KR20170112482A - 필름 터치 센서 - Google Patents

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KR20170112482A
KR20170112482A KR1020160039564A KR20160039564A KR20170112482A KR 20170112482 A KR20170112482 A KR 20170112482A KR 1020160039564 A KR1020160039564 A KR 1020160039564A KR 20160039564 A KR20160039564 A KR 20160039564A KR 20170112482 A KR20170112482 A KR 20170112482A
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layer
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touch sensor
electrode pattern
pattern
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KR1020160039564A
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안기환
박일우
장원영
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 필름 터치 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분리층; 상기 분리층 상에 배치된 보호층; 상기 보호층 상에 배치된 고굴절층; 상기 고굴절층 상에 배치되며, 굴절률이 상기 고굴절층보다 낮은 저굴절층; 상기 저굴절층 상에 배치되며, 패턴부 및 비패턴부를 포함하는 전극 패턴층;을 포함하며, 상기 저굴절층이 고굴절층보다 더 두껍고, 상기 고굴절층과 저굴절층의 두께 합이 전극 패턴층의 두께보다 큼으로써, 패턴부와 비패턴부의 투과율 차이가 적고, 우수한 투과율을 갖는 필름 터치 센서에 관한 것이다.

Description

필름 터치 센서{FILM TOUCH SENSOR}
본 발명은 필름 터치 센서에 관한 것이다.
통상적으로 터치스크린 패널은 손으로 접촉(touch)하면 그 위치를 입력 받도록 하는 특수한 입력장치를 장착한 스크린 패널이다. 이러한 터치스크린 패널은 키보드를 사용하지 않고 스크린에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있도록, 화면에서 직접 입력자료를 받을 수 있게 한 것으로 다층으로 적층되어 구성된다.
스크린에 표시되는 영상의 시인성을 저하시키지 않으면서 터치된 부분을 인식하기 위해서는 투명한 터치 감지 전극의 사용이 필수적이며, 통상적으로 소정의 패턴으로 형성된 감지 패턴이 사용된다.
이러한 감지 패턴은 통상 ITO 등의 금속 산화물로 형성되고, 제1 패턴부와 제2 패턴부로 형성될 수 있다. 제1 패턴과 제2 패턴은 서로 다른 방향으로 배치되어, 터치되는 지점의 X 좌표 및 Y 좌표에 대한 정보를 제공하게 된다. 구체적으로는, 사람의 손 또는 물체가 커버 윈도우 기판에 접촉되면, 제1 패턴부, 제2 패턴부 및 위치 검출라인을 경유하여 구동회로 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그리고, X 및 Y 입력처리회로 등에 의해 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉위치가 파악된다.
그런데, 이러한 패턴부 존재 자체에 의해 투과율이 저하되고, 패턴부와 패턴부가 존재하지 않는 비패턴부 사이에 투과율 차이가 존재하여, 광학 특성이 저하되는 문제가 있다.
일본공개특허 제2008-98169호에는 투명 기재와 투명 도전층 사이에 굴절률이 상이한 2 개의 층으로 이루어지는 언더코트층을 형성한 투명 도전성 필름이 제안되어 있다.
일본공개특허 제2008-98169호
본 발명은 패턴부와 비패턴부의 투과율 차이가 적은 필름 터치 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 우수한 투과율을 갖는 필름 터치 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 분리층;
상기 분리층 상에 배치된 보호층;
상기 보호층 상에 배치된 고굴절층;
상기 고굴절층 상에 배치되며, 굴절률이 상기 고굴절층보다 낮은 저굴절층; 및
상기 저굴절층 상에 배치되며, 패턴부 및 비패턴부를 포함하는 전극 패턴층;을 포함하며,
상기 저굴절층이 고굴절층보다 더 두껍고,
상기 고굴절층과 저굴절층의 두께 합이 전극 패턴층의 두께보다 큰 필름 터치 센서.
2. 위 1에 있어서, 상기 보호층의 굴절률이 분리층의 굴절률 이상인 필름 터치 센서.
3. 위 1에 있어서, 상기 보호층, 고굴절층, 저굴절층 및 전극 패턴층의 굴절률은 하기 수학식 1을 만족하는 필름 터치 센서:
[수학식 1]
n2 > n4 > n1 ≥ n3
(식 중, n1은 보호층의 굴절률, n2는 고굴절층의 귤절률, n3는 저굴절층의 굴절률, n4는 전극 패턴층의 패턴부의 굴절률임).
4. 위 1에 있어서, 상기 저굴절층과 고굴절층의 굴절률은 각각 1.3 내지 1.6, 1.9 내지 2.5인 필름 터치 센서.
5. 위 1에 있어서, 상기 저굴절층 및 고굴절층의 두께는 각각 105nm 내지 220nm, 100nm 내지 155nm인 필름 터치 센서.
6. 위 1에 있어서, 상기 전극 패턴층의 패턴부의 굴절률은 1.9 내지 2.2인 필름 터치 센서.
