KR20180097870A - 탄성층 및 이를 포함하는 감압센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중합성 모노머, 유기 파이버 및 경화제를 함유하는 조성물의 경화물을 포함하는 탄성층에 있어서, 상기 유기 파이버는 함께 포함되는 중합성 모노머와 유기 파이버의 합 전체 중량부에 대하여 1 내지 50중량부로 포함됨으로써, 내구성, 내화학성이 우수하고, 압축탄성률을 갖음으로써 감압센서의 역할을 할 수 있으며, 투과율이 우수하여 터치센서에도 적용이 가능한 탄성층 및 이를 포함하는 감압센서에 관한 것이다.
Description
본 발명은 탄성층 및 이를 포함하는 감압 센서에 관한 것이다.
근래에는 스마트 폰, 태블릿 다기능 단말 등의 터치 입력 기능을 구비한 전자기기가 널리 보급되고 있다. 이러한 터치 입력 기능을 구비한 전자 기기는 조작자가 액정 디스플레이 등의 표시 장치의 표시 화면에 표시된 화상을 참조하면서 표시된 화상에 손가락이나 펜 등으로 접촉하거나, 혹은 손가락을 접근시킴으로써, 직감적으로 알기 쉽게 정보를 입력할 수 있는 것이다. 이와 같이 스마트 폰, 태블릿형 다기능 단말 등의 용도로는 멀티 터치(2점 이상의 다점 검출)를 할 수 있는 정전 용량 방식의 터치 패널이 주류이지만, 다른 용도의 터치 입력 기능을 구비한 전자 기기에서는 저항막 방식 등, 다른 방식의 터치 패널도 이용되고 있다.
특히, 스마트 폰, 태블릿형 다기능 단말 등의 휴대형 전자기기에는, 예컨대 결정 버튼을 대신하는 것으로서, 터치 패널에 압압검출기능을 부가하는 것이 요구되고 있다. 이 때, 압압검출기능이란 어떤 면에 가해진 외력의 압력(압압력이라고도 함)을 측정하는 기능을 의미하며, 상기 압압검출기능을 위해 감압센서가 이용되고 있다.
이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제2013-0029665호에는 고분자수지로 형성되는 탄성입자; 및 상기 탄성입자의 표면과 고속회전복합법을 통해 결합되는 고열전도성 입자;를 포함하여 열전도율과 탄성회복율이 향상된 탄성 소재에 대해 기재되어 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제2015-0096533호에는 필름 감압 센서의 배면 주연부에 프레임 형상의 접착층이 설치되어 이루어지는 접착층을 구비한 필름형 감압 센서로서 및 이를 이용한 터치 패드, 터치 입력 기능을 구비한 보호 패널 및 전자 기기에 대하여 기재되어 있다.
하지만, 상기 전자기기와 같은 표시 장치는 표시부의 시인성을 저하시키지 않는 것이 중요한 요소로 작용하는데, 전술한 공개특허들과 같은 감압 센서 내지 소재의 경우 시인성과 관련된 투과율에 대해 전혀 인지하고 있지 못하여 표시 장치의 터치 센서에 적용하기 부적합한 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 압축탄성률을 갖음으로써 감압 센서로서의 역할을 할 수 있고, 내구성 및 내화학성이 우수하며, 투과율이 우수하여 터치센서에도 적용이 가능한 탄성층 및 이를 포함하는 감압센서를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄성층은 중합성 모노머, 유기 파이버 및 경화제를 함유하는 조성물의 경화물을 포함하고, 상기 유기 파이버는 함께 포함되는 중합성 모노머와 유기 파이버의 합 전체 중량부에 대하여, 1 내지 50중량부로 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 감압센서는 상기 탄성층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 탄성층은 압축탄성률을 갖음으로써 감압센서로서의 기능을 할 수 있고, 내구성 및 내화학성이 우수하며, 투과율 또한 우수하여 터치센서에도 적용 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명의 감압센서는 전술한 탄성층을 포함함으로써 내구성, 내화학성이 우수하고, 터치센서의 역할 또한 할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 탄성층을 포함하고, 단일층의 전극패턴층을 포함하는 감압센서를 개략적으로 도시한 도이다.
