KR101333359B1 - 몰드 캐스팅을 이용한 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법 및 이를 통해 제조되는 터치 스크린 패널용 투명기판 - Google Patents

몰드 캐스팅을 이용한 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법 및 이를 통해 제조되는 터치 스크린 패널용 투명기판 Download PDF

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Abstract

몰드 캐스팅으로 제작된 수지 경화물에 유리막을 코팅함으로 인하여 간단한 공정을 통해 효율적으로 투명기판을 제조할 수 있는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판 제조 방법은 (a) 하부 몰드를 마련하는 단계 (b) 상기 하부 몰드의 성형면 테두리에 가스켓을 체결하는 단계 (c) 상기 하부 몰드의 가스켓 상에, 원료 주입부를 구비하는 상부 몰드를 체결하는 단계 (d) 상기 상부 몰드의 원료 주입부를 통하여 투명기판의 고분자 원료를 주입하는 단계 (e) 상기 고분자 원료를 경화하는 단계 및 (f) 상기 경화물을 탈형하고, 상기 경화물의 적어도 한 표면에 유리막을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

몰드 캐스팅을 이용한 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법 및 이를 통해 제조되는 터치 스크린 패널용 투명기판 {METHOD OF MANUFACTURING TRANSPARENT SUBSTRATE FOR TOUCHSCREEN PANEL USING MOLD CASTING AND THE TRANSPARENT SUBSTRATE FOR TOUCHSCREEN PANEL USING THE SAME}
본 발명은 터치 스크린 패널에 사용되는 투명기판의 제조방법 및 이를 통해 제조되는 투명기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터치 스크린 패널 제작시 취급이 용이하고 공정이 단순한 몰드 캐스팅 방식을 이용하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 기술에 관한 것이다.
최근 들어 점차 다양화 되고 있는 휴대폰, PDA(Personal Data Assistant) 등 각종 정보기기에 데이터(예를 들어, 문자 등)의 입력을 통한 정보저장, 통신 수행 시 디스플레이 상에서 바로 입력이 가능한 터치 스크린 패널의 사용이 증가되고 있다.
이와 같은 터치 스크린 패널에는 사용자로부터 터치입력을 받는 역할을 하고 투명 전도막을 지지하는 역할을 하는 투명 기판이 사용되는데, 상기 투명 기판에는 일반적으로 강화유리 투명기판이 사용되고 있다.
상기 강화유리 투명기판은 우수한 경도 및 광투과도를 갖지만, 유리기판이 강화 처리를 거치면 용도에 맞는 크기로 절단하기 어려운 문제점이 있다. 따라서 강화유리 투명기판은 먼저 유리판을 제작하고 이를 용도에 따른 크기로 절단한 후 열처리 방식과 같은 강화처리를 하여 제조된다.
여기서 유리기판을 강화하는 공정은 그 처리 단계가 복잡하여 작업효율이 떨어지는 문제점이 있고, 또한 강화 유리판의 취급이 용이하지 않기 때문에 불량율이 높은 문제점이 있다.
본 발명은 터치 스크린 패널에 사용되는 투명기판의 제조공정을 보다 효율적으로 개선하기 위한 것으로, 몰드 캐스팅 방식을 이용하여 터치 스크린 패널용 투명기판을 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
아울러, 본 발명은 수지 경화물의 표면에 유리막을 코팅하여 터치 스크린 패널에 적용이 가능한 투명 기판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법은 (a) 하부 몰드를 마련하는 단계; (b) 상기 하부 몰드의 성형면 테두리에 가스켓을 체결하는 단계; (c) 상기 하부 몰드의 가스켓 상에, 원료 주입부를 구비하는 상부 몰드를 체결하는 단계; (d) 상기 상부 몰드의 원료 주입부를 통하여 투명기판의 고분자 원료를 주입하는 단계; (e) 상기 고분자 원료를 경화하는 단계; 및 (f) 상기 경화물을 탈형하고, 상기 경화물의 적어도 한 표면에 유리막을 코팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법은 (a) 하부 몰드를 마련하는 단계; (b) 상기 하부 몰드의 