7. 위 1에 있어서, 상기 전극 패턴층의 두께는 95nm 내지 135nm인 필름 터치 센서.
8. 위 1에 있어서, 상기 분리층의 굴절률은 1.3 내지 1.7인, 필름 터치 센서.
9. 위 1에 있어서, 상기 보호층의 굴절률은 1.4 내지 1.7인, 필름 터치 센서.
10. 위 1에 있어서, 상기 전극 패턴층 상에 점접착층을 통해 부착된 기재 필름을 더 포함하는, 필름 터치 센서.
11. 위 10에 있어서, 상기 전극 패턴층과 점접착층 사이에 위치한 제2 보호층을 더 포함하는, 필름 터치 센서.
12. 위 1 내지 11 중 어느 한 항의 필름 터치 센서를 포함하는 화상 표시 장치.
본 발명의 필름 터치 센서는 광 간섭의 조절에 의해 전극 패턴층의 패턴부와 비패턴부간 투과율 차이가 적어 전극 패턴의 시인성을 저하시킬 수 있으며, 우수한 광학 특성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 필름 터치 센서는 패턴부의 투과율이 매우 높으므로 표시 화면의 반사율을 낮추고 영상의 시인성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 필름 터치 센서의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 필름 터치 센서의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 필름 터치 센서의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 필름 터치 센서의 제조 방법의 개략적인 공정도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 필름 터치 센서의 제조 방법의 개략적인 공정도이다.
본 발명은 분리층; 상기 분리층 상에 배치된 보호층; 상기 보호층 상에 배치된 고굴절층; 상기 고굴절층 상에 배치되며, 굴절률이 상기 고굴절층보다 낮은 저굴절층; 상기 저굴절층 상에 배치되며, 패턴부 및 비패턴부를 포함하는 전극 패턴층;을 포함하며, 상기 저굴절층이 고굴절층보다 더 두껍고, 상기 고굴절층과 저굴절층의 두께 합이 전극 패턴층의 두께보다 큼으로써, 패턴부와 비패턴부의 투과율 차이가 적고, 우수한 투과율을 갖는 필름 터치 센서에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 터치 센서는 캐리어 기판(10) 상에서 제조 공정이 진행되고, 제조된 적층체를 캐리어 기판(10)으로부터 분리하여 제조되는 것으로서, 분리층(20)은 캐리어 기판(10)과의 분리를 위해 형성되는 층이다.
분리층(20)은 캐리어 기판(10)과의 분리 이후에 제거되지 않고 전극 패턴층(60)을 피복하여 전극 패턴층(60)을 보호하는 층이 된다.
분리층(20)은 고분자 유기막일 수 있으며, 예를 들면 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 있고, 바람직하게는 신나메이트계 고분자일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 분리층(20)은 캐리어 기판(10)으로부터 용이하게 박리되며, 박리시에 후술할 보호층(30)으로부터는 박리되지 않도록, 상기 소재 중 캐리어 기판(10)에 대한 박리력이 1N/25mm 이하인 소재로 제조되는 것이 바람직하다.
분리층(20)의 굴절률은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 1.3 내지 1.7일 수 있고, 바람직하게는 1.4 내지 1.7일 수 있다. 굴절률이 상기 범위 내인 경우 후술하는 고굴절층(40), 저굴절층(50)과 전극 패턴층(60) 간의 적정 굴절률 관계를 가져, 광 간섭 조절에 의해 전극 패턴층(60)에서 패턴이 존재하는 패턴부와 그렇지 않은 비패턴부간 투과율 차이를 줄이고, 패턴부의 투과율을 증가시킬 수 있다.
분리층(20)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 10 내지 1000nm일 수 있고, 바람직하게는 50 내지 500nm일 수 있다. 분리층(20)의 두께가 10nm 미만이면 분리층(20) 도포시의 균일성이 떨어져 전극 패턴 형성이 불균일하거나, 국부적으로 박리력이 상승하여 찢겨짐이 발생하거나, 캐리어 기판(10)과 분리 후, 필름 터치 센서의 컬(curl)이 제어되지 않는 문제점이 있다. 그리고 두께가 1000nm를 초과하면 상기 박리력이 더 이상 낮아지지 않는 문제점이 있으며, 필름의 유연성이 저하되는 문제점이 있다.
보호층(30)은 분리층(20) 상에 위치하여, 분리층(20)과 마찬가지로 전극 패턴층(60)을 피복하여 전극 패턴층(60)의 오염 및 캐리어 기판(10)으로부터 분리시의 전극 패턴층(60)의 파단을 방지하는 역할을 한다.
보호층(30)은 유기절연막 또는 무기절연막중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 코팅 및 경화의 방법 또는 증착을 통하여 형성될 수 있다. 상기 유기절연막 또는 무기절연막은 이 분야에서 통상적으로 사용하는 것이 사용될 수 있으며, 또한, 보호층은 폴리올레핀계 수지로 형성될 수도 있다.