도 2는 본 발명의 탄성층을 포함하고, 복수층의 전극패턴층을 포함하는 감압센서를 개략적으로 도시한 도이다.
도 3은 도1의 단일층의 전극패턴층의 패턴화된 전극셀의 모습을 개략적으로 도시한 도이다.
도 2는 본 발명의 탄성층을 포함하고, 복수층의 전극패턴층을 포함하는 감압센서를 개략적으로 도시한 도이다.
도 3은 도1의 단일층의 전극패턴층의 패턴화된 전극셀의 모습을 개략적으로 도시한 도이다.
본 발명에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 발명에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
<
탄성층
>
본 발명의 한 양태에 따른 탄성층은 중합성 모노머, 유기 파이버 및 경화제를 함유하는 조성물로 제조되며, 상기 유기 파이버(fiber)는 함께 포함되는 중합성 모노머와 유기 파이버의 합 전체 중량부에 대하여, 1 내지 50중량부로 포함됨으로써, 내구성 및 내화학성이 우수하한 이점이 있다. 또한, 본 발명의 탄성층은 투과율이 우수하여 터치센서의 기능을 수행하기 위해 더 포함될 수 있는 터치센서층과 함께 사용될 수 있는 이점이 있다. 이와 같이 본 발명의 탄성층은 감압센서로서의 역할을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 탄성층을 포함하는 감압센서가 터치센서층을 더 포함함으로써, 외부로부터의 압력을 감지하는 감압 센서로서의 기능을 수행함과 동시에 터치 위치를 인지하는 터치센서로서의 기능 또한 수행할 수 있는 이점이 있다.
중합성
모노머
본 발명의 한 양태에 따른 탄성층을 제조하기 위한 탄성층 제조용 조성물은 중합성 모노머를 포함한다.
상기 중합성 모노머는 후술할 경화제의 작용으로 중합할 수 있는 모노머를 의미한다.
상기 중합성 모노머는 구체적으로, 단관능 중합성 모노머, 다관능 중합성 모노머를 들 수 있다.
상기 단관능 중합성 모노머는 구체적으로, 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다.
상기 다관능 중합성 모노머는 구체적으로, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylate), 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(pentaerythritol triacrylate), 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate), 트리메틸프로판 트리아크릴레이트(trimethylpropane triacrylate), 트리메틸프로판 트리메타크릴레이트(trimethylpropane trimethacrylate), 글리세롤 트리아크릴레이트(glycerol triacrylate), 트리스(2-하이드록시에틸) 이소시아누레이트[트리스(2-하이드록시에틸)이소이아누레이트 트리아크릴레이트], 에톡시레이티드 트리메틸프로판 트리아크릴레이트 (Ethoxylated trimethylolpropane triacrylate), 디-트리메틸프로판 테트라아크릴레이트(di-trimethylpropane tetraacrylate), 디펜타에리스리톨 펜타크릴레이트(dipentaerythritol pentaacrylate) 또는 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate) 등을 들 수 있다.
전술한 중합성 모노머는 각각 독립적으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있으며, 전술한 화합물들 외에 당 업계에서 중합성 모노머로서 사용되는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 중합성 모노머는 이를 포함하는 탄성층 제조용 조성물 전체 100중량%에 대하여, 10 내지 30%, 구체적으로 10 내지 25%, 보다 구체적으로 13 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 상기 중합성 모노머가 상기 범위 내로 포함될 경우 투과율 및 내화학성이 우수한 이점이 있다.
