KR20190012142A - 압전 센서 및 그 압전 센서를 사용한 디스플레이 - Google Patents
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Abstract
(과제) 종래에 비해 광 투과성 및 헤이즈를 개선한 압전 센서 및 그 압전 센서를 사용한 디스플레이를 제공한다.
(해결 수단) 본 발명의 압전 센서 (10, 11) 는, 디스플레이 (12) 의 표시면에 배치되는 것이다. 압전 센서 (10, 11) 는, 압전성을 갖는 압전 필름 (15), 압전 필름 (15) 의 일면 및 타면에 형성된 투명 전극 (16, 17), 일방의 투명 전극 (16, 17) 에 있어서의 압전 필름 (15) 의 반대면에 형성된 투명 충전층 (18) 을 구비한다. 압전 필름 (15) 은, 기재 필름 (13) 에 압전성을 갖는 코팅층 (14) 을 적층한 필름상의 것이다. 압전 필름 (15) 으로서 압전성을 갖는 단체 필름을 사용해도 된다.
(해결 수단) 본 발명의 압전 센서 (10, 11) 는, 디스플레이 (12) 의 표시면에 배치되는 것이다. 압전 센서 (10, 11) 는, 압전성을 갖는 압전 필름 (15), 압전 필름 (15) 의 일면 및 타면에 형성된 투명 전극 (16, 17), 일방의 투명 전극 (16, 17) 에 있어서의 압전 필름 (15) 의 반대면에 형성된 투명 충전층 (18) 을 구비한다. 압전 필름 (15) 은, 기재 필름 (13) 에 압전성을 갖는 코팅층 (14) 을 적층한 필름상의 것이다. 압전 필름 (15) 으로서 압전성을 갖는 단체 필름을 사용해도 된다.
Description
본 발명은, 가압을 검출하는 압전 센서 및 그 압전 센서를 사용한 디스플레이에 관한 것이다.
종래, 전자 기기의 디스플레이의 전면에 터치 패널이 장착되어, 전자 기기의 조작에 사용되고 있다. 터치 패널은 위치 좌표를 검출할 뿐이지만, 감압 센서를 추가함으로써 가압력도 검출할 수 있다. 예를 들어, 하기의 특허문헌 1 에 가압력도 검출할 수 있는 터치 패널이 개시되어 있다.
특허문헌 1 의 터치 패널은, 필름상의 압전 센서의 단부 (端部) 를 접착제로 디스플레이에 접착하고 있다. 필름상의 압전 센서와 디스플레이 사이는 공간으로 되어 있다. 필름상의 압전 센서를 가압하면, 가압된 부분이 디스플레이를 향하여 휘어, 가압된 부분이 신장된다. 이 필름상의 압전 센서의 형상 변화에 따라 발생하는 신호의 강도에 의해, 가압력을 검출하고 있다.
그러나, 특허문헌 1 의 터치 패널은, 필름상의 압전 센서와 디스플레이의 사이의 공간에 의해 광 투과성과 헤이즈가 악화될 우려가 있다.
본 발명의 목적은, 종래에 비해 광 투과성 및 헤이즈를 개선한 압전 센서 및 그 압전 센서를 사용한 디스플레이를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 디스플레이의 전면에 배치되는 압전 센서이다. 압전 센서는, 기재 필름에 압전성을 갖는 코팅층이 적층된 압전 필름 또는 압전성을 갖는 단체 (單體) 필름과, 상기 압전 필름의 적어도 일면측에 직접적 또는 간접적으로 배치된 투명 전극과, 상기 투명 전극과 디스플레이 사이를 채우는 투명 충전층을 구비한다.
상기 투명 충전층의 굴절률은, 상기 투명 전극의 굴절률과 디스플레이의 굴절률 사이의 굴절률이다.
상기 투명 충전층은 접착제 또는 수지이다.
상기 압전성을 갖는 코팅층, 압전성을 갖는 단체 필름은 불소계 수지를 함유한다.
상기 불소계 수지는 불화비닐리덴, 트리플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌 중의 2 종류 이상의 공중합체 또는 불화비닐리덴의 중합체이다.
상기 압전 필름의 기재 필름과 코팅층 사이 또는 압전 필름과 투명 전극 사이의 적어도 하나의 사이에, 또는, 상기 압전성을 갖는 단체 필름의 어느 일방에 굴절률 조정층을 갖는다. 또, 상기 압전 필름의 기재 필름과 코팅층 사이, 또는 기재 필름에 있어서의 코팅층의 반대측의 면의 어느 일방에, 또는 상기 압전성을 갖는 단체 필름의 어느 일방에, 앵커 코트층을 갖는다.
상기 코팅층의 두께가 0.5 ∼ 10 ㎛, 굴절률 조정층의 두께가 80 ∼ 160 ㎚, 투명 전극의 두께가 20 ㎚ 이상이다. 또, 상기 코팅층의 굴절률이 1.40 ∼ 1.50, 굴절률 조정층의 굴절률이 1.50 ∼ 1.70, 투명 전극의 굴절률이 1.90 ∼ 2.10 이다.
상기 압전 필름에 있어서의 디스플레이의 반대측에 터치 패널을 배치해도 된다.
본 발명의 디스플레이는, 상기 압전 센서를 구비하고 있고, 압전 센서와 디스플레이 사이가 상기 투명 충전층으로 채워져 있다.
본 발명의 압전 센서는, 디스플레이에 대향하는 면의 전체를 덮도록 투명 충전층을 형성하고 있다. 그 때문에, 종래와 같이 디스플레이와의 사이에 공기층을 구비한 필름상의 압전 센서와 달리, 전광선 투과율이나 헤이즈 등의 광학 특성을 저하시키기 어렵다. 투명 전극, 투명 충전층 및 디스플레이의 굴절률이 서서히 변화하게 되어 있어, 광의 반사·산란이 적어, 광학 특성을 저하시키기 어렵다.
