물 등을 들 수 있다.
상기 멜라민계로는 헥사메티롤멜라민, 헥사메톡시메틸멜라민, 헥사부톡시메틸멜라민 등을 들 수 있다.
기재 필름
본 발명의 기재 필름은 상기 점착층 상부에 형성되는 것으로서, 50 내지 6000MPa의 인장 탄성률 가지며, 동시에 20 내지 300㎛의 두께를 가진다. 상기 물성을 만족하는 경우, 하부 점착층 및 터치 감지 플레이트와의 상호 작용을 통해, 필름을 휘거나 구부리는 경우에도 크랙이나 파단을 발생시키지 않아, 플렉서블 디스플레이에 적용하기에 매우 적합하다.
본 발명의 기재 필름의 인장 탄성률이 50MPa 미만인 경우, 필름 터치 센서를 제품에 적용하기 위해 후가공시 취급상 눌림에 의한 크랙이 발생하기 쉽고, 6000MPa을 초과하는 경우, 유연성이 저하되어 플렉서블 디스플레이에 적용이 어렵다.
본 발명의 기재 필름의 두께가 20㎛ 미만인 경우, 굽힘 강성이 낮아 캐리어 기판으로부터 박리시에 박리반경이 작아져 터치 감지 플레이트에 크랙이 발생하기 쉬우며, 300㎛을 초과하는 경우, 유연성이 저하되어 플렉서블 디스플레이에 적용이 어렵다.
상기 기재 필름의 인장 탄성률은 바람직하게는 500 내지 5000MPa일 수 있으며, 두께는 바람직하게는 30 내지 200㎛일 수 있다. 상기 범위의 탄성률과 두께를 만족하는 경우, 전술한 효과를 더욱 향상시킬 수 있으며, 제품에 적용시 가공성이 더욱 향상되는 것으로 판단된다.
본 발명의 기재 필름은 전술한 물성을 만족하는 것이라면, 당 분야에서 알려진 소재가 제한 없이 적용될 수 있으며, 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등에서 우수한 필름이 사용될 수 있다. 구체적인 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 이용할 수도 있다. 이러한, 기재 필름은 필요에 따라 1종 이상의 첨가제가 함유된 것일 수도 있다. 첨가제로는, 예컨대 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다. 또한, 필요에 따라 상기 기재 필름은 표면 처리된 것일 수 있다. 이러한 표면 처리로는 플라즈마 처리, 코로나 처리, 프라이머 처리 등의 건식 처리, 검화 처리를 포함하는 알칼리 처리 등의 화학 처리 등을 들 수 있다.
본 발명의 기재 필름은 터치 센서 구성으로 전자 기기에 일체로 적용되는 것일 수도 있으나, 박리 후 하부 점착층을 통해 터치 센서를 전자기기의 다른 부품에 접합하기 위한 이형 필름일 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필름 터치 센서는 캐리어 기판에 상기 터치 전극 플레이트부터, 점착층 및 기재 필름이 순차적으로 형성된 후, 캐리어 기판으로부터 박리된 것일 수 있다. 이 경우, 상기 터치 전극 플레이트가 분리층의 구성을 포함하는 경우, 캐리어 기판으로부터의 박리가 보다 용이할 수 있다.
본 발명에 따른 필름 터치 센서는 하기 수학식 1을 만족하는 것일 수 있으며, 이 경우, 유연성과 내구성이 모두 향상되어, 캐리어 기판에서의 박리시 크랙이나 파단 등이 발생하지 않아, 플렉서블 디스프레이에 적용시 제품의 물성을 더욱 향상시킬 수 있다.