성형면 테두리에 가스켓을 체결하는 단계; (c) 상기 하부 몰드의 성형면 상에 투명기판의 고분자 원료를 주입하는 단계; (e) 상기 고분자 원료를 경화하는 단계; 및 (f) 상기 경화물을 탈형하고, 상기 경화물의 적어도 한 표면에 유리막을 코팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법은 (a) 몰드를 마련하는 단계; (b) 상기 몰드의 성형면 테두리에 가스켓을 체결하는 단계; (c) 상기 몰드의 성형면 상에 투명 기판의 고분자 원료를 주입하는 단계; (d) 상기 고분자 원료를 경화하는 단계; 및 (e) 상기 경화물을 탈형하고, 상기 경화물의 적어도 한 표면에 유리막을 코팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 패널용 투명 기판은 적어도 한 표면에 유리막이 코팅되어 있는 수지 경화물로 이루어지며, 상기 유리막은 6H 이상의 연필 경도를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법은 수지 조성물을 이용하여 투명기판을 제조하기 때문에, 수지로 된 투명기판은 기존의 강화유리 투명기판의 무게보다 1/3 정도의 무게를 갖는다. 따라서, 제품 제조시에 운반 및 취급이 용이한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법은 기존의 강화유리판 제조방법과 같이 각각의 사이즈별로 투명기판을 재단하고 강화시키는 공정을 수반하지 않고 몰드 캐스팅으로 제작된 수지 경화물에 유리막을 코팅하기 때문에, 간단한 공정을 통해 효율적으로 투명기판을 제조할 수 있는 우수한 장점을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판은 강화유리가 아니기 때문에 용도에 맞는 크기로 재단하는 작업이 용이하고, 또한 기존의 유리기판과 비교하여 제품의 무게가 경량이므로 운반 및 취급이 용이한 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널용 투명 기판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 적용될 수 있는 하부 몰드의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3는 본 발명에 적용될 수 있는 하부 몰드의 다른 단면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 상하부 몰드에 주입된 수지조성물을 나타낸 개략도이다.
도 5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널용 투명 기판의 구조를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 몰드 캐스팅을 이용한 터치 스크린 패널용 투명기판 제조 방법 및 터치 스크린 패널용 투명기판에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 터치 스크린 패널용 투명기판 제조 방법은 하부 몰드 마련 단계(S110), 가스켓 체결 단계(S120), 상부 몰드 체결 단계(S130), 원료 주입 단계(S140), 경화 단계(S150) 및 탈형/유리막코팅 단계(S160)를 포함한다.
도 2, 3은 본 발명에 적용될 수 있는 하부 몰드의 예를 나타낸다.
하부 몰드(210)는 금속 또는 글래스 등과 같은 재질로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 나아가, 하부 몰드(210)는 제조되는 투명기판의 표면을 매끄럽게 하기 위하여 글래스로 형성되는 것이 더욱 바람직하다.
이때, 상기 금속 재질은 휨에 취약하여 단독으로 이용시 몰드의 변형이 발생할 수 있다.
이러한 점을 방지하기 위하여, 하부 몰드(210)의 외부면에는 도 3에도시된 예와 같이, 글래스, 메탈 허니컴(metal honeycomb) 판재 등의 재질로 형성된 프레임부(310)가 부착되어 있는 것이 바람직하다. 이들 글래스 등으로 형성된 프레임부(310)는 휘어짐에 강하여 하부 몰드(210)의 변형을 억제할 수 있다.
한편, 하부 몰드(210)에는 용이한 탈형을 위하여 성형면(215)에 이형 처리제가 대략 2㎛ 정도 코팅되어 있는 것이 바람직하다.
다음으로, 가스켓 체결 단계(S120)에서는 하부 몰드의 성형면 테두리에 가스켓을 체결한다.
가스켓(도 2의 220)은 밀봉 부여 효과와 동시에 그 두께에 따라 성형물의 두께도 결정하는 역할을 한다. 이러한 가스켓은 실리콘 고무 등이 이용될 수 있다.