본 발명의 디스플레이는, 상기의 압전 센서를 구비하고 있고, 디스플레이와 압전 센서의 경계에 공기층은 없고, 투명 충전층이 충전되어 있다. 그 때문에, 디스플레이를 시인했을 때의 전광선 투과율이나 헤이즈 등의 광학 특성을 저하시키기 어렵다.
도 1 은, 본 발명의 압전 센서의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는, 본 발명의 일방의 투명 전극을 간접적으로 배치한 압전 센서의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3 은, 본 발명의 일방의 투명 전극을 간접적으로 배치한 압전 센서의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4 는, 본 발명의 양방의 투명 전극을 간접적으로 배치한 압전 센서의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5 는, 본 발명의 압전 센서의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6 은, 본 발명의 압전 센서의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7 은, 본 발명의 압전 센서의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 8 은, 본 발명의 압전성을 갖는 단체 필름을 사용한 압전 센서의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 9 는, 도 1 의 압전 센서에 굴절률 조정층을 구비한 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 10 은, 실시예 3 ∼ 9 를 실시한 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는, 본 발명의 일방의 투명 전극을 간접적으로 배치한 압전 센서의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3 은, 본 발명의 일방의 투명 전극을 간접적으로 배치한 압전 센서의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4 는, 본 발명의 양방의 투명 전극을 간접적으로 배치한 압전 센서의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5 는, 본 발명의 압전 센서의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6 은, 본 발명의 압전 센서의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7 은, 본 발명의 압전 센서의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 8 은, 본 발명의 압전성을 갖는 단체 필름을 사용한 압전 센서의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 9 는, 도 1 의 압전 센서에 굴절률 조정층을 구비한 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 10 은, 실시예 3 ∼ 9 를 실시한 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 압전 센서 및 디스플레이에 대해 도면을 사용하여 설명한다.
도 1(a), (b) 에 나타내는 본 발명의 압전 센서 (10, 11) 는, 디스플레이 (12) 의 표시면에 배치되는 것이다. 압전 센서 (10, 11) 는, 압전성을 갖는 압전 필름 (15), 압전 필름 (15) 의 일면 및 타면에 형성된 투명 전극 (16, 17), 일방의 투명 전극 (17) 에 있어서의 압전 필름 (15) 의 반대면에 형성된 투명 충전층 (18) 을 구비한다.
압전 필름 (15) 은, 기재 필름 (13) 에 압전성을 갖는 코팅층 (14) 을 적층한 필름상의 것이다.
[기재 필름]
기재 필름 (13) 은, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리올레핀, 폴리시클로올레핀, 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리노르보르넨 등의 고분자 필름을 들 수 있다. 기재 필름 (13) 은 투명성, 내열성, 및 기계 특성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 (PET 필름) 이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않는다.
기재 필름 (13) 의 두께는, 바람직하게는, 10 ㎛ 이상, 200 ㎛ 이하이지만, 이것에 한정되는 경우는 없다. 단 기재 필름 (13) 의 두께가 10 ㎛ 미만이면, 취급이 곤란해질 우려가 있다. 또 기재 필름 (13) 의 두께가 200 ㎛ 를 초과하면, 압전 필름을 귄취하여 롤로 하는 것이 어려워질 우려가 있다. 또 기재 필름 (13) 의 두께가 200 ㎛ 를 초과하면, 압전 필름 (15) 을 터치 패널에 실장했을 때에 두께가 지나치게 두꺼워질 우려가 있다.
[압전성을 갖는 코팅층]
압전성을 갖는 코팅층 (14) 은, 기재 필름 (13) 상에 박막상으로 코팅된 것이다. 압전성을 갖는 코팅층 (14) 은, 코팅 후의 막이 압전성을 갖는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 압전성을 갖는 코팅층 (14) 은, 폴링 (분극 처리) 을 실시하지 않아도 압전성을 나타내는 것이 바람직하지만, 폴링 후에 압전성을 나타내는 것이어도 된다.
압전성을 갖는 코팅층 (14) 은, 예를 들어, 코팅층의 재료를 용매에 용해시켜 용액으로 하고, 바 코터나 그라비아 코터 등의 이미 알려진 코팅 장치에 의해 기재 필름 (13) 상에 얇고 고르게 코팅하고, 그 후 건조시켜 얻어진다.
도 1(a) 와 (b) 에 나타내는 바와 같이, 디스플레이 (12) 에 대한 압전 필름 (15) 의 상하 방향은 한정되지 않는다. 도 1(a) 는 기재 필름 (13) 이 디스플레이 (12) 쪽에 있고, 도 1(b) 은 압전성을 갖는 코팅층 (14) 이 디스플레이 (12) 쪽에 있다.
[압전성을 갖는 코팅층의 재료］
압전성을 갖는 코팅층 (14) 의 재료는, 예를 들어, 불소계 수지를 함유하는 재료가 바람직하게 사용된다. 불소계 수지를 함유하는 재료를 구체적으로 예시 하면, 불화비닐리덴 성분 함유 폴리머인 폴리불화비닐리덴, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌의 공중합체, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌의 공중합체, 헥사플루오로프로필렌-비닐리덴플루오라이드의 공중합체, 퍼플루오로비닐에테르-비닐리덴플루오라이드의 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-비닐리덴플루오라이드의 공중합체, 헥사플루오로프로필렌옥사이드-비닐리덴플루오라이드의 공중합체, 헥사플루오로프로필렌옥사이드-테트라플루오로에틸렌-비닐리덴플루오라이드의 공중합체, 헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌-비닐리덴플루오라이드의 공중합체에서 선택할 수 있다. 그리고 이들 폴리머는 단독으로도 사용할 수 있고, 혼합체로도 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌의 공중합체, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌의 공중합체, 불화비닐리덴의 중합체이다.