보호층(30)의 굴절률은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 1.4 내지 1.7일 수 있고, 바람직하게는 1.5 내지 1.6일 수 있다. 굴절률이 상기 범위 내인 경우 후술하는 고굴절층, 저굴절층과 전극 패턴층 간의 적정 굴절률 관계를 가져, 광 간섭 조절에 의해 전극 패턴층(60)에서 패턴이 존재하는 패턴부와 그렇지 않은 비패턴부간 투과율 차이를 줄이고, 패턴부의 투과율을 증가시킬 수 있다.
보호층(30)은 회로 접속을 위하여 패드 전극이 형성될 부분은 제거되거나 패드 전극이 형성될 부분은 제외하고 형성될 수 있다. 또한 패드 전극 하부에 패드 패턴층이 형성될 수도 있는데, 보호층(30)은 패드 패턴층 형성을 위하여 분리층 상부를 전부 덮도록 도포하고 패터닝하거나, 패드 패턴층이 형성될 부분은 제외하고 도포하여 형성될 수 있다.
보호층(30)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 500nm 내지 10㎛일 수 있고, 바람직하게는 1㎛ 내지 5㎛일 수 있다. 두께가 상기 범위 내인 경우 필름 터치 센서의 유연성 저하를 막으면서 전극 패턴층(60)을 충분히 보호할 수 있다.
보호층(30) 상에는 고굴절층(40)이 위치하고, 고굴절층(40) 상에는 저굴절층(50)이 위치한다. 이러한 위치 관계는 본 발명의 효과를 더욱 향상시키는 측면에서 저굴절률층(50) 상의 전극 패턴층(60)이 저굴절률층(50)보다 굴절률이 높은 경우가 더 바람직할 수 있다.
고굴절층(40)과 저굴절층(50)은 광 간섭을 조절하여 전극 패턴층(60)에서 패턴이 존재하는 패턴부와 그렇지 않은 비패턴부간 투과율 차이를 줄이고, 패턴부의 투과율을 증가시킨다.
본 명세서에서 고굴절층(40)과 저굴절층(50)의 굴절률은 상대적인 개념으로서, 고굴절층(40)은 저굴절층(50)에 비해 굴절률이 높은 층을 의미한다.
고굴절층(40)의 굴절률은 저굴절층(50)보다 크다면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 1.9 내지 2.5일 수 있으며, 바람직하게는 2.0 내지 2.3일 수 있다. 굴절률이 상기 범위 내인 경우 저굴절층(50)과 전극 패턴층(60) 간의 적정 굴절률 관계를 가져, 광 간섭 조절에 의해 전극 패턴층(60)에서 패턴이 존재하는 패턴부와 그렇지 않은 비패턴부간 투과율 차이를 줄이고, 패턴부의 투과율을 증가시킬 수 있다.
저굴절층(50)의 굴절률은 고굴절층의 굴절률보다 작은 범위 내에서 1.3 내지 1.6일 수 있고, 바람직하게는 1.4 내지 1.5일 수 있다. 굴절률이 상기 범위 내인 경우 고굴절층(40)과 전극 패턴층(60) 간의 적정 굴절률 관계를 가져, 광 간섭 조절에 의해 전극 패턴층(60)에서 패턴이 존재하는 패턴부와 그렇지 않은 비패턴부간 투과율 차이를 줄이고, 패턴부의 투과율을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 저굴절층(50)은 고굴절층(40)보다 더 두껍다. 그러한 경우에 전극 패턴층(60)에서 패턴이 존재하는 패턴부와 그렇지 않은 비패턴부간 투과율 차이를 줄이고, 패턴부의 투과율을 증가시키는 효과가 개선된다.
저굴절층(50)의 두께는 예를 들면 105nm 내지 220nm일 수 있고, 바람직하게는 155nm 내지 200nm일 수 있다. 두께가 상기 범위 내인 경우 전극 패턴층(60)에서 패턴이 존재하는 패턴부와 그렇지 않은 비패턴부간 투과율 차이를 줄이고, 패턴부의 투과율을 증가시키는 효과가 개선된다.
고굴절층(40)의 두께는 저굴절층(50)보다 얇은 범위 내에서 예를 들면 100nm 내지 155nm일 수 있고, 바람직하게는 105nm 내지 120nm일 수 있다. 두께가 상기 범위 내인 경우 전극 패턴층(60)에서 패턴이 존재하는 패턴부와 그렇지 않은 비패턴부간 투과율 차이를 줄이고, 패턴부의 투과율을 증가시키는 효과가 개선된다.
고굴절층(40) 및 저굴절층(50)의 소재는 상기 굴절률을 만족할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 SiO2, TiO2, MgF2, NaF, ZrO2등의 무기물일 수 있다. 보다 구체적으로, 고굴절층은 TiO2, ZrO2 등을 포함할 수 있고, 저굴절층은 SiO2, MgF2, NaF 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
전극 패턴층(60)은 터치를 감지하는 전극뿐 아니라, 그 전극에 연결된 배선 패턴을 포함할 수 있다.