다음으로, 상부 몰드 체결 단계(S130)에서는 하부 몰드의 가스켓 상에, 원료 주입부를 구비하는 상부 몰드를 체결한다.
이때, 상기 하부 몰드 및 상부 몰드는 3 ~ 20 mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 하부 몰드 및 상부 몰드의 두께가 3mm 미만일 경우, 각각의 몰드의 휨 현상이 발생할 수 있다. 반대로, 하부 몰드 및 상부 몰드의 두께가 20mm를 초과하는 경우, 취급이 어려운 문제점이 있다.
다음으로, 원료 주입 단계(S140)에서는 상부 몰드의 원료 주입부를 통하여 투명기판의 원료를 하부 몰드의 성형면 상에 주입한다. 원료 주입부는 상부 몰드를 관통하는 홀의 형태가 될 수 있으며, 슬릿의 형태도 가능하다.
원료 주입은 대략 18 ~ 25 ℃ 정도의 상온에서 이루어질 수 있다.
이때, 원료는 열, 광 및 전자빔에 의하여 경화되는 수지 조성물이 될 수 있다.
이때 수지 조성물에 포함되는 수지는 아크릴계 수지, 폴리카보네이트 수지, ABS 수지, 폴리우레탄 수지, 올레핀계 수지, 에폭시계 수지, 멜라민계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지 등이 적용될 수 있다. 이들 수지는 단독으로 혹은 2종 이상 혼용되어 이용될 수 있다. 또한, 수지 조성물에는 필러로서 알루미나 트리하이드레이트(ATH) 등이 더 포함될 수 있다.
특히, 투명도를 요구하는 터치 스크린 패널용 투명기판에 있어서 원료는 메틸메타아크릴레이트(MMA)를 주성분으로 하는 수지 조성물 또는 다이글라이콜 카보네이트를 주성분으로 하는 수지 조성물이 바람직하다.
이때, 상기 수지 조성물은 300 ~ 500 cPs의 점도를 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 범위에서 수지 조성물의 주입이 용이하게 이루어질 수 있다. 수지 조성물의 점도가 300cPs 미만일 경우 경화 시간이 길어지고, 제조되는 고분자 성형체의 밀도가 불충분할 수 있다. 반면, 수지 조성물의 점도가 500cPs를 초과하는 경우, 수지 조성물이 쉽게 주입되기 어려워지는 문제점이 있다.
다음으로, 경화 단계(S150)에서는 상기 원료에 열, 광 및 전자빔 경화 방식 등을 이용하여 하부 몰드의 성형면 상에 주입된 원료를 경화시킨다.
경화 방법에는 특별히 제한이 없으며, 도4에서와 같이 수지 조성물(P)이 내부에 주입된 상부 몰드 및 하부 몰드에 열, 광 또는 전자빔 등을 이용하여 몰드 내에 있는 수지 조성물을 경화시킬 수 있다.
그 이후에는 제조된 투명기판으로부터 하부 몰드 및 상부 몰드를 탈형한다. 다음으로 유리막 코팅(S160)단계에서는, 경화된 고분자 원료로 이루어진 상기 투명기판에 적어도 일 표면에 유리막을 코팅한다.
상기 유리막은 투명기판의 표면을 보호하고 외관을 유지하기 위한 기능을 수행한다. 또한, 상기 유리막은 연필 경도가 6H 이상인 것이 바람직하다. 상기 유리막은 터치스크린의 외면을 보호하는 기능을 갖기 때문에 외부의 충격에 충분히 견딜 수 있는 경도를 가져야 한다. 상기 유리막의 연필 경도가 6H 미만일 경우 스크래치가 너무 많이 발생하여 터치스크린 패널용으로 부적합한 문제점이 있다.
상기 유리막은 글라스 도료액을 사용하여 형성할 수 있고, 무기물 코팅 용액 또는 폴리실라잔(polysilazane)을 포함하는 코팅 용액를 사용하여 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 투명기판 제조 방법에서 상기 유리막은 폴리실라잔(polysilazane)을 포함하는 코팅 용액으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 폴리실라잔은 분자 내에 Si-N(규소-질소) 결합이 반복된 중합체이며, 실리카로의 전화(轉化)가 용이하다면 그 종류는 특별히 한정되지 않는다. 일반적으로 Si-N(규소-질소) 결합에서 Si 원자에 두 개의 수소 원자가 결합되어 있으며 실리카로의 전화가 용이하다.
이러한 폴리실라잔의 분자 구조로는 직쇄상, 분기된 직쇄상, 분기상, 환상, 가교 구조를 갖는 것, 또는 분자 내에 이들 복수의 구조를 동시에 갖는 것이 있다.
본 발명에 있어서는 이들을 단독으로 또는 혼합물로 사용할 수 있다. 이들 폴리실라잔의 대표예로는 하기 화학식(1)로 표시되는 실라잔 단위를 반복 단위로 하는 중합체 등이 있다. 여기에서 중합체는 올리고머도 포함한다.
화학식(1)
Figure 112011044063407-pat00001