[수학식 1]
임계변형률(A) > 박리변형률(B)
(식 중에서,
Figure pat00011
이고,
Figure pat00012
이며,
Figure pat00013
이고,
ds1, ds2: 기재 필름 두께(mm),
Figure pat00014
: 기재 필름 환원탄성률(N/mm2), ES1, ES2: 기재 필름 탄성률(N/mm2), vs1, vs2: 기재 필름 쁘아송비, db1, db2: 점착층 두께(mm),
Figure pat00015
: 점착층 환원탄성률(N/mm2), Eb1, Eb2: 점착층 탄성률(N/mm2), vb1, vb2: 점착층 쁘아송비, df: 플레이트층 두께(mm),
Figure pat00016
: 플레이트층 환원탄성률(N/mm2), Ef: 플레이트층 탄성률(N/mm2), vf: 플레이트층 쁘아송비이고,
Rc: 크랙반경(mm)이며,
Sb: 필름 터치 센서의 굽힘강성(N*mm2), b: 필름 터치 센서를 캐리어 기판으로부터 박리시의 박리폭(mm), wadh: 캐리어 기판과 플레이트 사이의 열역학적 접착일(N/mm),
Figure pat00017
: 캐리어 기판 표면에너지(분산성분),
Figure pat00018
: 플레이트층 표면에너지(분산성분),
Figure pat00019
: 캐리어 기판 표면에너지(극성성분),
Figure pat00020
: 플레이트층 표면에너지(극성성분)임).
상기 수학식 1에서, 표면에너지의 분산성분과 극성성분의 값은 물과 di-iodomethane에 대한 접촉각을 각각 측정한 후 Owen, Wendt, Rabel and Kaelble (OWRK) Method에 의해 계산되는 값이다.
상기 수학식 1에서, 임계변형률(A)이란, 터치 전극 플레이트의 고유한 물성으로 캐리어 기판으로부터 박리된 이후, 필름 터치 센서에 휨 변형을 가했을 때, 크랙이 발생하기 시작하는 시점의 변형률을 의미하는 것이며, 박리변형률(B)이란, 캐리어 기판으로부터 박리시에 발생되는 변형률을 의미한다.
따라서, 상기 임계변형률(A)의 측정시, 점착층 및 기재 필름은 본 발명의 범위를 벗어나는 경우라도 무관하므로, 상기 식 중에서 ds1 및 ds2,
Figure pat00021
및
Figure pat00022
, ES1 및 ES2, vs1 및 vs2, db1 및 db2,
Figure pat00023
및
Figure pat00024
, Eb1 및 Eb2, vb1 및 vb2는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 즉, ds1,
Figure pat00025
, ES1, vs1, db1,
Figure pat00026
, Eb1, vb1 는 본 발명에 따른 점착층 및 기재 필름에 대한 변수로 제한되지 않는다.
상기 임계변형률(A)에서 크랙반경(Rc)이란, 캐리어 기판으로부터 박리된 필름 터치 센서를 소정 반경을 가지는 만드렐 봉에 감아 크랙이 발생하는 반경을 측정한 것이다. 상기 박리변형률(B)은 임계변형률(A)의 크랙반경(Rc)에 휨반경(RP)을 적용한 것으로서, 상기 박리변형률(B)은 하기 수학식 2로서 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00027
Figure pat00028
.
상기 식 중에서, 휨반경(RP)이란, 상기 터치 센서를 캐리어 기판으로부터 박리하기 위해 가해주는 휨의 반경을 의미한다(도 1 참조).
본 발명에 따른 필름 터치 센서는 전술한 물성을 만족하는 것으로서, 모든 구성을 합친 전체 두께가 20 내지 500㎛일 수 있으며, 바람직하게는 50 내지 300㎛일 수 있다. 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 플렉서블 디스플레이에 적용되기 적합한 유연성 및 내구성을 구현할 수 있으며, 제품에 적용시 가공성이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명은 상기 필름 터치 센서를 구비하는 터치 스크린 패널에 관한 것으로서, 유연성 및 내구성이 뛰어나 플렉서블 디스플레이에 적용이 용이하다.
또한, 본 발명은 상기 터치 스크린 패널을 구비하는 화상표시장치에 관한 것이며, 본 발명의 화상표시장치는 상기 구성 외에 당 분야에 공지된 구성을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속 하는 것도 당연한 것이다.