전극 패턴층(60)은 도전성 패턴이 존재하는 패턴부와 그렇지 않은 비패턴부를 포함할 수 있다.
전극 패턴층(60)의 도전성 패턴으로는 전도성 물질이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 예를 들면 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 금속 산화물류; 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 및 APC(Ag, Pd, Cu 합금)로 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 물질류에서 선택된 재료로 형성될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 전극 패턴층(60)은 전기 저항을 저감시키기 위해 경우에 따라서는 하나 이상의 패턴부와 절연막을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 패턴(61), 제2 패턴(62) 및 절연막(63)을 포함할 수 있다.
전극 패턴층(60)은 일 실시예로 ITO, 은 나노와이어(AgNW), 메탈 메쉬로 형성할 수 있으며, 2 이상의 패턴부를 형성하는 경우에는 제1 패턴(61)을 ITO와 같은 투명 금속 산화물로 형성하고, 전기적 저항을 더 낮추기 위하여 ITO 전극층 상부에 금속이나 AgNW 등을 이용하여 제2 패턴(62)을 형성할 수 있다.
전극 패턴층(60)의 전기 전도도 향상을 위하여, 금속 또는 금속 산화물로 이루어진 전극 패턴층(60)을 적어도 1층 이상 포함하여 형성할 수 있다. 보다 상세하게는, 전극 패턴층(60)은 분리층(20) 또는 보호층(30) 상에 금속 또는 금속 산화물로 투명 도전층을 형성한 후 추가로 투명 도전층을 적층하여 전극 패턴을 형성하거나, 분리층(20) 또는 보호층(30) 상에 1층 이상의 투명 도전층을 적층한 후 추가로 금속 또는 금속 산화물로 투명 도전층을 형성하여 전극 패턴을 형성할 수 있다. 상기 전극 패턴의 적층 구조의 구체적인 예는 다음과 같다. 분리층(20)과 전극 패턴층(60) 사이에 금속 또는 금속 산화물 패턴층이 더 형성되는 구조, 전극 패턴층(60)과 절연층 사이에 금속 또는 금속 산화물 패턴층이 더 형성되는 구조, 보호층(30)과 전극 패턴층(60) 사이에 금속 또는 금속 산화물 패턴층이 더 형성되는 구조일 수 있으며, 또한 투명 도전성 재료로 이루어지는 전극 패턴층(60)을 1층 이상 더 포함할 수 있다.
적용 가능한 전극 패턴층(60)의 적층 구조의 구체적인 예는 다음과 같다.
금속 산화물을 적층하고 그 상부에 은 나노와이어를 적층하는 구조, 금속 산화물을 적층하고 그 상부에 금속을 적층하는 구조, 금속 산화물을 적층하고 그 상부에 메탈 메쉬 전극을 적층하는 구조, 은 나노와이어를 적층하고 그 상부에 금속 산화물을 적층하는 구조, 금속을 적층하고 그 상부에 금속 산화물을 적층하는 구조, 메탈 메쉬 전극을 적층하고 그 상부에 금속 산화물을 적층하는 구조, 금속 산화물을 적층하고 그 상부에 은 나노와이어를 적층하고 그 상부에 금속층을 더 적층하는 구조, 은 나노와이어를 적층하고 그 상부에 금속 산화물을 적층하고 그 상부에 금속층을 더 적층하는 구조 등이 있으며, 상기 전극 적층 구조는 터치 센서의 신호처리, 저항을 고려하여 변경할 수 있으며 상기 기재한 적층 구조에 제한 되는 것은 아니다.
전극 패턴층(60)은 제1 패턴부(61)와 제2 패턴부(62) 사이에 절연층(63)이 형성될 수 있고, 절연층(63)을 패터닝하여 컨택홀을 형성하여 제 2 도전층을 브릿지 전극이 되도록 형성할 수도 있다.
또한, 전극 패턴층(60)의 구조를 터치 센서 방식의 관점에서 설명하면 다음과 같다.
전극 패턴층(60)의 패턴 구조는 정전용량 방식에 사용되는 전극 패턴구조가 바람직하며, 상호 정전용량 방식(mutual-capacitance) 또는 셀프 정전용량 방식(self-capacitance)이 적용될 수 있다.
상호 정전용량 방식(mutual-capacitance)일 경우, 가로축과 세로축의 격자 전극구조일 수 있다. 제1 패턴부(61)와 제2 패턴부(62)의 교차점에는 브릿지 전극(64)을 포함할 수 있으며, 또는, 제1 패턴부(61)와 제2 패턴부(62)가 각각 형성되어 전기적으로 이격되는 형태일 수도 있다.