(상기 식에서, R1, R2 및 R3 는 수소 원자 또는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기와 같은 탄소 원자 수 1~8의 알킬기이다.)
실리카로의 전화 용이성의 점에서, R1, R2 가 모두 수소 원자인 단위를 함유하는 것이 바람직하고, 분자 중의 R1, R2 가 모두 수소 원자인 것, 특히 R1, R2 및 R3 가 모두 수소 원자인 것이 보다 바람직하다.
한편, R1, R2 및 R3 가 모두 수소 원자인 폴리실라잔은 하기 화학식(2)로 표시되는 반복 단위를 가지며, 퍼하이드로폴리실라잔으로 칭해진다.
화학식(2)
Figure 112011044063407-pat00002

퍼하이드로폴리실라잔은 하기 화학식(3)으로 표시되는 화학 구조 부분을 갖는다.
화학식(3)
Figure 112011044063407-pat00003

상기 퍼하이드로폴리실라잔은 규소 원자에 결합된 수소 원자의 일부가 수산기로 치환된 것일 수도 있다.
상기 퍼하이드로폴리실라잔은 디하이드로겐디클로로실란과 유기 염기(예를 들어, 피리딘 또는 피콜린)를 반응시켜 어덕트를 만들고, 이 어덕트와 암모니아를 반응시킴으로써 용이하게 합성할 수 있다.
이러한, 폴리실라잔, 특히 퍼하이드로폴리실라잔의 수평균 분자량은 통상 100~50,000이며, 가열시의 비휘발성과 용제에의 용해성의 점에서 200~2,500인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 투명기판의 유리막에 포함되는 폴리실라잔, 특히 퍼하이드로폴리실라잔은 소량의 실리카 전화 촉진 촉매를 함유하고 있을 수도 있다.
상기 실리카 전화 촉진 촉매로서 유기 아민 화합물, 유기산, 무기산, 카르복실산 금속염, 유기 금속 착염을 들 수 있다.
특히 유기 아민 화합물이 바람직하며, 구체예로는 1-메틸피페라진, 1-메틸피페리진, 4,4'-트리메틸렌디피페리진, 4,4'-트리메틸렌비스(1-메틸피페리진), 디아자비시클로-[2,2,2]옥탄, 시스-2,6-디메틸피페라진, 4-(4-메틸페리진)피리딘, 피리진, 디피리딘, α-피콜린, β-피콜린, γ-피콜린, 피페리진, 루티딘, 피리미딘, 피리다진, 4,4'-트리메틸렌디피리딘, 2-(메틸아미노)피리진, 피라진, 퀴놀린, 퀴녹살린, 트리아진, 피롤, 3-피롤린, 이미다졸, 트리아졸, 테트라졸, 1-메틸피롤리딘 등의 질소 함유 환상 유기 아민; 메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 이텔아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 프로필아민, 디프로필아민, 트리프로필아민, 부틸아민, 디부틸아민, 트리부틸아민, 펜틸아민, 디펜틸아민, 트리펜틸아민, 헥실아민, 디헥실아민, 트리헥실아민, 헵틸아민, 디헵틸아민, 옥틸아민, 디옥틸아민, 트리옥틸아민, 페닐아민, 디페닐아민, 트리페닐아민 등의 지방족 또는 방향족 아민류; DBU(1,8-디아자비시클로[5,4,0]7-운데센), DBN(1,5-디아자비시클로[4,3,0]5-노넨), 1,5,9-트리아자시클로도데칸, 1,4,7-트리아자시클로노난을 들 수 있다.
상기 실리카 전화 촉진 촉매의 함유량은 폴리실라잔, 특히 퍼하이드로폴리실라잔 전체 중량 중 0.1~10중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 투명기판의 표면을 폴리실라잔(polysilazane)을 포함하는 용액으로 코팅함으로써 상기 기판의 표면에 고밀도 피막을 형성할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 투명기판은 내식성, 내마모성, 방오성, 세척용이성, 물에의 습윤성, 밀봉 효과, 내약품성, 내산화성, 물리적 장벽 효과, 내열성, 내화성, 저수축률, 평활 효과, 내구성 효과, 대전방지성 및 긁힘 방지성 등이 우수한 효과를 갖는다.
상기 유리막을 코팅하는 방법은 특별히 제한되지 않으며 일반적인 코팅방법이 모두 사용될 수 있다. 바람직하게는 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅 등의 방법이 주로 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 도시된 터치 스크린 패널용 투명기판 제조 방법은 하부 몰드 마련 단계(S510), 가스켓 체결 단계(S520), 원료 주입 단계(S530), 상부 몰드 체결 단계(S540), 경화 단계(S550) 및 탈형 및 유리막 코팅단계(S560)를 포함한다.
도 5에 도시된 예와 같이, 하부 몰드의 성형면 상에 원료 주입이 먼저 이루어진 후, 상부 몰드가 체결될 수 있다. 이 경우, 상부 몰드에는 별도의 원료 주입부를 형성하지 않아도 된다.