불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌의 공중합체를 코팅층 (14) 의 재료로서 사용하는 경우, 불화비닐리덴과 트리플루오로에틸렌의 몰비는 전체를 100 으로 하여, (70 ∼ 75) : (30 ∼ 25) 가 적절하다. 또, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌의 공중합체를 코팅층 (14) 의 재료로서 사용하는 경우, 불화비닐리덴과 트리플루오로에틸렌과 클로로트리플루오로에틸렌의 몰비는 전체를 100 으로 하여, (63 ∼ 65) : (27 ∼ 29) : (10 ∼ 6) 이 적절하다.
[압전성을 갖는 코팅층의 두께］
압전성을 갖는 코팅층 (14) 의 건조 후의 두께가 한정되는 경우는 없지만, 후술하는 광학 특성을 고려하면, 0.5 ㎛ 이상, 20 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.5 ㎛ 이상, 5 ㎛ 이하가 적절하다. 압전성을 갖는 코팅층 (14) 의 건조 후의 두께가 0.5 ㎛ 미만이면, 형성된 막이 불완전할 우려가 있다. 압전성을 갖는 코팅층 (14) 의 건조 후의 두께가 20 ㎛ 를 초과하면, 광학 특성 (헤이즈 및 전광선 투과율) 이 부적절해질 우려가 있다.
[압전 필름의 광학 특성］
디스플레이 (12) 의 화상이 명료하게 시인되어야 하므로, 압전 필름 (15) 의 헤이즈치는 5 ％ 이하가 바람직하고, 전광선 투과율은 85 ％ 이상이 바람직하고, 88 ％ 이상이 보다 바람직하고, 90 ％ 이상이 더욱 바람직하다. 압전 필름 (15) 의 헤이즈치가 5 ％ 를 초과한 경우, 혹은, 전광선 투과율이 85 ％ 미만이 되었을 경우, 디스플레이 (12) 의 화상을 명료하게 시인할 수 없게 될 우려가 있다.
[투명 전극]
투명 전극 (16, 17) 은, 압전 필름 (15) 의 양면에 배치되어 있다. 압전 센서 (10, 11) 를 가압하면 압전성을 갖는 코팅층 (14) 이 분극하여, 일방의 투명 전극 (16) 에서 압전성을 갖는 코팅층 (14) 의 전위의 변화를 검출한다. 타방의 투명 전극 (17) 은 기준 전위 (어스 전위) 가 된다. 투명 전극 (16, 17) 은 압전 필름 (15) 의 각각의 면의 전체를 덮도록 형성한다.
투명 전극 (16, 17) 은, 인듐계 복합 산화물, 대표적으로는 인듐주석 복합 산화물 (ITO : Indium Tin Oxide), 인듐아연 복합 산화물을 들 수 있지만, 4 가 금속 이온 또는 2 가 금속 이온이 도프된 산화인듐 (In203) 을 들 수 있다. 인듐계 복합 산화물은, 가시광 영역 (380 ∼ 780 ㎚) 에서 투과율이 80 ％ 이상으로 높고, 또한 단위 면적당의 표면 저항이 낮다는 (30 ∼ 1000 Ω/□) 특징을 갖고 있다.
상기 인듐계 복합 산화물의 표면 저항치는, 바람직하게는 300 Ω/□ (ohms per square) 이하이고, 더욱 바람직하게는 150 Ω/□ 이다. 표면 저항이 작은 투명 전극 (16, 17) 은, 예를 들어, 스퍼터링법 또는 진공 증착법에 의해, 인듐계 복합 산화물의 비정질층을 경화 수지층 상에 형성한 후, 100 ∼ 200 ℃ 에서 가열 처리하여, 비정질층을 결정질층으로 변화시킴으로써 얻어진다.
투명 전극 (16, 17) 은 상기의 재료에 한정되지 않고, 주석아연 산화물, 산화아연, 불소 도프 주석 산화물 등의 투명 도전성 산화물, 폴리에틸렌디옥시티오펜 등의 도전성 고분자를 사용할 수 있다.
[층간]
예를 들어 도 1(a) 에 있어서, 기재 필름 (13) 과 코팅층 (14) 사이, 기재 필름 (13) 과 투명 전극 (17) 사이 또는 코팅층 (14) 과 투명 전극 (16) 사이의 적어도 하나의 사이에 굴절률 조정층 (Index matching layer) 을 형성해도 된다. 복수의 굴절률 조정층을 형성하는 경우, 굴절률 조정층은, 기재 필름 (13) 과 코팅층 (14) 사이와 압전 필름 (15) 의 어느 면에 형성한다. 굴절률 조정층은 수 ㎚ ∼ 수십 ㎚ 정도의 박층이고, 반사율을 조정한다. 도 1(b) 에 있어서도 상기의 층을 동일하게 형성해도 된다.
기재 필름 (13) 과 코팅층 (14) 사이, 기재 필름 (13) 에 있어서의 코팅층 (14) 의 반대측의 면에 앵커 코트층 (anchor coat layer) 을 형성해도 된다. 앵커 코트층은 층간의 밀착성을 높일 수 있다.
또한, 기재 필름 (13) 과 투명 전극 (16, 17) 사이에 안티 블로킹층을 형성해도 된다. 안티 블로킹층은 겹쳐 쌓인 필름이 압착 (블로킹) 되는 것을 방지하는 효과가 있다.
층간에 대해서는, 상기 서술한 층 중 어느 것이 형성되는 것이 아니라, 1 개의 압전 센서 (10, 11) 에 복수 종의 층을 형성해도 된다.
[투명 충전층]
투명 충전층 (18) 은, 일방의 투명 전극 (17) 에 있어서의 압전 필름 (15) 의 반대면의 전체에 형성되어 있다. 투명 전극 (17) 과 디스플레이 (12) 사이는 투명 충전층 (18) 이 충전되어 채워져 있다.