셀프 정전용량 방식(self-capacitance)일 경우, 각 지점의 한 개의 전극을 사용해 정전용량 변화를 읽어내는 방식의 전극층 구조일 수 있다.
전극 패턴층(60)은 낮은 저항을 구현하기 위해 고온 열처리 공정을 포함하여 형성된 것이 바람직하다. 상기 고온은 예를 들면 150℃ 내지 250℃일 수 있다. 구체적으로, 150℃ 내지 250℃의 증착 공정으로 형성되거나, 상온 증착 및 150℃ 내지 250℃의 열처리 공정으로 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
전극 패턴층(60)의 굴절률은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 패턴부의 굴절률이 1.9 내지 2.2일 수 있고, 바람직하게는 2.0 내지 2.1일 수 있다. 굴절률이 상기 범위 내인 경우 고굴절층(40)과 저굴절층(50) 간의 적정 굴절률 관계를 가져, 광 간섭 조절에 의해 전극 패턴층(60)에서 패턴이 존재하는 패턴부와 그렇지 않은 비패턴부간 투과율 차이를 줄이고, 패턴부의 투과율을 증가시키는 효과가 개선된다.
본 발명의 필름 터치 센서에 있어서, 전극 패턴층(60)은 그 두께가 전술한 고굴절층(40)과 저굴절층(50)의 두께 합보다 작다. 그러한 경우에 전극 패턴층(60)에서 패턴이 존재하는 패턴부와 그렇지 않은 비패턴부간 투과율 차이를 줄이고, 패턴부의 투과율을 증가시키는 효과가 개선된다.
전극 패턴층(60)의 두께는 상기 조건을 만족하는 범위 내에서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 95nm 내지 135nm일 수 있고, 바람직하게는 100nm 내지 135nm일 수 있다. 두께가 상기 범위 내인 경우 전극 패턴층(60)에서 패턴이 존재하는 패턴부와 그렇지 않은 비패턴부간 투과율 차이를 줄이고, 패턴부의 투과율을 증가시키는 효과가 개선된다.
본 발명의 일 구현예에 따른 필름 터치 센서에 있어서, 보호층(30)의 굴절률은 분리층(20)의 굴절률 이상이다. 그러한 경우에 전극 패턴층(60)에서 패턴부의 투과율을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 필름 터치 센서에 있어서, 보호층(30), 고굴절층, 저굴절층 및 전극 패턴층(60)의 굴절률 관계는 하기 수학식 1을 만족할 수 있다:
[수학식 1]
n2 > n4 > n1 ≥ n3
(식 중, n1은 보호층의 굴절률, n2는 고굴절층의 귤절률, n3는 저굴절층의 굴절률, n4는 전극 패턴층(60)의 패턴부의 굴절률임).
굴절률 관계가 상기 수학식 1을 만족하는 경우 전극 패턴층(60)에서 패턴이 존재하는 패턴부와 그렇지 않은 비패턴부간 투과율 차이를 줄이고, 패턴부의 투과율을 증가시키는 효과가 개선된다.
본 발명의 필름 터치 센서는 상기 전극 패턴층(60) 상에 점접착층(80)을 통해 부착된 기재 필름(90)을 더 포함할 수 있다. 도 2는 그러한 일 구현예에 따른 필름 터치 센서의 개략적인 단면도이다.
점접착층(80)은 점착층 또는 접착층을 의미한다.
기재 필름(90)으로는 당 분야에 널리 사용되는 소재로 제조된 투명 필름이 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 예를 들면, 셀룰로오스 에스테르(예: 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 및 니트로셀룰로오스), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에스테르(예: 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리-1,4-시클로헥산디메틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌 1,2-디페녹시에탄-4,4´-디카르복실레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리스티렌(예: 신디오택틱(syndiotactic) 폴리스티렌), 폴리올레핀(예: 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리메틸펜텐), 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리아릴레이트, 폴리에테르-이미드, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에테르 케톤, 폴리비닐알코올 및 폴리염화비닐로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물로 제조된 필름일 수 있다.
또한, 투명 필름은 등방성 필름 또는 위상차 필름일 수 있다.
등방성 필름일 경우 면내 위상차(Ro, Ro=[(nx-ny)ⅹd], nx, ny는 필름 평면 내의 주굴절률, nz는 필름 두께 방향의 굴절률, d는 필름 두께이다) 가 40nm 이하이고, 15nm 이하가 바람직하며, 두께방향 위상차(Rth, Rth=[(nx+ny)/2-nz]ⅹd) 가 -90nm 내지 +75nm이며, 바람직하게는 -80nm 내지 +60nm, 특히 -70nm 내지 +45nm가 바람직하다.
위상차 필름은 고분자필름의 일축 연신, 이축 연신, 고분자코팅, 액정코팅의 방법으로 제조된 필름이며, 일반적으로 디스플레이의 시야각보상, 색감개선, 빛샘개선, 색미조절 등의 광학특성 향상 및 조절을 위하여 사용된다.
