KR101810892B1 - 터치 센서 및 이를 포함하는 터치 스크린 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 센서 및 이를 포함하는 터치 스크린 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판, 터치 센서층, 및 패시베이션층이 순차로 배치되며, 상기 패시베이션층은 폴리오르가노실록산 구조를 포함함으로써, 물성의 저하 없이 제조가 용이한 터치 센서 및 이를 포함하는 터치 스크린 패널에 관한 것이다.

Description

터치 센서 및 이를 포함하는 터치 스크린 패널{TOUCH SENSOR AND TOUCH SCREEN PANEL COMPRISING THE SAME}
본 발명은 터치 센서 및 이를 포함하는 터치 스크린 패널에 관한 것이며, 보다 상세하게는 물성의 저하는 없으면서 제조가 용이한 터치 센서 및 이를 포함하는 터치 스크린 패널에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 분야에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비 전력화 등의 특징을 지닌 여러 평판 표시 장치(Flat Panel Display device), 예를 들어, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device), 전계발광표시장치(Electro Luminescent Display device), 유기발광다이오드표시장치(Organic Light-Emitting Diode Display device) 등이 연구되고 있다.
이중 유기발광다이오드(OLED) 표시장치는 고속응답, 고화질, 광시야각, 저소비전력 등의 장점으로 인해 차세대 디스플레이로 최근 주목을 받고 있다.
한편, 상기 표시 장치 상에 부착되어 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치인 터치 패널(touch panel)이 각광받고 있다. 터치 패널은 표시 장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다.
이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다. 이와 같은 터치 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
따라서, 한국공개특허 제2014-0092366호에서와 같이 최근 다양한 화상 표시 장치에 터치 센서를 도입한 터치 스크린 패널이 도입되고 있으나, 생산성의 향상을 위해 보다 간단한 공정으로 제조될 수 있는 터치 센서의 요구가 여전히 존재한다.
한국공개특허 제2014-0092366호
본 발명은 다른 물성의 저하 없이 제조 공정이 용이한 패시베이션층을 구비한 터치 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제조가 용이하며, 패시베이션층을 두껍게 형성할 수 있는 터치 센서의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 기판, 터치 센서층, 및 패시베이션층이 순차로 배치되며, 상기 패시베이션층은 폴리오르가노실록산 구조를 포함하는, 터치 센서.
2. 위 1에 있어서, 상기 패시베이션층은 폴리오르가노실록산 화합물의 소성층인, 터치 센서.
3. 위 1에 있어서, 상기 패시베이션층은 두께가 0.5 내지 2㎛인, 터치 센서.
4. 위 1에 있어서, 상기 터치 센서층은 복수 개의 이격된 감지 패턴을 포함하고, 상기 감지 패턴은 동일면 상에 배치된 것인, 터치 센서.
5. 위 1에 있어서, 상기 터치 센서층은 제1 방향으로 형성된 제1 감지 패턴, 제2 방향으로 형성된 제2 감지 패턴 및 상기 제2 감지 패턴의 이격된 단위 패턴을 연결하는 브릿지 전극을 포함하는 것인, 터치 센서.
6. 위 1에 있어서, 상기 기판은 OLED의 인캡슐레이션 기판인, 터치 센서.
7. 위 1에 있어서, 상기 기판은 유리, 고분자 또는 금속산화물로 형성된 것인, 터치 센서.
8. 위 4에 있어서, 상기 감지 패턴은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 및 금속와이어로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 형성된 것인, 터치 센서.
9. 위 5에 있어서, 상기 감지 패턴은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 및 금속와이어로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 형성된 것인, 터치 센서.
10. 위 5에 있어서, 제1 감지 패턴과 브릿지 전극의 전기적 연결을 방지하기 위해서 제1 감지 패턴과 브릿지 전극 사이에 절연체를 더 포함하는, 터치 센서.
11. 위 10에 있어서, 상기 절연체는 감광성 수지 조성물의 경화물 또는 규소 산화물로 형성된 것인, 터치 센서.