유기 파이버
본 발명의 한 양태에 따른 탄성층을 제조하기 위한 탄성층 제조용 조성물은 유기 파이버를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 유기 파이버를 포함하는 조성물로 제조된 탄성층은 압축탄성율이 150 내지 190MPa로 우수하여, 감압에 의한 센싱 및 회복에 의한 감도를 향상시켜 감압 센서의 기능을 할 수 있다. 압축 탄성률이 상기 범위 미만일 경우, 감압 시 회복률이 저하될 수 있으며, 상기 범위를 초과할 경우 감압 시 크랙이 발생할 수 있다.
상기 유기 파이버는 구체적으로, 셀룰로오스(Cellulose), 아세테이트 부틸레이트(Acetate butyrate), 셀룰로오스 유도체, 폴리메틸아크릴레이트(PMA, Polymethyl acrylate), 폴리비닐아세테이트(PVAc, Polyvinyl acetate), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, Polymethyl methacrylate), 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐알콜(PVA, Polymethyl alcohol), 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA), 폴리스티렌(PS, polystyrene), 폴리비닐피롤리돈(PVP, Polyvinylpyrrolidone), 폴리스티렌 공중합체, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌옥사이드(PPO), 폴리아크릴로나이트릴(PAN, Polyacrylonitrile), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레탄 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose acetate), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카프로락톤, 폴리비닐풀루오라이드, 폴리아닐린(PANI, Polyaniline), 폴리비닐리덴풀루오라이드 공중합체, 폴리이미드(Polyimide), 스타이렌 아크릴로나이트릴(SAN, Styrene-acrylonitrile), 폴리비닐알콜(PVA, Polyvinyl alcohol), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF, Poly(vinylidene fluoride)), 폴리에틸렌(PE, Polyethylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene terephthalate) 및 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 한 양태에 따르면 상기 유기 파이버는 함께 포함되는 중합성 모노머와 유기 파이버의 합 전체 중량부에 대하여, 1 내지 50중량부로 포함된다. 본 발명에서 제시하는 일 실시예로서 탄성층의 압축탄성률이 150 내지 190MPa를 만족시키기 위해서는 상기 유기 파이버의 함량이 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
다.
경화제
본 발명의 한 양태에 따른 탄성층을 제조하기 위한 탄성층 제조용 조성물은 경화제를 포함한다. 상기 경화제는 열경화제 또는 광경화제(광중합 개시제)를 포함한다.
상기 열경화제는 낮은 온도에서는 경화가 일어나지 않고, 고온에서 경화가 일어나는 잠재성 열경화제인 것이 바람직하다. 상기 잠재성 열경화제는 구체적으로, 아민형, 이미다졸형, 디히드라지드형을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아민형은 보다 구체적으로 아지큐어 MY-24, 아지큐어 MY-H, 아지큐 MY-HK, 아지큐어 PN-23J, 아지큐어 PN-31J, 아지큐어 PN-40J(아지노모토사제품), 후지큐어 FXR-1020, 후지큐어 FXR-1030(후지카세이사제품) 등을 들 수 있다.
상기 이미다졸형은 보다 구체적으로 2-메틸이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸(시코쿠화성사제품) 등을 들 수 있다.
상기 디히드라지드형은 보다 구체적으로 아지큐어 VDH, 아지큐어 UDH, MDH(아지노모토사제품) ADH, SDH, DDH, IDH(오츠카화학사제품), NDH(일본히드라진 공업사제품) 등을 들 수 있다.
상기 예시된 열경화제들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 전술한 바로 한정되는 것이 아니라, 당 업계에서 열경화제로서 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 광경화제는 당업계에서 광경화제로서 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있으나, 트리아진계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물 및 옥심 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 트리아진계 화합물로서는, 예를 들면 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(5-메틸퓨란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(퓨란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.
상기 아세토페논계 화합물로서는, 예를 들면, 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있다.
상기 비이미다졸계 화합물로는, 예를 들면 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(알콕시페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(트리알콕시페닐)비이미다졸, 4,4',5,5' 위치의 페닐기가카르보알콕시기에 의해 치환되어 있는 이미다졸 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 2,2'비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸이 바람직하게 사용된다.