또한, 기재 필름(90)으로 편광판을 사용할 수도 있다.
편광판은 폴리비닐알콜계 편광자의 일면 또는 양면에 편광자 보호필름이 부착된 것일 수 있다.
또한, 기재 필름(90)으로 보호필름을 사용할 수도 있다.
보호필름은 고분자 수지로 이루어진 필름의 적어도 일면에 점착층을 포함하는 필름이거나 폴리프로필렌 등의 자가점착성을 가진 필름일 수 있으며, 터치 센서 표면의 보호, 공정정 개선을 위하여 사용될 수 있다.
기재 필름(90)의 광투과율은 바람직하게는 85% 이상이며, 보다 바람직하게는 90% 이상일 수 있다. 또한, 상기 기재 필름(90)은 JIS K7136에 따라 측정되는 전체 헤이즈값이 10% 이하인 것이 바람직하고, 7% 이하인 것이 보다 바람직하다.
상기 기재 필름(90)의 두께는 제한되지 않지만 바람직하게는 30 내지 150㎛이며, 보다 바람직하게는 70 내지 120 ㎛이다.
점착제 또는 접착제로는 당 분야에 공지된 열경화 또는 광경화성 점착제 또는 접착제를 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 폴리에스테르계, 폴리에테르계, 우레탄계, 에폭시계, 실리콘계, 아크릴계 등의 열경화 또는 광경화성 점착제 또는 접착제를 사용할 수 있다.
점접착층(80)은 탄성률이 107Pa 이상의 고탄성을 가지는 것이 필름 터치 센서의 박리 공정시에 크랙 발생을 억제한다는 측면에서 바람직하다. 크랙 발생을 억제하면서 동시에 우수한 접착력도 나타낸다는 측면에서 바람직하게는 탄성률이 107Pa 내지 109Pa일 수 있다.
또한, 점접착층(80)은 박리력이 10N/25mm 이상인 것이 필름 터치 센서의 박리 공정시에 크랙 발생을 억제한다는 측면에서 바람직하다.
본 발명의 필름 터치 센서는 상기 전극 패턴층(60)과 점접착층(80) 사이에 위치한 제2 보호층(70)을 더 포함할 수 있다. 도 3은 그러한 일 구현예에 따른 필름 터치 센서의 개략적인 단면도이다.
제2 보호층(70)은 전극 패턴층(60)을 피복하여 전극 패턴층(60)의 부식을 방지하고, 정전기에 의한 전극 패턴층(60)의 손상을 방지한다.
제2 보호층(70)은 보호층(30)과 동일한 소재로 형성된 층일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 필름 터치 센서를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 필름 터치 센서는 통상의 액정 표시 장치뿐만 아니라, 전계 발광 표시 장치, 플라스마 표시 장치, 전계 방출 표시 장치 등 각종 화상 표시 장치에 적용이 가능하다.
또한, 본 발명의 필름 터치 센서는 굴곡 특성이 우수한 바, 상기 화상 표시 장치는 플렉서블 화상 표시 장치일 수 있다.
또한, 본 발명은 필름 터치 센서의 제조 방법을 제공한다.
도 4 및 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 필름 터치 센서의 제조 방법의 개략적인 공정도이다. 이는 후술할 기재 필름의 부착 단계를 포함하는 경우의 일 구현예로서, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
이하 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 4 (a)와 같이, 캐리어 기판(10) 상에 분리층(20)을 형성한다.
캐리어 기판(10)으로는 공정 중에 쉽게 휘거나 뒤틀리지 않고 고정될 수 있도록 적정 강도를 제공하며 열이나 화학 처리에 영향이 거의 없는 재료라면 특별한 제한이 없이 사용될 수 있다. 예를 들면 글라스, 석영, 실리콘 웨이퍼, 서스 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 글라스가 사용될 수 있다.
분리층(20)은 전술한 고분자 소재로 형성될 수 있다.
금속 소재로 형성되는 전극 패턴층(60)의 경우 캐리어 기판(10)으로부터의 박리가 어려울 수 있는데, 분리층(20)의 경우 캐리어 기판(10)으로부터 잘 박리되므로, 분리층(20)을 형성하는 경우 캐리어 기판(10)으로부터 박리시에 터치 센서에 가해지는 충격이 적어 전극 패턴층(60) 손상 등의 문제를 줄일 수 있다.
상기 박리시 가해지는 물리적 손상을 최소화한다는 측면에서 바람직하게는 분리층(20)은 캐리어 기판(10)에 대한 박리력이 1N/25mm 이하일 수 있다.
분리층(20)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않고, 슬릿 코팅법, 나이프 코팅법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로 그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어 바 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 코팅법, 디스펜서 인쇄법, 노즐 코팅법, 모세관 코팅법 등의 당 분야에 공지된 방법에 의할 수 있다.