실시예
(1) 실시예 1
글라스(10cm x 10cm) 캐리어 기판 상부에 신나메이트(cinnamate)계 고분자 용액을 도포 및 건조하여 분리층을 형성하였다. 이 때 분리층의 박리력은 0.1N/25mm 였다. 이후, 상기 분리층의 상부에 에폭시(expoy)계 고분자 보호층을 코팅, 건조, 경화를 거쳐 형성하였다. 이후, ITO 전극층을 화학적 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 통해 증착하였으며, 최종적으로 전극 패터닝 공정을 거쳐서 총 두께가 2.1㎛이고, 탄성률이 5500MPa인 터치 감지 플레이트를 제조하였다.
이후, 탄성률이 50MPa, 두께가 200㎛인 PDMS계 기재필름 층에 아크릴계 점착제 조성물을 사용하여 유기 절연층 상부에 도포 및 건조하여 두께가 25㎛이고, 탄성률이 0.5MPa인 점착층을 형성한 뒤, 상기 터치 감지 플레이트층과 접합하여 글라스 기판 위에 터치 센서 적층체를 제조하였다.
상기 제조된 터치 감지 플레이트층의 임계변형률과 박리변형률은 상기에 기술된 [수학식 1]에 의해 계산될 수 있으며 [수학식 1]의 조건에 대한 만족 여부는 [표 1]에 표기한 바와 같다.
(2) 실시예 2
기재 필름으로 탄성률이 5300MPa인 보호필름/편광자/보호필름 구성의 편광판을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(3) 실시예 3
기재 필름으로 탄성률이 2300MPa, 두께가 25um인 TAC필름을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(4) 실시예 4
기재 필름으로 탄성률이 2300MPa, 두께가 250um인 PET필름을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(5) 실시예 5
기재 필름으로 탄성률이 1830MPa, 두께가 50um인 PET필름을 사용하였으며 점착층의 탄성률이 0.014MPa인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(6) 실시예 6
기재 필름으로 탄성률이 1830MPa, 두께가 50um인 PET필름을 사용하였으며 점착층의 탄성률이 8.3MPa인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(7) 실시예 7
기재 필름으로 탄성률이 1830MPa, 두께가 50um인 PET필름을 사용하였으며 점착층의 두께가 10um인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(8) 실시예 8
기재 필름으로 탄성률이 1830MPa, 두께가 50um인 PET필름을 사용하였으며 점착층의 두께가 75um인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(9) 실시예 9
기재 필름으로 탄성률이 1830MPa, 두께가 50um인 PET필름을 사용하였으며 터치 감지 플레이트의 탄성률이 220MPa인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(10) 실시예 10
기재 필름으로 탄성률이 1830MPa, 두께가 50um인 PET필름을 사용하였으며 터치 감지 플레이트의 탄성률이 4100MPa인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(11) 실시예 11
기재 필름으로 탄성률이 1830MPa, 두께가 50um인 PET필름을 사용하였으며 터치 감지 플레이트의 두께가 1.3um인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(12) 실시예 12
기재 필름으로 탄성률이 1830MPa, 두께가 50um인 PET필름을 사용하였으며 터치 감지 플레이트의 두께가 35um인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
비교예
(1) 비교예 1
기재 필름의 탄성률이 30MPa, 두께가 100um인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(2) 비교예 2
기재 필름의 탄성률이 6500MPa이며, 두께가 100um인 보호필름/편광자/보호필름 구성의 편광판을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(3) 비교예 3
기재 필름의 탄성률이 2300MPa, 두께가 15um인 TAC필름을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(4) 비교예 4
기재 필름의 탄성률이 2300MPa, 두께가 350um인 PET필름을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(5) 비교예 5