또한, 전술한 광경화제 이외의 광경화제로서는 구체적으로, 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 안트라센계 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 벤조인계 화합물로서는, 예를 들면, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.
상기 벤조페논계 화합물로는, 예를 들면, 벤조페논, 0-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논, 4,4'-디(N,N'-디메틸아미노)-벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 티오크산톤계 화합물로는, 예를 들면, 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다.
상기 안트라센계 화합물로는, 예를 들면, 9,10-디메톡시안트라센, 2-에틸-9,10- 디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디에톡시안트라센 등을 들 수 있다.
그 밖에 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포퀴논, 페닐클리옥실산메틸, 티타노센 화합물 등 또한 광경화제로서 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 광경화제에 조합하여 사용할 수 있는 광경화 보조제로는 아민 화합물, 카르복실산 화합물 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 아민 화합물은 구체적으로 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민 등의 지방족 아민 화합물, 4-디메틸아미노벤조산 메틸, 4-디메틸아미노벤조산 에틸, 4-디메틸아미노벤조산 이소아밀, 4-디메틸아미노벤조산 2-에틸헥실, 벤조산 2-디메틸아미노에틸, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논(통칭 : 미힐러케톤), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등의 방향족 아민 화합물을 들 수 있다. 아민 화합물로서는 방향족 아민 화합물이 바람직하게 사용된다.
상기 카르복실산 화합물은 구체적으로 페닐티오아세트산, 메틸페닐티오아세트산, 에틸페닐티오아세트산, 메틸에틸페닐티오아세트산, 디메틸페닐티오아세트산, 메톡시페닐티오아세트산, 디메톡시페닐티오아세트산, 클로로페닐티오아세트산, 디클로로페닐티오아세트산, N-페닐글리신, 페녹시아세트산, 나프틸티오아세트산, N-나프틸글리신, 나프톡시아세트산 등의 방향족 헤테로아세트산류를 들 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 경화제는 이를 포함하는 탄성층 제조용 조성물 전체 100중량%에 대하여, 1 내지 10중량%, 구체적으로 1 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 상기 경화제가 상기 범위 내로 포함될 경우, 이를 포함하는 탄성층 제조용 조성물이 고감도화 되어 탄성층의 강도나 표면 평활성이 우수해질 수 있다.
본 발명의 한 양태에 따른 탄성층은 전술한 중합성 모노머, 유기 파이버 및 경화제를 포함하고, 상기 유기 파이버가 함께 포함되는 중합성 모노머와 유기 파이버의 합 전체 중량부에 대하여, 1 내지 50중량부로 포함되며, 구체적으로 20 내지 50중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 탄성층은 내구성 및 내화학성이 우수한 이점이 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 탄성층은 150 내지 190MPa의 압축탄성률을 보임으로써 외부로부터의 압력을 감지하는 감압센서로써의 기능을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 투과율이 우수한 이점이 있어 터치 위치를 인지하는 터치센서에도 적용 가능한 이점이 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 본 발명의 탄성층을 제조하기 위한 탄성층 제조용 조성물은 용제 및 첨가제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
용제
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 본 발명의 탄성층 제조를 위한 탄성층 제조용 조성물은 용제를 더 포함할 수 있다.
상기 용제는 당업계에서 사용되는 용제라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 각종 유기용제를 사용할 수 있다.
상기 용제는 구체적으로 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노프로필에테르, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜 모노알킬에테르류, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌글리콜 디프로필에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜 디알킬에테르류; 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜 알킬에테르아세테이트류; 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르아세테이트, 등의 알킬렌글리콜 알킬에테르아세테이트류; 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트 등의 알콕시알킬아세테이트류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류; 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등의 에스테르류; γ-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.