전술한 방법에 의해 분리층(20)을 형성한 이후에, 추가적인 경화 공정을 더 거칠 수 있다.
분리층(20)의 경화 방법은 특별히 한정되지 않고 광경화 또는 열경화에 의하거나, 상기 2가지 방법을 모두 사용 가능하다. 광경화 및 열경화를 모두 수행시 그 순서는 특별히 한정되지 않는다.
분리층(20)은 전술한 두께 범위 및 굴절률 범위를 갖도록 형성될 수 있다.
다음으로, 도 4 (b)와 같이, 상기 분리층(20) 상에 보호층(30)을 형성한다.
보호층(30)은 전술한 소재로 형성될 수 있으며, 그 형성 방법도 특별히 한정되지 않고 물리적 증착법, 화학적 증착법, 플라즈마 증착법, 플라즈마 중합법, 열 증착법, 열 산화법, 양극 산화법, 클러스터 이온빔 증착법, 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 코팅법, 디스펜서 인쇄법 등의 당 분야에 공지된 방법에 의할 수 있다.
보호층(30)은 전술한 두께 범위 및 굴절률 범위를 갖도록 형성될 수 있다.
보호층(30)은 전술한 방법에 의해 코팅 후 고온 경화 공정을 거쳐 제조될 수 있다. 예를 들면 160℃ 내지 240℃에서 10 내지 30분간, 바람직하게는 180 내지 220℃에서 15분 내지 25분간 경화시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다음으로, 도 4 (c)와 같이, 상기 보호층(30) 상에 고굴절층(40)을 형성하고, 고굴절층(40) 상에 저굴절층(50)을 형성한다.
고굴절층(40) 및 저굴절층(50)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 보호층(30)의 형성 방법으로 예시한 방법으로 형성될 수 있다.
고굴절층(40) 및 저굴절층(50)은 전술한 소재로 형성될 수 있다.
고굴절층(40) 및 저굴절층(50)은 전술한 두께 범위 및 굴절률 범위를 갖도록 형성될 수 있다.
다음으로, 도 4(d)와 같이, 상기 저굴절층(50) 상에 전극 패턴층(60)을 형성한다.
전극 패턴층(60)은 전술한 소재로, 보호층(30)의 형성 방법과 동일한 방법으로 형성 가능하다.
전극 패턴층(60)이 낮은 저항을 갖도록 한다는 측면에서 바람직하게는 전극 패턴층(60)은 150℃ 내지 250℃의 고온 공정을 거쳐 형성될 수 있다. 구체적인 예를 들면 150℃ 내지 250℃의 증착 공정으로 형성되거나, 상온 증착 및 150℃ 내지 250℃의 열처리 공정으로 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 도 4 (f)와 같이, 분리층(20)을 캐리어 기판(10)으로부터 박리한다.
전술한 공정을 거치면 캐리어 기판(10) 상에 분리층(20), 보호층(30) 및 전극 패턴층(60)의 순으로 적층된 적층체가 얻어질 수 있고, 분리층(20)을 캐리어 기판(10)으로부터 박리하여, 상기 적층체를 필름 터치 센서로 사용할 수 있다.
본 발명의 필름 터치 센서의 제조 방법은 도 4 (e)와 같이, 상기 전극 패턴층(60) 상에 기재 필름을 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전극 패턴층(60) 상에 점접착층(80)을 형성하는 단계; 및 상기 점접착층(80) 상에 기재 필름을 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 박리 공정은 기재 필름의 부착 이전 또는 부착 이후에 수행될 수 있다. 도 5는 기재 필름의 부착 이후에 박리 공정이 진행되는 경우를 예시한 것이다.
점접착층(80)은 전술한 점착제 또는 접착제로 형성될 수 있는 것으로서, 슬릿 코팅법, 나이프 코팅법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로 그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어 바 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 코팅법, 디스펜서 인쇄법, 노즐 코팅법, 모세관 코팅법 등의 도포 방법에 의해 전극 패턴층(60) 상에 도포되고, 건조 또는 경화되어 형성될 수 있다.
점접착층(80)은 전술한 탄성률 범위 및 박리력 범위를 가지는 것이 상기 박리 공정시에 필름 터치 센서의 크랙 발생 억제 측면에서 바람직하다.
본 발명의 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 기재 필름의 부착 이전에, 상기 전극 패턴층(60) 상에 제2 보호층(70)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제2 보호층(70)은 전술한 소재로, 분리층(20) 형성 시와 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
제2 보호층(70)은 상기 박리 이전 또는 이후에 형성될 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 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 및 비교예
유리기판(두께 700㎛) 상에 신나메이트계 수지 분리층, 분리층 상에 폴리올레핀계 수지 보호층, 보호층 상에 TiO2 고굴절층, 고굴절층 상에 SiO2 저굴절층을 형성하고, 고굴절층 상에 ITO로 전극 패턴층을 형성하였다. 이후, 폴리올레핀계 수지 제2 보호층을 형성하고, 아크릴계 수지 접착층으로 PET 기재 필름을 부착하였다.