12. 기판 상에 터치 센서층을 형성하는 단계;
상기 터치 센서층 상에 폴리오르가노실록산 화합물 및 용매를 포함하는 패시베이션층 형성용 조성물을 도포하는 단계; 및
상기 도포된 패시베이션층 형성용 조성물을 소성하여 패시베이션층을 형성하는 단계;
를 포함하는 터치 센서의 제조 방법.
13. 위 12에 있어서, 상기 패시베이션층 형성용 조성물은 표면에너지가 20 내지 30 dyne/cm인, 터치 센서의 제조 방법.
14. 위 12에 있어서, 상기 패시베이션층 형성용 조성물의 도포는 잉크젯 인쇄 방식으로 수행되는, 터치 센서의 제조 방법.
15. 위 12에 있어서, 상기 소성은 선-소성 공정 및 후-소성 공정으로 수행되는, 터치 센서의 제조 방법.
16. 위 15에 있어서, 상기 선-소성 공정은 110 내지 150℃에서 50 내지 150초간 수행되는, 터치 센서의 제조 방법.
17. 위 15에 있어서, 상기 후-소성 공정은 180 내지 230℃에서 15 내지 45분간 수행되는, 터치 센서의 제조 방법.
18. 위 15에 있어서, 상기 후-소성 공정은 180 내지 230℃에서 15 내지 45분간 수행하는 제1 후-소성 단계 및 380 내지 420℃에서 15 내지 45분간 수행하는 제2 후-소성 단계를 포함하여 수행되는 터치 센서의 제조 방법.
19. 위 1 내지 11 중 어느 한 항의 터치 센서를 포함하는 터치 스크린 패널.
20. 위 19의 터치 스크린 패널을 포함하는 화상 표시 장치.
본 발명의 터치 센서는 패시베이션층이 폴리오르가노실록산 구조를 포함함으로써 보다 간단한 공정으로 제조될 수 있으며, 필요에 따라 보다 두꺼운 패시베이션층을 구비할 수 있다.
본 발명의 터치 센서에 따른 패시베이션층은 증착으로 형성된 산화규소 패시베이션층에 대해 동등 이상의 물성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 터치 센서의 제조방법은 폴리오르가노실록산 화합물을 도포하고 소성하는 단계를 통해 용이하게 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 터치 센서의 제조방법은 폴리오르가노실록산 화합물의 도포 시 잉크젯 방식을 채택할 경우 보다 두꺼운 패시베이션층을 구비할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 터치 센서의 A-A' 단면도이다.
도 3은 도 2와 마찬가지로 브릿지 전극이 제2 감지 패턴의 상부에 위치하는 경우에, 컨택홀을 통해 제2 감지 패턴과 연결된 구조의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 터치 센서의 개략적인 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 터치 센서의 A-A' 단면도이다.
도 6은 도 4와 마찬가지로 브릿지 전극이 제2 감지 패턴의 하부에 위치하는 경우에, 컨택홀을 통해 제2 감지 패턴과 연결된 구조의 개략적인 단면도이다.
본 발명은 기판, 터치 센서층, 및 패시베이션층이 순차로 배치되며, 상기 패시베이션층은 폴리오르가노실록산 구조를 포함함으로써, 물성의 저하 없이 제조가 용이한 터치 센서에 관한 것이다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
본 발명의 터치 센서의 일 구현예로서 도 1은 그 사시도이며 도 2는 도 1에 도시된 터치 센서의 A-A' 단면도이다.
본 발명의 터치 센서의 다른 일 구현예로서 도 4는 그 사시도이며 도 5는 도 4에 도시된 터치 센서의 A-A' 단면도이다.
본 발명의 터치 센서의 또 다른 일 구현예로서 도 1(도 4) 및 도 4(도 5)에 각각 대응되나 절연체가 층상으로 형성되어 브릿지 전극이 컨택홀을 통해 감지 패턴과 연결된 예시가 도 3 및 도 6에 도시되어 있다.
다만, 도 1 및 도 4에서 적층 구조를 용이하게 파악하기 위해 패시베이션층(70)은 도시되지 않았다.