상기의 용제는 도포성 및 건조성면에서 바람직하게는 상기 용제 중에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제를 들 수 있고, 보다 바람직하게는 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 케톤류, 3-에톡시프로피온산 에틸이나, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류를 들 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 3-에톡시프로피온산 에틸, 3-메톡시프로피온산 메틸 등을 들 수 있다. 이들 용제는 각각 단독으로 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 용제의 함량은 이를 포함하는 탄성층 제조용 조성물 전체 100중량%에 대하여, 60 내지 80중량%, 구체적으로 65 내지 75중량%로 포함될 수 있다. 상기 용제의 함량이 상기 범위 내로 포함될 경우 도포성이 양호해질 수 있어 바람직하다.
첨가제
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 본 발명의 탄성층 제조를 위한 탄성층 제조용 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 본 발명의 목적을 해치기 않는 범위에서 필요에 따라 선택적으로 첨가될 수 있는 성분으로서, 예를 들면 실란 커플링제, 산화방지제, 자외선 흡수제 등을 들 수 있다.
상기 실란 커플링제는 카르복실기, 메타크릴기, 이소시아네이트기, 에폭시기 등의 반응성 치환기를 갖는 실란 커플링제를 들 수 있다. 구체적으로, 트리메트키시시릴안식향산, γ-메타크릴키시푸로필트리메톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, 비닐트리메톡시실란, γ-이소시아네이트프로필트리에톡시실란, γ-클리시독시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시 시클로헥실)에틸트리메톡시실란 등을 들 수 있으나, 시판품으로는 SH6062, SH-8400, SZ6030(Toray-Dow Corning Silicon co.,Ltd. 제조), KBE903, KBM803(Shin-Etsu silicone co.,Ltd. 제조) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 산화방지제는 구체적으로, 2,2'-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 자외선 흡수제는 구체적으로, 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<감압센서>
본 발명의 다른 양태는 전술한 탄성층을 포함하는 감압센서이다.
본 발명의 감압센서는 전술한 탄성층을 포함하는 감압센서층을 포함함으로써, 외부로부터의 압력을 감지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 감압센서는 터치 위치를 인지할 수 있는 터치센서층을 더 포함함으로써 터치센서의 역할 또한 수행할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에서 감압센서의 구조는 특별히 한정하지 않으며, 당 업계에서 사용되는 감압 내지 터치센서의 구조들이 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들면, 도 1과 같이 단일층의 전극패턴을 포함하는 구조일 수도 있고, 도 2와 같이 상부 전극패턴(Rx) 및 하부 전극패턴(Tx)을 포함하는 복수층의 전극패턴을 포함하는 구조일 수도 있다.
하기에 구체적인 도면을 이용하여 본 발명의 감압센서의 구조에 대해 서술하지만, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 감압센서의 구조는 이에 한정되지 않는다.
도 1을 참고하여 설명하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라 기재(500)의 적어도 일면 상에 단일층의 전극패턴층(400)이 형성되고, 상기 전극패턴층(400) 상에 본 발명의 탄성층(300)이 적층됨으로써, 감압센서의 역할을 수행할 수 있는 감압센서층(600a)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 탄성층(300) 상에 그라운드층(절연막, 200)이 형성될 수 있고, 상기 그라운드층(200) 상에 터치센서층(100)이 더 형성됨으로써, 터치센서의 역할 또한 할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 기재(500)는 투시성, 강성 및 가공성이 뛰어난 재료인, 예컨대 유리, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)계 수지, 폴리카보네이트(PC)계 수지, 사이클로올레핀(COP)계 수지, 트리아세틸셀룰로오스(TAC)계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등을 사용할 수 있다.