기재 필름의 탄성률이 1830MPa, 두께가 50um인 PET필름을 사용하였으며 점착층의 탄성률이 0.006MPa인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(6) 비교예 6
기재 필름의 탄성률이 1830MPa, 두께가 50um인 PET필름을 사용하였으며 점착층의 탄성률이 13MPa인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(7) 비교예 7
기재 필름의 탄성률이 1830MPa, 두께가 50um인 PET필름을 사용하였으며 점착층의 두께가 3um인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(8) 비교예 8
기재 필름의 탄성률이 1830MPa, 두께가 50um인 PET필름을 사용하였으며 점착층의 두께가 120um인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(9) 비교예 9
기재 필름의 탄성률이 1830MPa, 두께가 50um인 PET필름을 사용하였으며 터치 감지 플레이트의 탄성률이 80MPa인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(10) 비교예 10
기재 필름의 탄성률이 1830MPa, 두께가 50um인 PET필름을 사용하였으며 터치 감지 플레이트의 탄성률이 6300MPa인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(11) 비교예 11
기재 필름의 탄성률이 1830MPa, 두께가 50um인 PET필름을 사용하였으며 터치 감지 플레이트의 두께가 0.8um인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(12) 비교예 12
기재 필름의 탄성률이 1830MPa, 두께가 50um인 PET필름을 사용하였으며 터치 감지 플레이트의 두께가 45um인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
(13) 비교예 13
기재 필름의 탄성률이 1830MPa, 두께가 300um인 PET필름을 사용하였으며 점착층의 두께가 90um이고, 터치 감지 플레이트의 두께가 35um인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 필름 터치 센서를 제조하였다.
상기에 언급된 점착층들의 탄성률은 고분자의 분자량 및 가교제의 함량을 조절하여 얻을 수 있었으며, 터치 감지 플레이트의 탄성률은 온도, 광량 등의 경화 조건을 조절하여 얻을 수 있었다. 기재 필름의 탄성률은 고분자의 종류 및 서로 다른 다수의 필름을 적층함으로써 얻을 수 있다.
구분 기재 필름 점착층 터치 전극 플레이트 수학식 1 만족여부
인장 탄성률
(MPa)		 두께
(㎛)		 인장
탄성률
(MPa)		 두께
(㎛)		 압축
탄성률
(MPa)		 두께
(㎛)
실시예 1 50 200 0.5 25 5500 2.1 ○
실시예 2 5300 200 0.5 25 5500 2.1 ○
실시예 3 2300 25 0.5 25 5500 2.1 X
실시예 4 2300 250 0.5 25 5500 2.1 ○
실시예 5 1830 50 0.014 25 5500 2.1 ○
실시예 6 1830 50 8.3 25 5500 2.1 ○
실시예 7 1830 50 0.5 10 5500 2.1 ○
실시예 8 1830 50 0.5 75 5500 2.1 ○
실시예 9 1830 50 0.5 25 220 2.1 ○
실시예 10 1830 50 0.5 25 4100 2.1 ○
실시예 11 1830 50 0.5 25 5500 1.3 X
실시예 12 1830 50 0.5 25 5500 35 ○
비교예 1 30 100 0.5 25 5500 2.1 ○
비교예 2 6500 100 0.5 25 5500 2.1 ○
비교예 3 2300 15 0.5 25 5500 2.1 X
비교예 4 2300 350 0.5 25 5500 2.1 ○
비교예 5 1830 50 0.006 25 5500 2.1 ○
비교예 6 1830 50 13 25 5500 2.1 ○
비교예 7 1830 50 0.5 3 5500 2.1 ○
비교예 8 1830 50 0.5 120 5500 2.1 X
비교예 9 1830 50 0.5 25 80 2.1 ○
비교예 10 1830 50 0.5 25 6300 2.1 X
비교예 11 1830 50 0.5 25 5500 0.8 ○
비교예 12 1830 50 0.5 25 5500 45 X
시험 방법
(1) 캐리어 기판 박리시 내구성(박리 내구성) 평가
실시예 및 비교예에서 기술된 방법으로 제작된 터치 센서 적층체를 글라스(10cm x 10cm) 캐리어 기판으로부터 손으로 박리시 전극 감지 플레이트 층에 크랙이 발생하는지 여부를 육안으로 확인하여 발생 유/무를 하기 표 2에 나타내었다.