이물질 유입 방지 및 원료 주입량 제어 측면에서는 도 1에 도시된 예와 같이 상부 몰드와 하부 몰드를 체결한 후 원료를 주입하는 것이 더 바람직하다. 반면, 원료 주입 편의성 측면에서는 도 5에 도시된 예와 같이 하부 몰드의 성형면 상에 원료를 주입한 후 상부 몰드를 체결하는 것이 더 바람직하다.
상기 도 1 및 도 5에 도시된 예에서는 열경화를 통하여 터치 스크린 패널용 투명기판을 제조하는 과정을 설명하였다.
그러나, 본 발명에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판 제조 방법은 도 1 및 도 5에 도시된 예에만 한정되는 것은 아니며, 투명기판 제조를 위하여 다양한 방식의 경화가 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, 도시된 터치 스크린 패널용 투명기판 제조 방법은 몰드 마련 단계(S610), 가스켓 체결 단계(S620), 원료 주입 단계(S630) 및 경화 단계(S640) 및 탈형/유리막 코팅단계(S650)를 포함한다.
이때, 경화단계는 원료에 따라서 다양한 방식이 적용될 수 있다.
예를 들어, 열에 의하여 경화되는 수지 조성물을 원료로 이용하는 경우, 경화는 열경화 방식이 적용될 수 있다. 반면, 자외선에 의하여 경화되는 수지 조성물을 원료로 이용하는 경우, 경화는 자외선 경화 방식이 적용될 수 있다.
또한, 유리막 코팅(S650)단계에서는, 경화된 고분자 원료로 이루어진 상기 투명기판의 적어도 일 표면에 유리막을 코팅한다.
이상과 같은 제조 방법을 통해서 얻어진 투명 기판은 재단 과정을 거쳐서 터치 스크린 패널의 용도에 맞는 크기로 제작된다.
종래의 투명기판은 일반적으로 강화유리로 제조되는데, 상기 강화유리는 재단 작업이 어려운 문제점이 있기 때문에 유리판을 제조한 후 먼저 재단을 한 이후 복잡한 강화공정을 거쳐서 제작하여 제품의 취급이 용이하지 않고 불량율이 높은 문제점이 있었다.
이에 비하여 본 발명에 따른 투명 기판의 제조 방법은 수지 조성물을 몰드 캐스팅 기법을 이용하여 판 형상으로 제작한 후 유리막을 코팅하여 최종제품인 투명기판을 제조하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법은 종래 투명기판의 제조 방법과 비교하여 공정이 단순하고 제품의 취급이 용이하며 불량율이 적기 때문에 제품의 단가를 낮출 수 있는 유리한 효과를 갖는다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판(10)을 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판(10)은 적어도 한 표면에 유리막(12)이 코팅되어 있는 수지 경화물(11)로 이루어지며, 상기 유리막(12)은 6H 이상의 연필 경도를 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 유리막은 투명기판의 표면을 보호하고 외관을 유지하기 위한 기능을 수행한다. 따라서, 외부의 충격에 충분히 견딜 수 있는 경도를 가져야 한다. 상기 유리막의 연필 경도가 6H 미만일 경우 스크래치가 너무 많이 발생하여 터치스크린 패널용으로 부적합한 문제점이 있다.
상기 수지 경화물(11)은 투명성을 갖는 수지라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 터치 스크린 패널용으로 사용되기 적합한 수지로서 바람직하게는 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 수지, 폴리우레탄 수지, 올레핀계 수지, 에폭시계 수지, 멜라민계 수지 및 불포화 폴리에스테르계 수지 중 하나 이상을 포함하는 수지 경화물이 사용될 수 있다. 또한, 수지 조성물에는 필러로서 알루미나 트리하이드레이트(ATH) 등이 더 포함될 수 있다.
특히, 투명도를 요구하는 터치 스크린 패널용 투명기판(10)에 있어서 원료는 메틸메타아크릴레이트(MMA)를 주성분으로 하는 수지 조성물 또는 다이글라이콜 카보네이트를 주성분으로 하는 수지 조성물이 바람직하다.
상기 유리막(12)은 터치 스크린 패널용 투명기판(10)의 표면을 보호하고 외관을 유지하기 위한 기능을 수행한다. 상기 유리막(12)은 글라스 바인더 도료액을 사용하여 형성할 수 있고, 무기물 코팅 용액 또는 폴리실라잔(polysilazane)을 포함하는 코팅 용액를 사용하여 형성할 수 있다.