도 3을 참고하면, 상기 전극패턴층(400)은 단일층 내에 제1전극패턴(110) 및 제2전극패턴(120)을 포함하는 전극셀을 포함할 수 있다. 상기 제1전극패턴(110)은 제1연결선(110a)과 하나 이상의 제1전극선(110b)으로 구성될 수 있다. 제1전극패턴(110)과 제2전극패턴(120)은 동일 전극에 연결될 수 있고, 각각 다른 전극에 연결될 수도 있다. 상기 제1전극패턴(110)은 제1전극선(110b) 여러 개로 이루어질 수 있으며, 모든 제1전극선(110b)은 제1연결선(110a)과 연결될 수 있다. 상기 제2전극패턴(120)은 제2연결선(120a)과 하나 이상의 제2전극선(120b)으로 구성될 수 있다. 상기 제2전극패턴(120) 역시 마찬가지로, 제2전극선(120b) 여러 개로 이루어질 수 있으며, 모든 제2전극선(120b)은 제2연결선(120a)과 연결될 수 있다. 이 때, 상기 제1전극패턴(110)과 제2전극패턴(120)의 배치는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 당 업계에서 사용될 수 있는 배치 구조라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 그라운드층(절연막, 200)은 감압센서층 내에 포함되는 전극패턴층과 터치센서층 간의 신호간섭을 방지하기 위한 목적으로 더 포함될 수 있으며, 사용자의 필요에 의해 터치센서 내 각 구성층 사이 다양한 부분에 사용될 수 있다. 상기 그라운드층(200)은 당 업계에서 공지된 유기 또는 무기 절연막 소재가 제한 없이 사용될 수 있으며, 구체적으로 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리우레탄, 에폭시, 실리콘, 아크릴 등을 들 수 있다.
상기 터치센서층(100)은 터치 감지를 위한 감지 전극을 포함할 수 있으며, 구체적으로 감지 전극 및 감지 전극 상에 형성되는 보호막을 더 포함할 수 있다.
상기 감지 전극은 전도성 물질이라면 제한 없이 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 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; 탄소나노 튜브(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 선택될 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 물질들은 전술한 제1전극 패턴(110) 및 제2전극패턴(120)에서 사용되는 제1전극선(110b) 및 제2전극선(120b)으로도 사용될 수 있다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라 하부 전극패턴층(Tx, 420)의 적어도 일면 상에 본 발명의 탄성층이 형성되고, 상기 탄성층 상에 상부 전극패턴층(Rx, 410)이 형성될 수 있으며, 상기 상부 전극패턴층(410) 상에 기재(500)가 형성됨으로써 감압센서층(600b)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 기재(500) 상에 그라운드층(200)이 더 형성될 수 있으며, 상기 그라운드층(200) 상에 터치센서층(100)이 더 형성됨으로써, 감압센서 및 터치센서의 역할을 동시에 수행할 수 있는 감압센서를 제작할 수 있다.
상기 하부 전극패턴층(Tx, 420)은 센서 구동 기간 동안 센서의 구동 채널로서의 기능을 하며, 상기 상부 전극패턴층(Rx, 410)은 디스플레이 기간 동안 공통전극으로의 기능을 하며, 센서 구동 기간 동안에는 센서들의 수신 채널로서의 기능을 할 수 있다. 상기 하부 전극패턴층(Tx, 420) 및 상부 전극패턴층(Rx, 410)은 각각 복수의 상부전극 및 복수의 하부전극을 포함할 수 있으며, 상기 상부전극 및 하부전극으로는 구체적으로 전술한 감지 전극과 동일한 물질을 사용할 수 있다.(도 2 참고)
또한, 상기 기재(500), 그라운드층(200) 및 터치센서층(100)은 전술한 바가 동일하게 적용될 수 있다.