<평가 기준>
○: 크랙 미발생
△: 주변부 미세 크랙 발생
X: 폭방향 전체 크랙 발생
(2) 유연성 평가
실시예 및 비교예에서 기술된 방법으로 제작된 터치 센서 적층체를 글라스(10cm x 10cm) 캐리어 기판으로부터 박리하고 2cm x 10cm 크기로 절단하여 5파이(5mm)의 직경을 가지는 만드렐 봉에 감아서 유연성을 평가하였으며, 크랙이 발생하는지 여부를 육안으로 확인하여 OK/NG를 하기 표 2에 나타내었다. 이 때 글라스로부터 터치 센서 적층체를 박리시 파단되는 경우는 실험을 진행하지 않는다.
<평가 기준>
○: 크랙 미발생
△: 주변부 미세 크랙 발생
X: 폭방향 전체 크랙 발생
(3) 고온·고습의 신뢰성 평가
실시예 및 비교예에서 기술된 방법으로 제작된 터치 센서 적층체를 글라스(10cm x 10cm) 캐리어 기판에 적층된 상태로 60℃, RH90%조건의 오븐에 100시간 투입후 외관을 확인하여 불량상태를 육안으로 확인하여 관찰된 상태를 하기 표 2에 나타내었다.
(4) 공정상의 취급성 평가
실시예 및 비교예에서 기술된 방법으로 제작된 터치 센서 적층체를 글라스(10cm x 10cm) 캐리어 기판으로부터 박리후 전자 저울에 올려 놓고, 영점을 잡은 후 손가락으로 1kg(약10N)이 되도록 누른 후에 눌러진 부분에서 크랙이 발생하는지 육안으로 확인하여 발생 유/무를 하기 표 2에 나타내었다.
박리 내구성 유연성
(만드렐 5R)		 고온·고습
신뢰성		 공정상
취급성 크랙
실시예 1 ○ ○ 이상무 무
실시예 2 ○ ○ 이상무 무
실시예 3 ○ △ 이상무 무
실시예 4 ○ ○ 이상무 무
실시예 5 ○ ○ 이상무 무
실시예 6 ○ ○ 이상무 무
실시예 7 ○ ○ 이상무 무
실시예 8 ○ ○ 이상무 무
실시예 9 ○ ○ 이상무 무
실시예 10 ○ ○ 이상무 무
실시예 11 ○ △ 이상무 무
실시예 12 ○ ○ 이상무 무
비교예 1 △ △ 이상무 유
비교예 2 △ X 이상무 무
비교예 3 X - 이상무 무
비교예 4 △ X 이상무 무
비교예 5 △ △ 점착층기포 무
비교예 6 △ △ 점착층기포 무
비교예 7 △ △ 점착층기포 무
비교예 8 X - 이상무 무
비교예 9 △ △ 이상무 유
비교예 10 X - 이상무 무
비교예 11 △ △ 전극부식 무
비교예 12 X - 이상무 무
상기 표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 필름 터치 센서의 경우, 캐리어 기판으로부터 박리시 크랙이 발생하지 않고, 유연성 또한 매우 뛰어난 것을 확인할 수 있었다. 다만, 수학식 1의 값을 벗어나는 실시예 3 및 11의 경우, 유연성이 다른 실시예들 보다는 약간 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
비교예들의 경우, 박리 내구성 및 유연성이 모두 실시예들 보다 현저히 저하되었으며, 이외에도 고온 고습 조건에서 점착층에 기포가 발생하거나, 전극에 부식이 발생하였으며, 박리 후, 제품에 적용되는 후공정에 있어서도 크랙이 쉽게 발생함을 확인할 수 있었다.