상기 유리막(12)은 폴리실라잔(polysilazane)을 포함하는 코팅 용액으로 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 투명기판(10)의 표면을 폴리실라잔(polysilazane)을 포함하는 용액으로 코팅함으로써 상기 기판의 표면에 고밀도 피막을 형성할 수 있고, 또한 본 발명에 따른 투명기판(10)은 내식성, 내마모성, 방오성, 세척용이성, 물에의 습윤성, 밀봉 효과, 내약품성, 내산화성, 물리적 장벽 효과, 내열성, 내화성, 저수축률, 평활 효과, 내구성 효과, 대전방지성 및 긁힘 방지성 등이 우수한 효과를 갖는다.
터치 스크린 패널의 투명기판(10)은 그 표면에 우수한 경도가 요구된다.본 발명에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판(10)의 표면에는 유리막(12)이 코팅되어 있다. 상기 유리막(12)은 종래의 강화유리와 동등 수준의 경도를 가지며, JIS 규격에 준거한 연필 경도가 6H 이상인 물성을 갖는다.
[실시예1]
터치 스크린 패널용 투명기판의 형상을 갖는 유리소재 하부 몰드를 마련하고, 성형면의 테두리에 실리콘제 가스켓을 체결하였다.
그리고, 원료 주입부가 있는 유리소재 상부 몰드를 하부 몰드에 체결한 후 메틸메타아크릴레이트를 주성분으로 하는 수지 조성물을 상기 주입부에 주입하였다.
상기 수지 조성물은 자외선 경화기를 이용하여 경화시켰다.
상기 수지조성물을 경화시킨 수지경화물을 몰드에서 탈형하고 그 표면에 유리막 코팅 작업을 수행하였다. 상기 유리막은 폴리실리잔을 포함하는 코팅 용액을 상기 수지 경화물의 표면에 스프레이 기법으로 도포하여 형성시켰다.
상기 수지경화물의 표면에 코팅된 유리막에 대하여 아르곤 가스를 공정가스로 하는 플라즈마 공정을 이용하여 경화시켰다. 상기 유리막을 경화시킨 후 제조된 투명기판을 소형 단말기 사이즈 및 대형 디스플레이 사이즈 등 다양한 사이즈로 재단하여 터치 스크린 패널용 투명기판을 완성하였다.
[실시예2]
상기 실시예1과 모든 공정을 동일하게 수행하되, 몰드에 충진되는 수지 조성물은 아릴 다이글라이콜 카보네이트를 주성분으로 하는 수지 조성물을 이용하였다.
[실시예3]
상기 실시예1과 달리, 원료 주입부가 없는 상부 몰드를 이용하고, 메틸메타아크릴레이트를 주성분으로 하는 수지 조성물은 하부 몰드의 성형면 상에 주입하였다.
[실시예4]
상기 실시예1과 모든 공정을 동일하게 수행하되, 경화단계는 전자빔경화 방식을 통해서 수지 조성물을 경화시켰다.
[비교예1]
유리기판을 공압출 방식으로 제작한 후에 소형 단말기 사이즈 및 대형 디스플레이 사이즈 등 다양한 사이즈로 재단하였다.
재단이 완료된 유리기판에 대하여 700℃의 온도로 가열한 후 급속으로 냉각하는 열처리 과정을 거쳐서 유리기판을 강화시킨 후 터치 스크린 패널용 투명기판을 제작하였다.
[실험예]
상기 실시예 및 비교예에 따른 제조 공정을 통해서 각 실시예, 비교예 별로 100개의 터치 스크린 패널용 투명기판의 샘플을 제작하였다. 이를 통해서 각 실시예 및 비교예의 연필경도와 광투과도를 측정하였고, 불량품 발생여부를 살펴보았다.
연필경도는 샘플 표면을 JIS K5400의 8.4.2를 따라 경도 6B~9H의 연필심으로 긁어 흠집이 발생하지 않는 최대 경도의 연필 경도로 나타내었다.
광투과도는 ASTM D1003에 근거하여 각각 Varian사의 UV-분광계를 사용하여 가시광선 영역인 380에서 780nm의 범위에서 측정하였다.
그리고, 불량품 판정은 투명 기판의 표면에 크랙 발생 여부를 기준으로 하여 육안으로 판단하였다.
[표 1]
Figure 112011044063407-pat00004
상기 표 1을 살펴보면, 본 발명에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판과 비교예에 따른 투명 유리기판 모두 연필경도가 6H 이상이고 광투과도가 90% 이상을 만족하는 것을 알 수 있다.
다만, 본 발명에 따른 투명기판은 100개의 샘플 가운데 불량품이 존재하지 않았으나, 비교예에 따른 투명 유리기판의 샘플 가운데 7개는 재단된 유리기판에 강화처리를 하는 과정에서 기판 표면에 크랙이 발생하여 불량품으로 판정되었다.
상기 실험예를 통해서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판은 종래의 투명 유리기판과 비교하여 동등한 수준의 연필경도 및 광투과도를 가진다.
아울러 본 발명에 따른 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법은 종래 유리기판 제조 공정시 수행되는 열강화 처리단계를 포함하지 않기 때문에 불량품이 발생하지 않는 장점을 갖는다는 것을 본 실험예를 통해서 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 투명기판 210 : 하부 몰드
11 : 수지경화물 220 : 가스켓
12 : 유리막 310 : 프레임부
410 : 상부 몰드