전술한 갑압센서를 구성하는 각 층은 필요에 따라 점접착층에 의해 접합된 것일 수 있다. 이 때, 점착제 또는 접착제를 이용하여 형성된 층을 의미하는 것이며, 광학용 투명 점접착제층인 것이 바람직하다. 상기 광학용 투명 점접착제층을 형성하기 위한 점접착제 조성물은 예를 들면, 아크릴계 수지, 실로콘계 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 고무계 수지, 우레탄계 수지 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
전술한 감압센서의 구조는 본 발명의 감압센서의 일 예를 제시한 것일 뿐, 본 발명의 감압센서의 구조는 전술한 바로 한정되는 것은 아니며, 당 업계에서 사용자의 필요에 따라 각 구성층의 적층 구조는 변경될 수 있다. 또한, 사용자의 필요에 따라 보호층 등의 추가 층이 더 포함될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 한 양태에 따른 감압센서는 내구성 및 내화학성이 우수하고, 투과율 또한 우수한 탄성층을 포함함으로써, 외부로부터의 압력을 감지하는 감압센서로서의 기능 뿐만 아니라, 터치 위치를 인지하는 터치센서로서의 기능 또한 구현할 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당 업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다. 이하의 실시예 및 비교예에서 함량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
실시예
및
비교예
:
탄성층의
제조
두께 700㎛의 소다 라임 글래스(Soda lime Glass)를 캐리어 기판으로 사용하고, 상기 캐리어 기판 상에 하기 표 1의 구성 및 함량으로 제조된 실시예 내지 비교예의 탄성층 제조용 조성물을 스핀코터로 경화 후 두께가 2㎛가 되도록 도포하고, 100℃의 컨벡션 오븐에서 2분간 프리베이크 하였다. 그 다음, 230℃로 30분간 포스트베이크를 진행하여 탄성층을 형성하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비교예 6 | ||
| 중합성 모노머 | A-1 | 20 | 15 | 12.5 | - | - | - | 25 | - | 24 | - | 10 | - |
| A-2 | - | - | - | 20 | 15 | 12.5 | - | 25 | - | 24 | - | 10 | |
| 유기 파이버 | B | 5 | 10 | 12.5 | 5 | 10 | 12.5 | - | - | 1 | 1 | 15 | 15 |
| 경화제 | C | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 용매 | D | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 |
| 첨가제 | E | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| A-1: 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(Pentaerythritol triacrylate, 신 나카무라 사) A-2: 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(Dipentaerythritol Hexa Acrylate, 일본 화약 사) B: 하이드록시 프로필 셀룰로오스(일본 소다 사) C: Irgacure 369(Ciba 사) D: 프로필렌 글리콜 메틸에테르(Propylene Glycol Methyl Ether, 한농화성 사) E: SH-8400(다우 코닝 사) |
|||||||||||||
실험예
1: 압축 탄성률
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 탄성층의 압축 탄성률을 범용 시험기(Avery Denison, T42U)를 이용하여, ASTM D1229-09에 준하여 실시하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
실험예
2: 경도 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 탄성층의 경도를 ASTM D2240-05 타입 A에 따라 휴대용 듀로 미터(Shore Instruments, 타입 A-2)를 사용하여 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
실험예
3: 내화학성 평가
상기 실시예 및 비교예와 동일한 방법으로 제조된 탄성층을 프로필렌글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트(PGMEA)에 100℃의 조건에서 30분 간 침지하였다. 30분 후 침지 전과 후의 두께 변화를 측정하여 그 결과를 하기 평가 기준과 같이 평가하여, 하기 표 2에 기재하였다.