투명 충전층 (18) 은 광학 투명 접착 재료 또는 광학 투명 점착 재료로 이루어지는 접착제 또는 수지를 사용한다. 시트상이 된 투명 충전층 (18) 을 투명 전극 (17) 의 표면에 첩합하여 투명 충전층 (18) 을 형성해도 되고, 액상의 투명 충전층 (18) 을 투명 전극 (17) 의 표면에 도포하고, 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 투명 충전층 (18) 을 형성해도 된다. 투명 충전층 (18) 은 디스플레이 (12) 에 압전 센서 (10, 11) 를 장착할 때에 형성한다. 투명 전극 (17) 이 아니라 디스플레이 (12) 의 전면에 투명 충전층 (18) 을 형성해 두는 것도 가능하다.
투명 충전층 (18) 의 굴절률은, 투명 전극 (17) 의 굴절률과 디스플레이 (12) 의 굴절률 사이의 굴절률이다. 굴절률을 서서히 변화시켜, 광의 산란 등을 억제한다. 투명 전극 (17) 에 산화인듐주석, 투명 충전층 (18) 에 접착제 또는 수지, 디스플레이 (12) 의 전면의 기능 필름의 최표층에 PET 필름을 사용한 경우, 투명 전극 (17), 투명 충전층 (18), 디스플레이 (12) 의 최표층의 각각의 굴절률은 1.7, 1.5, 1.3 정도로 할 수 있다.
[디스플레이]
디스플레이 (12) 는 액정 디스플레이 또는 유기 EL 디스 플레이 등의 평면 디스플레이를 사용할 수 있다. 디스플레이 (12) 의 전면에 압전 센서 (10, 11) 가 배치된다. 압전 센서 (10, 11) 의 투명 충전층 (18) 에 의해 압전 센서 (10, 11) 가 디스플레이 (12) 에 접착되어 있다. 압전 센서 (10, 11) 와 디스플레이 (12) 사이에는 공기층이 없고, 투명 충전층 (18) 이 디스플레이 (12) 의 전면 전체를 덮고 있다.
[터치 패널]
압전 센서 (10, 11) 의 투명 전극 (16) 상에 터치 패널을 배치해도 된다. 디스플레이 (12) 상에 압전 센서 (10, 11), 터치 패널의 순서로 적층된다. 압전 센서 (10, 11) 와 터치 패널의 사이에는, 상기 투명 충전층 (18) 과 동일한 재료를 충전하고, 접착해도 된다.
터치 패널은 정전 용량식이나 저항막식 등 임의의 터치 패널을 포함한다. 터치 패널에 의해 가압한 위치를 검출한다. 압전 센서 (10, 11) 의 상측의 투명 전극 (16) 을 터치 패널의 전극으로서 기능시켜도 된다. 압전 센서 (10, 11) 가 종래와 같이 휘지 않기 때문에, 정전 용량식의 터치 패널이면 휘지 않고 사용할 수 있다. 가압 위치의 검출 정밀도를 높일 수 있어, 터치 패널의 수명을 늘릴 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태를 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 압전 필름 (15) 에 대해 간접적으로 투명 전극 (16, 17) 을 배치해도 된다. 도 2(a), (b) 의 압전 센서 (20, 21) 와 같이, 일방의 투명 전극 (16) 만을 압전 필름 (15) 에 직접 형성해도 된다. 기재 필름 (23) 상에 투명 전극 (17) 을 적층한 적층체 (24) 를 형성하고, 적층체 (24) 의 양면에 투명 충전층 (18, 25) 을 형성하고, 일방의 투명 충전층 (25) 을 압전 필름 (15), 타방의 투명 충전층 (18) 을 디스플레이 (12) 에 첩부한다. 투명 충전층 (18, 25) 는 적층체 (24) 의 일면과 타면의 전체를 덮도록 한다. 또한, 기재 필름 (23) 및 투명 충전층 (25) 은, 도 1 의 기재 필름 (13) 및 투명 충전층 (18) 과 동일한 것을 사용할 수 있다.
도 3(a), (b) 의 압전 센서 (30, 31) 와 같이, 압전 필름 (15) 에 타방의 투명 전극 (17) 만을 직접 형성해도 된다. 일방의 투명 전극 (16) 을 기재 필름 (32) 에 적층한 적층체 (33) 를 형성하고, 적층체 (33) 와 압전 필름 (15) 을 투명 충전층 (34) 에 의해 접착한다. 기재 필름 (32) 및 투명 충전층 (34) 은, 도 1 의 기재 필름 (13) 및 투명 충전층 (18) 과 동일한 것을 사용할 수 있다.
도 4(a), (b) 의 압전 센서 (40, 41) 와 같이, 도 2 와 도 3 의 압전 센서 (20, 21, 30, 31) 를 조합한 구성이어도 된다. 2 개의 적층체 (24, 33) 가 투명 충전층 (25, 36) 에 의해 압전 센서 (15) 에 접착되어, 2 개의 투명 전극 (16, 17) 이 간접적으로 배치되어 있다.
또, 도 5 의 압전 센서 (50) 는, 압전 필름 (15) 에 직접 형성한 투명 전극 (16) 상에, 투명 충전층 (25) 을 개재하여 상기 적층체 (24) 를 배치하고 있다. 적층체 (24) 의 투명 전극 (17) 이 기준 전위가 된다.
도 5 에 있어서, 압전 필름 (15) 은 압전성을 갖는 코팅층 (14) 을 디스플레이 (12) 측에 배치하고 있지만, 기재 필름 (13) 을 디스플레이 (12) 측에 배치해도 된다. 또, 적층체 (24) 는 기재 필름 (23) 을 디스플레이 (12) 측에 배치하고 있지만, 투명 전극 (17) 을 디스플레이 (12) 측에 배치해도 된다.