Claims (10)

  1. 터치 감지 패턴을 포함하는 터치 전극 플레이트, 상기 터치 전극 플레이트 상부에 형성되는 점착층, 및 상기 점착층 상부에 형성되는 기재 필름을 포함하며,
    상기 터치 전극 플레이트의 압축 탄성률은 100 내지 6000MPa, 두께는 1 내지 40㎛이고,
    상기 점착층의 인장 탄성률은 0.01 내지 10MPa, 두께는 5 내지 100㎛이고,
    상기 기재 필름의 인장 탄성률은 50 내지 6000MPa, 두께는 20 내지 300㎛인, 필름 터치 센서.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 필름 터치 센서의 두께는 20 내지 500㎛인, 필름 터치 센서.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 필름 터치 센서는 캐리어 기판에 상기 터치 전극 플레이트부터 점착층 및 기재 필름이 순차적으로 형성된 후, 캐리어 기판으로부터 박리된 것인, 필름 터치 센서.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 터치 전극 플레이트는 하기 수학식 1을 만족하는, 필름 터치 센서:
    [수학식 1]
    임계변형률(A) > 박리변형률(B)
    (식 중에서,
    Figure pat00029
    이고,
    Figure pat00030
    이며,
    Figure pat00031
    이고,
    ds1, ds2: 기재 필름 두께(mm),
    Figure pat00032
    : 기재 필름 환원탄성률(N/mm2), ES1, ES2: 기재 필름 탄성률(N/mm2), vs1, vs2: 기재 필름 쁘아송비, db1, db2: 점착층 두께(mm),
    Figure pat00033
    : 점착층 환원탄성률(N/mm2), Eb1, Eb2: 점착층 탄성률(N/mm2), vb1, vb2: 점착층 쁘아송비, df: 플레이트층 두께(mm),
    Figure pat00034
    : 플레이트층 환원탄성률(N/mm2), Ef: 플레이트층 탄성률(N/mm2), vf: 플레이트층 쁘아송비이고,
    Rc: 크랙반경(mm)이며,
    Sb: 필름 터치 센서의 굽힘강성(N*mm2), b: 필름 터치 센서를 캐리어 기판으로부터 박리시의 박리폭(mm), wadh: 캐리어 기판과 플레이트 사이의 열역학적 접착일(N/mm),
    Figure pat00035
    : 캐리어 기판 표면에너지(분산성분),
    Figure pat00036
    : 플레이트층 표면에너지(분산성분),
    Figure pat00037
    : 캐리어 기판 표면에너지(극성성분),
    Figure pat00038
    : 플레이트층 표면에너지(극성성분)임).
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 전극 플레이트는 상기 점착층 측에서부터 터치 감지 패턴층, 보호층 및 분리층이 순차로 배치되는, 필름 터치 센서.
  6. 청구항 1 있어서, 상기 터치 전극 플레이트는 상기 점착층 측에서부터 제1 보호층, 터치 감지 패턴층, 제2 보호층, 및 분리층이 순차로 배치되는, 필름 터치 센서.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 전극 플레이트는 금속산화물류, 금속류, 금속 나노와이어, 탄소계 물질류 및 전도성 고분자 물질류로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재료로 형성된 터치 전극 패턴을 포함하는, 필름 터치 센서.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 기재 필름은 폴리에틸렌에테르프탈레이트(polyethyleneetherphthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에테르술폰산(polyethersulfonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(Polyethertherketone), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate), 트리아세틸 셀룰로오스(Triacetyl Cellulose), 사이클로 올레핀 폴리머(Cyclo-olefin Polymer), 아라미드(Aramide), 에프알피(FRP), 폴리우레탄(polyurethane) 폴리비닐알콜(Polyvinylalcohol) 및 폴리아크릴레이트(polyacrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 필름 터치 센서.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 따른 필름 터치 센서를 구비하는, 터치 스크린 패널
  10. 청구항 9의 터치 스크린 패널을 구비하는, 화상표시장치.
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