<평가 기준>
○：두께 유지율이 98% 이상
△: 두께 유지율이 95% 내지 98%
×: 두께 유지율이 95% 이하
실험예
4: 투과율(
%
) 평가
상기 실시예 및 비교예와 동일한 방법으로 제조된 탄성층에 대하여, 550nm의 파장에서의 광의 투과율을 분광 광도계(U3210, hitachi 사)를 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비교예 6 | |
| 압축탄성률(MPa) | 158.8 | 178.2 | 196.4 | 148.2 | 168.1 | 190.2 | 30 | 35 | 40 | 48 | 199.2 | 198.4 |
| 경도(Shore A) | 50 | 44 | 40 | 52 | 46 | 41 | 90 | 92 | 85 | 84 | 38 | 40 |
| 내화학성 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | △ | × | × | × | × |
| 투과율(%) | 99 | 98 | 97 | 99 | 98 | 97 | 99 | 99 | 99 | 99 | 95 | 95 |
상기 표 2를 참고하면, 본 발명의 구성을 모두 포함하고, 유기 파이버의 함량 또한 본 발명의 범위를 만족하는 실시예 1 내지 6의 경우 투과율이 우수하여 터치센서에 적용 가능한 것을 확인할 수 있으며, 유기 파이버를 포함하지 않는 비교예 1 내지 2의 경우; 및 유기 파이버의 함량이 본 발명의 범위 미만으로 포함되는 비교예 3 내지 4의 경우; 보다 압축 탄성률 및 내화학성이 우수하며 경도가 낮아 탄성층에 적용되기 적합한 것을 확인할 수 있다. 또한, 유기 파이버의 함량이 본 발명의 범위를 초과하는 비교예 5 내지 6의 경우 보다 내화학성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
100: 터치센서층
200: 그라운드층
300: 탄성층
400: 전극패턴층
410: 상부전극패턴층(Rx)
420: 하부전극패턴층(Tx)
500: 기재
600a/600b: 감압센서층
110: 제1전극패턴
110a: 제1연결선
110b: 제1전극선
120: 제2전극패턴
120a: 제2연결선
120b: 제2전극선
200: 그라운드층
300: 탄성층
400: 전극패턴층
410: 상부전극패턴층(Rx)
420: 하부전극패턴층(Tx)
500: 기재
600a/600b: 감압센서층
110: 제1전극패턴
110a: 제1연결선
110b: 제1전극선
120: 제2전극패턴
120a: 제2연결선
120b: 제2전극선
Claims (9)
- 중합성 모노머, 유기 파이버 및 경화제를 함유하는 조성물의 경화물을 포함하는 탄성층에 있어서,
상기 유기 파이버는 함께 포함되는 중합성 모노머와 유기파이버의 합 전체 중량부에 대하여, 1 내지 50중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 탄성층. - 제1항에 있어서,
상기 탄성층의 압축탄성률은 150 내지 190MPa인 것을 특징으로 하는 탄성층. - 제1항에 있어서,
상기 조성물은 용제 및 첨가제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성층. - 제1항에 잇어서,
상기 중합성 모노머는 이를 포함하는 탄성층 제조용 조성물 전체 100중량%에 대하여, 10 내지 30중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 탄성층. - 제1항에 있어서,
상기 경화제는 이를 포함하는 탄성층 제조용 조성물 전체 100중량%에 대하여, 1 내지 10중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 탄성층. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 탄성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 감압센서.
- 제6항에 있어서,
상기 감압센서는 터치센서층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 갑압센서. - 제6항에 있어서,
상기 감압센서는 기재; 상기 기재의 적어도 일 면 상에 형성된 단일층의 전극패턴층; 및 상기 전극패턴층 상에 형성된 상기 탄성층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 감압센서. - 제6항에 있어서,
상기 갑압센서는 하부 전극패턴(Tx); 상기 하부 전극패턴층의 적어도 일 면 상에 형성된 상기 탄성층; 상기 탄성층 상에 형성된 상부 전극패턴층(Rx); 및 상기 상부 전극패턴층 상에 형성된 기재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 감압센서.
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|---|---|---|---|---|
| KR20200111522A (ko) * | 2019-03-19 | 2020-09-29 | 한국기계연구원 | 촉각 센서 및 그 제조 방법 |
| CN112033660A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-04 | 四川大学 | 一种发电机防晕系统应力测试分析方法 |
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| KR20130029665A (ko) | 2011-09-15 | 2013-03-25 | 전자부품연구원 | 높은 열전도율과 탄성회복률을 구비한 소재 및 이를 적용한 복합소재 |
| KR20150096533A (ko) | 2013-01-10 | 2015-08-24 | 니혼샤신 인사츠 가부시키가이샤 | 접착층을 구비한 필름형 감압 센서와 이를 이용한 터치 패드, 터치 입력 기능을 구비한 보호 패널 및 전자 기기 |
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- 2017-02-24 KR KR1020170024578A patent/KR20180097870A/ko unknown
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