도 6 의 압전 센서 (60) 와 같이, 도 5 의 압전 센서 (50) 에 있어서, 투명 전극 (16) 을 압전 필름 (15) 에 직접 형성하지 않고, 상기 적층체 (33) 를 준비하고, 투명 충전층 (34) 에 의해 압전 필름 (15) 에 접착해도 된다. 도 5 와 마찬가지로, 적층체 (33) 는 기재 필름 (32) 을 디스플레이 (12) 측에 배치하고 있지만, 투명 전극 (16) 측을 디스플레이 (12) 측에 배치해도 된다.
도 7 의 압전 센서 (70) 와 같이 2 개의 투명 전극 (16, 17) 을 각각의 기재 시트에 형성하지 않고, 1 개의 기재 필름 (72) 에 형성한 적층체 (71) 를 사용해도 된다. 적층체 (71) 는 기재 필름 (72) 의 일면과 타면에 투명 전극 (16, 17) 을 형성하고 있다. 적층체 (71) 의 일방을 투명 충전층 (34) 에 의해 압전 필름 (15) 에 접착하고, 적층체 (71) 의 타방을 투명 충전층 (18) 에 의해 디스플레이 (12) 에 접착하고 있다. 또한, 기재 필름 (71) 은 압전 필름 (15) 의 기재 필름 (13) 과 동일한 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기의 압전 필름 (15) 을 사용하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 8 의 압전 센서 (80) 와 같이, 도 1 의 압전 필름 (15) 으로서 압전성을 갖는 단체 필름 (81) 을 사용해도 된다. 압전 센서 (80) 에 있어서, 압전성을 갖는 단체 필름 (81) 이외에는 도 1 의 압전 센서 (10) 와 동일한 구성이다. 이하, 압전성을 갖는 단체 필름 (81) 에 대해 설명하지만, 다른 구성은 터치 센서 (10) 에서 설명하고 있으므로 생략한다.
[압전성을 갖는 단체 필름]
압전성을 갖는 단체 필름 (81) 은, 압전성을 갖는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 압전성을 갖는 단체 필름 (81) 은, 폴링 (분극 처리) 을 실시하지 않아도 압전성을 나타내는 것이 바람직하지만, 폴링 후에 압전성을 나타내는 것이어도 된다.
폴링에는 코로나 방전 처리 분극에 의한 비접촉식과, 2 장의 금속판으로 필름을 사이에 끼우고 전압을 인가하여 분극하는 접촉식의, 2 종류의 방식이 알려져 있다.
[압전성을 갖는 단체 필름의 재료］
압전성을 갖는 단체 필름 (81) 의 재료는, 예를 들어, 불소계 수지를 함유하는 재료가 바람직하게 사용된다. 불소계 수지를 함유하는 재료를 구체적으로 예시하면, 불화비닐리덴 성분 함유 폴리머인 폴리불화비닐리덴, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌의 공중합체, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌의 공중합체, 헥사플루오로프로필렌-비닐리덴플루오라이드의 공중합체, 퍼플루오로비닐에테르-비닐리덴플루오라이드의 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-비닐리덴플루오라이드의 공중합체, 헥사플루오로프로필렌옥사이드-비닐리덴플루오라이드의 공중합체, 헥사플루오로프로필렌옥사이드-테트라플루오로에틸렌-비닐리덴플루오라이드의 공중합체, 헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌-비닐리덴플루오라이드의 공중합체에서 선택할 수 있다. 그리고 이들 폴리머는 단독으로도 사용할 수 있고, 혼합체로도 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌의 공중합체, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌의 공중합체, 불화비닐리덴의 중합체이다.
불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌의 공중합체를 압전성을 갖는 단체 필름 (81) 의 재료로서 사용하는 경우, 불화비닐리덴과 트리플루오로에틸렌의 몰비는 전체를 100 으로 하여, (70 ∼ 75) : (30 ∼ 25) 가 적절하다. 또, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌의 공중합체를 코팅층 (14) 의 재료로서 사용하는 경우, 불화비닐리덴과 트리플루오로에틸렌과 클로로트리플루오로에틸렌의 몰비는 전체를 100 으로 하여, (63 ∼ 65) : (27 ∼ 29) : (10 ∼ 6) 이 적절하다.
[압전성을 갖는 단체 필름의 두께］
압전성을 갖는 단체 필름 (81) 의 두께가 한정되는 경우는 없지만, 후술하는 광학 특성을 고려하면, 0.5 ㎛ 이상, 20 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.5 ㎛ 이상, 5 ㎛ 이하가 적절하다. 압전성을 갖는 단체 필름 (81) 의 두께가 0.5 ㎛ 미만이면, 형성된 막이 불완전할 우려가 있다. 압전성을 갖는 단체 필름 (81) 의 두께가 20 ㎛ 를 초과하면, 광학 특성 (헤이즈 및 전광선 투과율) 이 부적절해질 우려가 있다.
압전성을 갖는 단체 필름 (81) 의 적어도 하나의 면에 앵커 코트층 (anchor coat layer), 굴절률 조정층 (Index matching layer) (광학 조정층), 안티 블로킹층의 적어도 1 층을 형성해도 된다. 굴절률 조정층은 수 ㎚ ∼ 수십 ㎚ 정도의 박층이고, 반사율을 조정한다. 앵커 코트층은 층간의 밀착성을 높일 수 있다. 또한, 안티 블로킹층은 겹쳐 쌓인 필름이 압착 (블로킹) 되는 것을 방지하는 효과가 있다.
또, 도 2 ∼ 도 7 의 압전 센서 (20, 21, 30, 31, 40, 41, 50, 60, 70) 에 있어서도, 압전 필름 (15) 이 압전성을 갖는 단체 필름 (81) 으로 치환되어도 된다.
압전 센서 (80) 를 가압하면 압전성을 갖는 단체 필름 (81) 이 분극하고, 그 때의 전위의 변화를 투명 전극 (16) 에서 검출함으로써, 가압력을 검출할 수 있다.