Claims (29)

  1. (a) 하부 몰드를 마련하는 단계;
    (b) 상기 하부 몰드의 성형면 테두리에 가스켓을 체결하는 단계;
    (c) 상기 하부 몰드의 가스켓 상에, 원료 주입부를 구비하는 상부 몰드를 체결하는 단계;
    (d) 상기 상부 몰드의 원료 주입부를 통하여 투명기판의 고분자 원료를 주입하는 단계;
    (e) 상기 고분자 원료를 경화하여 경화물을 형성하는 단계; 및
    (f) 상기 경화물을 탈형하고, 상기 경화물의 적어도 한 표면에 유리막을 코팅하는 단계;를 포함하고,
    상기 고분자 원료는 메틸메타아크릴레이트 또는 다이글라이콜 카보네이트를 포함하며,
    상기 유리막은 6H 이상의 연필 경도를 갖는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  2. (a) 하부 몰드를 마련하는 단계;
    (b) 상기 하부 몰드의 성형면 테두리에 가스켓을 체결하는 단계;
    (c) 상기 하부 몰드의 성형면 상에 투명기판의 고분자 원료를 주입하는 단계;
    (d) 상기 하부 몰드의 가스켓 상에 상부 몰드를 체결하는 단계;
    (e) 상기 고분자 원료를 경화하여 경화물을 형성하는 단계; 및
    (f) 상기 경화물을 탈형하고, 상기 경화물의 적어도 한 표면에 유리막을 코팅하는 단계;를 포함하고,
    상기 고분자 원료는 메틸메타아크릴레이트 또는 다이글라이콜 카보네이트를 포함하며,
    상기 유리막은 6H 이상의 연필 경도를 갖는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 몰드는
    글래스 또는 금속 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 금속 재질로 형성된 하부 몰드는
    외부면에, 글래스 또는 메탈 허니컴(metal honeycomb) 판재로 형성된 프레임부가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유리막은 폴리실라잔(polysilazane)을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 폴리실라잔이 반복 단위로서 하기 화학식(1)의 단위를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.