구분 분리층 보호층 저굴절층 고굴절층 전극패턴층
(패턴부)		 제2보호층
굴절률 두께 굴절률 두께 굴절률 두께 굴절률 두께 굴절률 두께 굴절률 두께
실시예 1 1.55 265 nm 1.55 2㎛ 1.46 175 2.28 125 2.04 115 1.55 2㎛
실시예 2 1.55 265 nm 1.55 2㎛ 1.46 165 2.28 115 2.04 135 1.55 2㎛
실시예 3 1.55 265 nm 1.55 2㎛ 1.46 165 2.28 125 2.04 90 1.55 2㎛
실시예 4 1.55 265 nm 1.55 2㎛ 1.46 165 2.28 125 2.04 140 1.55 2㎛
실시예 5 1.55 265 nm 1.55 2㎛ 1.46 220 2.28 160 2.04 115 1.55 2㎛
비교예 1 1.55 265 nm 1.55 2㎛ 1.46 105 2.28 160 2.04 115 1.55 2㎛
비교예 2 1.55 265 nm 1.55 2㎛ 1.46 105 2.28 160 2.04 95 1.55 2㎛
실험예
(1) 투과율 측정
실시예 및 비교예의 터치 센서에서 전극 패턴층의 패턴부에 대응되는 부위와 비패턴부에 대응되는 부위의 투과율을 CM3700D(미놀타社)를 이용하여 측정하였다.
(2) 전기 저항 측정
실시예 및 비교예의 터치 센서에서 전극 패턴층의 저항을 멀터미터로 측정하였다.
구분 패턴부 투과율 (%) 비패턴부 투과율 (%) 투과율 차이(%) 전기저항
(Ω/□)
실시예 1 91.14 91.13 0.00 28.6
실시예 2 90.55 90.63 0.08 27.9
실시예 3 89.90 91.08 1.18 35.5
실시예 4 90.09 91.08 0.99 27.4
실시예 5 84.09 85.70 1.61 28.6
비교예 1 79.21 84.81 5.60 28.6
비교예 2 71.41 84.81 13.40 32
상기 표 2를 참조하면, 실시예의 필름 터치 센서는 투과율이 높고, 패턴부와 비패턴부의 투과율 차이가 적지만, 비교예는 투과율이 낮고, 투과율 차이가 큰 것을 확인할 수 있다.
10: 캐리어 기판 20: 분리층
30: 보호층 40: 고굴절층
50: 저굴절층 60: 전극 패턴층
70: 제2 보호층 80: 점접착층
90: 기재 필름

Claims (12)

  1. 분리층;
    상기 분리층 상에 배치된 보호층;
    상기 보호층 상에 배치된 고굴절층;
    상기 고굴절층 상에 배치되며, 굴절률이 상기 고굴절층보다 낮은 저굴절층;
    상기 저굴절층 상에 배치되며, 패턴부 및 비패턴부를 포함하는 전극 패턴층;을 포함하며,
    상기 저굴절층이 고굴절층보다 더 두껍고,
    상기 고굴절층과 저굴절층의 두께 합이 전극 패턴층의 두께보다 큰 필름 터치 센서.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 보호층의 굴절률이 분리층의 굴절률 이상인 필름 터치 센서.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 보호층, 고굴절층, 저굴절층 및 전극 패턴층의 굴절률은 하기 수학식 1을 만족하는 필름 터치 센서:
    [수학식 1]
    n2 > n4 > n1 ≥ n3
    (식 중, n1은 보호층의 굴절률, n2는 고굴절층의 귤절률, n3는 저굴절층의 굴절률, n4는 전극 패턴층의 패턴부의 굴절률임).
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 저굴절층의 굴절률은 1.3 내지 1.6이고, 상기 고굴절층의 굴절률은 1.9 내지 2.5인 필름 터치 센서.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 저굴절층의 두께는 105nm 내지 220nm이고, 상기 고굴절층의 두께는 100nm 내지 155nm인 필름 터치 센서.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 패턴층의 패턴부의 굴절률은 1.9 내지 2.2인 필름 터치 센서.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 패턴층의 두께는 95nm 내지 135nm인 필름 터치 센서.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 분리층의 굴절률은 1.3 내지 1.7인, 필름 터치 센서.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 보호층의 굴절률은 1.4 내지 1.7인, 필름 터치 센서.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 패턴층 상에 점접착층을 통해 부착된 기재 필름을 더 포함하는, 필름 터치 센서.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 전극 패턴층과 점접착층 사이에 위치한 제2 보호층을 더 포함하는, 필름 터치 센서.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 필름 터치 센서를 포함하는 화상 표시 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190084630A (ko) * 2018-01-09 2019-07-17 동우 화인켐 주식회사 압력 센서용 적층체 및 이를 포함하는 표시 장치

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