또, 상기의 굴절률 조정층 등은 도 1 ∼ 7 의 압전 센서 (10, 11, 20, 21, 30, 31, 40, 41, 50, 60, 70) 에 적용해도 된다. 예를 들어, 도 1 에서는 압전 필름 (15) 과 투명 전극 (16) 이 적층되어 있지만, 도 9 의 압전 센서 (90, 91) 와 같이, 압전 필름 (15) 과 투명 전극 (16) 사이에 굴절률 조정층 (92) 을 적층한다.
압전성을 갖는 코팅층 (14) 의 두께로서 0.5 ∼ 10 ㎛, 굴절률 조정층 (92) 의 두께로서 80 ∼ 160 ㎚, 투명 전극 (16) 의 두께로서 20 ㎚ 이상을 일례로서 들 수 있다. 또, 압전성을 갖는 코팅층 (14) 의 굴절률로서 1.40 ∼ 1.50, 굴절률 조정층 (92) 의 굴절률로서 1.50 ∼ 1.70, 투명 전극 (16) 의 굴절률로서 1.90 ∼ 2.10 을 일례로서 들 수 있다. 또, 기재 필름 (13) 의 두께를 2 ∼ 100 ㎛, 굴절률을 1.50 ∼ 1.70 으로 한다. 이상의 두께와 굴절률로 함으로써, 투명 전극 (16) 과 굴절률 조정층 (92) 의 반사율 차가 2.0 ％ 이하가 되어, 압전 센서 (90, 91) 의 외관이 양호해진다.
[실시예 1]
실시예 1 은 압전 센서 (10) 의 광학 특성을 측정하기 위해서, 도 1(a) 에 있어서 디스플레이 (12) 대신에 유리 기판을 사용하여, 전광선 투과율과 헤이즈를 확인하였다. 압전 필름 (15) 은, 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재 필름 상에, 불화비닐리덴, 트리플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌의 공중합체를 코팅하여 제작하였다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재 필름은 미츠비시 수지 (주) 사 제조 LR-50JBN 으로서, 두께는 50 ㎛ 였다. 불화비닐리덴, 트리플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌의 공중합체는 아케마 (주) 사 제조 Piezotech RTTMTS 로서, MIBK (메틸이소부틸케톤) 에 초음파에 의해 용액을 제작하였다. 다음으로 불화비닐리덴, 트리플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌의 공중합체의 용액을, 바 코터에 의해, 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재 필름 상에 코팅하였다. 다음으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재 필름 및 미건조의 코팅층을, 110 ℃, 5 분 동안 건조시켜 코팅층을 제작하였다. 건조 후의 코팅층의 두께는 1 ㎛ 였다.
상기 압전 필름 (15) 의 양면에 인듐주석 산화물을 스퍼터링에 의해 성막하고, 추가로 시트상의 투명 충전층을 첩부하였다. 인듐주석 산화물층의 두께는 23 ㎚ 였다. 시트상의 투명 충전층은 닛토 전공 (주) 사 제조 No.25 로서, 두께는 25 ㎛ 였다.
유리 기판은 MATSUNAMI (주) 사 제조 MICRO SLIDE GLASS 로서, 두께는 1.2 ∼ 1.5 ㎜ 였다. 유리 기판은 디스플레이 대신이고, 굴절률은 1.5 이다.
압전 센서 (10) 와 디스플레이 (12) 를 포함한 전광선 투과율은 83.9 ％, 헤이즈는 1.8 ％ 였다.
[실시예 2]
실시예 2 는 압전 센서 (21) 의 광학 특성을 측정하기 위해서, 도 2(a) 에 있어서의 디스플레이 (12) 대신에 유리 기판을 사용하여, 전광선 투과율과 헤이즈를 확인하였다. 사용 재료 및 압전 필름 (15) 의 제조 방법은 실시예 1 과 동일하다. 전광선 투과율은 85.0 ％, 헤이즈는 1.4 ％ 였다.
또한, 실시예 2 는 실시예 1 보다 전광선 투과율과 헤이즈가 양호해지고 있다. 도 1(a) 는 기재 필름 (13) 에 직접 투명 전극 (17) 을 형성하고 있지만, 도 2(a) 는 기재 필름 (13) 과 투명 전극 (22) 사이에 투명 충전층 (25) 이 있다. 투명 전극 (22) (여기서는 인듐주석 산화물) 의 표면에 미세한 요철이 있고, 도 2(a) 와 같이 투명 충전층 (25) 으로 덮음으로써, 광의 산란을 방지할 수 있는 것으로 생각된다.
[비교예 1]
비교예 1 은, 실시예 1 에 있어서의 투명 충전층을 공기층으로 변경하여, 전광선 투과율과 헤이즈를 확인하였다. 투명 충전층을 인듐주석 산화물의 전체면에 첩부하지 않고, 인듐주석 산화물의 단부에 첩부하여 중앙부에 공기층을 형성하였다. 전광선 투과율은 75.8 ％, 헤이즈는 2.5 ％ 이고, 모두 실시예 1 보다 나빠졌다.
[비교예 2]
비교예 2 는, 실시예 2 에 있어서의 디스플레이에 면하는 투명 충전층을 공기층으로 변경하고, 그 공기층이 형성된 부분에 있어서 전광선 투과율과 헤이즈를 확인하였다. 전광선 투과율은 79.7 ％, 헤이즈는 1.8 ％ 이고, 모두 실시예 2 보다 나빠졌다.