    화학식(1)
    Figure 112011044063407-pat00005

    (상기 식에서, R1, R2 및 R3 는 수소 원자 또는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기와 같은 탄소 원자 수 1~8의 알킬기이다.)
  7. 제5항에 있어서,
    상기 폴리실라잔은 퍼하이드로폴리실라잔인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 폴리실라잔은 촉매량의 실리카 전화 촉진 촉매를 함유하며,
    상기 실리카 전화 촉진 촉매는 아민계 촉매인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고분자 원료는
    열, 광 또는 전자빔에 의하여 경화되는 수지 조성물인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수지 조성물은
    300 ~ 500 cPs의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 수지 조성물은
    아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 수지, 폴리우레탄 수지, 올레핀계 수지, 에폭시계 수지, 멜라민계 수지 및 불포화 폴리에스테르계 수지 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하부 몰드는
    상기 성형면에 이형 처리제가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  13. (a) 몰드를 마련하는 단계;
    (b) 상기 몰드의 성형면 테두리에 가스켓을 체결하는 단계;
    (c) 상기 몰드의 성형면 상에 투명 기판의 고분자 원료를 주입하는 단계;
    (d) 상기 고분자 원료를 경화하여 경화물을 형성하는 단계; 및
    (e) 상기 경화물을 탈형하고, 상기 경화물의 적어도 한 표면에 유리막을 코팅하는 단계;를 포함하고,
    상기 고분자 원료는 메틸메타아크릴레이트 또는 다이글라이콜 카보네이트를 포함하며,
    상기 유리막은 6H 이상의 연필 경도를 갖는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 유리막은 폴리실라잔(polysilazane)을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 폴리실라잔이 반복 단위로서 하기 화학식(1)의 단위를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.

    화학식(1)
    Figure 112011044063407-pat00006

    (상기 식에서, R1, R2 및 R3 는 수소 원자 또는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기와 같은 탄소 원자 수 1~8의 알킬기이다.)
  16. 제14항에 있어서,
    상기 폴리실라잔은 퍼하이드로폴리실라잔인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 폴리실라잔은 촉매량의 실리카 전화 촉진 촉매를 함유하며,
    상기 실리카 전화 촉진 촉매는 아민계 촉매인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 고분자 원료는
    열, 광 또는 전자빔에 의하여 경화되는 수지 조성물인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 수지 조성물은
    300 ~ 500 cPs의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 수지 조성물은
    아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 수지, 폴리우레탄 수지, 올레핀계 수지, 에폭시계 수지, 멜라민계 수지 및 불포화 폴리에스테르계 수지 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 몰드는
    상기 성형면에 이형 처리제가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 몰드는
    글래스 또는 금속 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 금속 재질로 형성된 몰드는
    외부면에, 글래스 또는 메탈 허니컴 판재로 형성된 프레임부가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판의 제조 방법.
  24. 적어도 한 표면에 유리막이 코팅되어 있는 수지 경화물로 이루어지며, 상기 유리막은 6H 이상의 연필 경도를 갖는 터치 스크린 패널용 투명기판.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 수지 경화물은
    아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 수지, 폴리우레탄 수지, 올레핀계 수지, 에폭시계 수지, 멜라민계 수지 및 불포화 폴리에스테르계 수지 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 유리막은
    폴리실라잔(polysilazane)을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 폴리실라잔이 반복 단위로서 하기 화학식(1)의 단위를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판.

    화학식(1)
    Figure 112011044063407-pat00007

    (상기 식에서, R1, R2 및 R3 는 수소 원자 또는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기와 같은 탄소 원자 수 1~8의 알킬기이다.)
  28. 제26항에 있어서,
    상기 폴리실라잔은 퍼하이드로폴리실라잔인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 폴리실라잔은 촉매량의 실리카 전화 촉진 촉매를 함유하며,
    상기 실리카 전화 촉진 촉매는 아민계 촉매인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널용 투명기판.
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