또한 상기의 실시예 및 비교예에 있어서의 두께에 대해, 압전 필름 (15) 의 코팅층 (14) 등 1.0 ㎛ 미만의 경우, 투과형 전자 현미경 (히타치 제작소 제조, H-7670) 을 사용하여 단면을 관찰하여 측정하였다. 기재 필름 (13) 등 1.0 ㎛ 이상의 두께는, 막 두께계 (Peacock 사 제조, 디지털 다이얼 게이지 DG-205) 를 사용하여 측정하였다. 또한, 전광선 투과율 및 헤이즈는 Direct reading haze computer (Suga Test Instruments 사 제조 HGM-ZDP) 를 사용하여 측정하였다.
상기 실시예 및 비교예를 정리하면 표 1 과 같이 된다. 실시예 1 과 비교예 1, 실시예 2 와 비교예 2 를 비교하면, 어느 실시예도 전광선 투과율과 헤이즈가 비교예보다 양호하여, 본원이 종래보다 광학 특성이 양호한 것을 알 수 있다. 또한, 상기 실시예 및 비교예에서 사용한 압전 필름 단체의 전광선 투과율과 헤이즈를 실시예 등과 동일하게 측정하였다. 전광선 투과율은 91.6 ％, 헤이즈는 0.9 ％ 로, 전광선 투과율 85 ％ 이상, 헤이즈 5 ％ 이하를 만족하고 있었다.
이상과 같이, 종래의 공기층 대신에 투명 충전층을 사용함으로써, 광학 특성이 향상되는 것을 알 수 있다. 디스플레이의 전면에 압전 센서를 배치할 때에, 본원의 압전 센서는 디스플레이의 시인성을 저하시키기 어렵다.
[실시예 3 ∼ 8]
또, 도 10 과 같이 두께 23 ㎛ 의 기재 필름 (13) 상에 압전성을 갖는 코팅층 (14), 굴절률 조정층 (92), 투명 전극 (16) 을 제조하고, 두께 및 굴절률을 측정하였다. 그 결과를 표 2 에 나타내는데, 「제 1 층」이 압전성을 갖는 코팅층 (14), 「제 2 층」이 굴절률 조정층 (92), 「제 3 층」이 투명 전극 (16) 이다. 굴절률 조정층 (92) 의 형성 이외에는, 상기 실시예와 동일하다.
굴절률 조정층 (92) 은 하기의 표에 2 에 나타내는 바와 같이, 굴절률이 1.54, 1.62, 1.7 인 경우가 있다. 굴절률에 따라 제조 방법이 상이하므로 굴절률마다 설명한다. 굴절률이 1.54 인 경우, 압전성을 갖는 코팅층 (14) 의 일방의 면에, 멜라민 수지 : 알키드 수지 : 유기 실란 축합물의 중량비 2 : 2 : 1 의 열 경화형 수지 (광의 굴절률 n = 1.54) 에 의해, 두께가 120 ㎚ 의 굴절률 조정층 (92) 을 형성하였다.
굴절률이 1.62 인 경우, 압전성을 갖는 코팅층 (14) 의 일방의 면에, 자외선 경화성 수지 47 질량부, 산화 지르코니아 입자 (메디안 직경 40 ㎚) 57 질량부 및 PGME 를 함유한 광학 조정 조성물 (JSR 사 제조, 「옵스타 Z7412」, 고형분 12 질량％) 을 그라비아 코터를 사용하여 도포하고, 무풍 상태 (0.1 m/s 미만) 에서 즉시 60 ℃ 에서 1 분간 가열 건조시켰다. 그 후, 고압 수은 램프로, 적산 광량 250 mJ/㎠ 의 자외선을 조사하여 경화 처리를 실시하였다. 이 방법에 의해, 두께 90, 120, 또는 150 ㎚ 에서 굴절률 1.62 의 굴절률 조정층 (92) 을, 압전성을 갖는 코팅층 (14) 상에 형성하였다.
굴절률이 1.7 인 경우, 멜라민 수지, 알키드 수지 및 유기 실란 축합물로 이루어지는 열 경화형 수지 (중량비로, 멜라민 수지 : 알키드 수지 : 유기 실란 축합물 = 2 : 2 : 1) 에 TiO2 (굴절률 = 2.35) 의 미립자를 혼합한 수지 조성물을 조제하였다. 이 때, 상기 수지 조성물의 굴절률이 1.70 이 되도록 TiO2 미립자의 혼합량을 조정하였다. 그리고, 압전성을 갖는 코팅층 (14) 상에 상기 수지 조성물을 도공하고, 이것을 경화시켜, 두께 150 ㎚ 의 굴절률 조정층 (92) (굴절률 1.70) 을 형성하였다.
또한, 기재 필름 (13) 에 있어서의 코팅층 (14) 의 반대면에는 안티 블로킹 기능을 갖는 하드 코트층 (94) 을 형성하고 있다.
각 실시예는 상기와 같이 압전성을 갖는 코팅층 (14) 의 두께가 0.5 ∼ 10 ㎛, 굴절률 조정층 (92) 의 두께가 80 ∼ 160 ㎚, 투명 전극 (16) 의 두께가 20 ㎚ 이상으로 되어 있다. 또, 압전성을 갖는 코팅층 (14) 의 굴절률이 1.40 ∼ 1.50, 굴절률 조정층 (92) 의 굴절률이 1.50 ∼ 1.70, 투명 전극 (16) 의 굴절률이 1.90 ∼ 2.10 이 되어 있다. 투명 전극 (16) 과 굴절률 조정층 (92) 의 반사율 차는 2 ％ 이하이고, 외관은 양호하였다.
또한, 필요에 따라 투명 전극 (16) 은 에칭되어 원하는 전극 등이 된다. 상기 굴절률을 구할 때, 굴절률 조정층 (92) 의 굴절률은 투명 전극 (16) 을 에칭에 의해 제거한 부분을 사용하였다. 그 때문에, 각 굴절률로부터 공기와 투명 전극 (16), 공기와 굴절률 조정층 (92) 의 반사율을 구함으로써, 반사율 차를 구하였다.
[비교예 3 ∼ 4]
실시예 3 ∼ 8 에 대한 비교예로서, 굴절률 조정층 (92) 이 없는 경우 (비교예 3) 와 굴절률 조정층 (92) 의 굴절률이 1.5 보다 작은 경우 (비교예 4) 를 실시하였다. 굴절률 조정층 (92) 이 없는 경우, 반사율 차는 투명 전극 (16) 과 압전성을 갖는 코팅층 (14) 의 차이다. 반사율 차가 2 ％ 보다 커져, 외관이 나빠졌다.
또한, 굴절률이 1.46 인 경우 (비교예 4) 의 굴절률 조정층 (92) 은, 실리카 졸 (콜코트 (주) 제조, 콜코트 P) 을, 고형분 농도 2 ％ 가 되도록 에탄올로 희석하고, 압전성을 갖는 코팅층 (14) 의 일방의 위에, 실리카 코트법에 의해 도포하고, 그 후, 150 ℃ 에서 2 분간 건조, 경화시켜, 두께가 120 ㎚ 인 층 (SiO2 막, 광의 굴절률 1.46) 을 형성하여 굴절률 조정층 (92) 으로 하였다. 비교예에 있어서 다른 구성의 제조 방법은 실시예와 동일하다.
이상으로부터 압전성을 갖는 코팅층 (14) 상에 투명 전극 (16) 을 구비함으로써 투명 전극 (16) 에 의해 황색 또는 갈색으로 정색 (呈色) 되어 외관을 손상시키는 경우가 있다. 본 발명과 같이 굴절률 조정층 (92) 을 형성하고, 투명 전극 (16), 굴절률 조정층 (92), 압전성을 갖는 코팅층 (14) 의 두께 및 굴절률을 상기 서술한 값의 범위가 되도록 조절함으로써, 표 2 와 같이 반사율 차를 작게 할 수 있어, 외관을 손상시키지 않는 것을 알 수 있었다. 압전 필름 (15) 에 굴절률 조정층 (92) 과 투명 전극 (16) 을 적층한 구성을 디스플레이의 전면에 배치해도 디스플레이의 외관을 잘 손상시키지 않는 것을 알 수 있었다.
그 외에, 본 발명은, 그 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자의 지식에 기초하여 여러 가지 개량, 수정, 변경을 더한 양태로 실시할 수 있는 것이다.
산업상 이용가능성
본 발명의 압전 센서는 디스플레이의 전면에 배치되는 터치 패널과 일체로서 이용할 수 있다.
10, 11, 20, 21, 30, 31, 40, 41, 50, 60, 70, 80, 90, 91 : 압전 센서
12 : 디스플레이
13, 23, 32, 72 : 기재 필름
14 : 압전성을 갖는 코팅층
15 : 압전 필름
16, 17, 22 : 투명 전극
18, 25, 34 : 투명 충전층
24, 33 : 적층체
81 : 압전성을 갖는 단체 필름
92 : 굴절률 조정층
94 : 안티 블로킹 기능을 갖는 하드 코트층
12 : 디스플레이
13, 23, 32, 72 : 기재 필름
14 : 압전성을 갖는 코팅층
15 : 압전 필름
16, 17, 22 : 투명 전극
18, 25, 34 : 투명 충전층
24, 33 : 적층체
81 : 압전성을 갖는 단체 필름
92 : 굴절률 조정층
94 : 안티 블로킹 기능을 갖는 하드 코트층
Claims (13)
- 디스플레이의 전면에 배치되는 압전 센서로서,
압전성을 갖는 압전 필름과,
상기 압전 필름의 적어도 일면측에 직접적 또는 간접적으로 배치된 투명 전극과,
상기 투명 전극과 디스플레이 사이를 채우는 투명 충전층을 구비한, 압전 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 투명 충전층의 굴절률이, 상기 투명 전극의 굴절률과 디스플레이의 굴절률 사이의 굴절률인, 압전 센서. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 투명 충전층이 접착제 또는 수지인, 압전 센서. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압전성을 갖는 압전 필름이, 기재 필름에 압전성을 갖는 코팅층이 축적된 것을 특징으로 하고, 압전성을 갖는 코팅층에 불소계 수지를 함유하는, 압전 센서. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압전성을 갖는 압전 필름이, 불소계 수지를 함유하는 단체 필름인 것을 특징으로 하는 압전 센서. - 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 불소계 수지가 불화비닐리덴, 트리플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌 중의 2 종류 이상의 공중합체 또는 불화비닐리덴의 중합체인, 압전 센서. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압전 필름의 기재 필름과 코팅층 사이 또는 압전 필름과 투명 전극 사이의 적어도 하나의 사이에, 굴절률 조정층을 갖는, 압전 센서. - 제 7 항에 있어서,
상기 코팅층의 두께가 0.5 ∼ 10 ㎛, 굴절률 조정층의 두께가 80 ∼ 160 ㎚, 투명 전극의 두께가 20 ㎚ 이상인, 압전 센서. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 코팅층의 굴절률이 1.40 ∼ 1.50, 굴절률 조정층의 굴절률이 1.50 ∼ 1.70, 투명 전극의 굴절률이 1.90 ∼ 2.10 인, 압전 센서. - 제 4 항에 있어서,
상기 압전 필름의 기재 필름과 코팅층 사이, 또는 기재 필름에 있어서의 코팅층의 반대측의 면의 어느 일방에 앵커 코트층을 갖는, 압전 센서. - 제 5 항에 있어서,
상기 압전성을 갖는 단체 필름의 어느 일방의 면에 앵커 코트층을 갖는, 압전 센서. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압전 필름에 있어서의 디스플레이의 반대측에 터치 패널을 배치한, 압전 센서. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 압전 센서를 구비한 디스플레이로서, 압전 센서와 디스플레이 사이가 상기 투명 충전층으로 채워진 것을 특징으로 하는 디스플레이.
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