본 발명의 터치 센서는 기판(1), 터치 센서층(60) 및 패시베이션층(70)이 순차로 배치된 구조를 갖는다. 기판(1), 터치 센서층(60) 및 패시베이션층(70)은 순차로 적층된 구조일 수도 있으며, 그 사이에 당분야에 공지된 구성이 추가적으로 개재될 수도 있다.
기판(1)은 특별히 한정되지 않고 터치 센서에 통상적으로 사용되는 소재가 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 유리, 고분자 및 금속 산화물로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다.고분자로는 환형올레핀중합체(COP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(PI), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 폴리에테르술폰(PES), 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC), 폴리카보네이트(PC), 환형올레핀공중합체(COC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등이 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있으며, 바람직하게는 폴리이미드가 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
금속 산화물로는 산화 알루미늄(Al2O3) 등이 사용될 수 있다.
후술하는 패시베이션층(70)의 형성을 위한 소성 공정을 고려하면 기판(1)은 유리 또는 금속 산화물이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 기판(1)은 OLED를 밀봉하는 인캡슐레이션 기판일 수 있다.
OLED는 통상적으로 베이스 기판 상에 애노드, 유기 발광층을 포함하는 유기막층 및 캐소드가 적층되고 이를 인캡슐레이션 기판이 밀봉하는 구조를 갖는다.
유기 발광층의 유기 발광 물질은 습기나 산소와 접촉하게 되면 산화되어 수명이 현저하게 저하되므로, 인캡슐레이션 기판은 수분 및 산소의 투과를 방지하는 배리어층으로서의 기능을 한다.
터치 센서층(60)은 기판(1) 상에 형성될 수 있다.
터치 센서층(60)은 당분야에 공지된 터치 센서가 특별한 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들면 터치 센서층(60)은 복수 개의 감지 패턴을 포함한다. 감지 패턴은 터치 지점의 좌표 정보를 제공하며, 구체적으로 사람의 손 또는 물체가 커버 윈도우 기판에 접촉되면, 그 위치의 패턴 및 패턴에 연결된 위치 검출라인을 통해 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달되며, 그 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉위치가 파악된다.
본 발명에 따른 터치 센서층(60)의 일 구현예들이 도 1 및 도 4에 도시되어 있다.
도 1 및 도 4에 도시된 터치 센서층(60)은 제1 방향으로 형성된 제1 감지 패턴(10), 제2 방향으로 형성된 제2 감지 패턴(20) 및 상기 제2 감지 패턴(20)의 이격된 단위 패턴을 연결하는 브릿지 전극(30)을 포함할 수 있다.
도 1은 브릿지 전극(30)이 패시베이션층(70)과 닿는 구조의 구현예를 도시하고 있으며(도 2 참조), 도 4는 브릿지 전극(30)이 기판(1)과 닿는 구조의 구현예를 도시하고 있다(도 5 참조).
제1 감지 패턴(10)과 제2 감지 패턴(20)은 서로 다른 방향으로 배치된다. 예를 들면, 제1 방향은 X축 방향, 제2 방향은 이와 교차하는 Y축 방향일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 감지 패턴(10)과 제2 감지 패턴(20)은 터치되는 지점의 X 좌표 및 Y 좌표에 대한 정보를 제공하게 된다. 구체적으로는, 사람의 손 또는 물체가 커버 윈도우 기판에 접촉되면, 제1 감지 패턴(10), 제2 감지 패턴(20) 및 위치 검출라인을 경유하여 구동회로 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그리고, X 및 Y 입력처리회로(미도시) 등에 의해 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉위치가 파악된다.
이와 관련하여, 제1 감지 패턴(10) 및 제2 감지 패턴(20)은 동일층에 형성되며, 터치되는 지점을 감지하기 위해서는 각각의 패턴들이 전기적으로 연결되어야 한다. 그런데, 제1 감지 패턴(10)의 단위 패턴은 이음부를 통해 서로 연결된 형태이지만 제2 감지 패턴(20)의 단위 패턴은 섬(island) 형태로 서로 분리된 구조로 되어 있으므로 제2 감지 패턴(20)을 전기적으로 연결하기 위해서는 별도의 브릿지 전극(30)이 필요하다.
감지 패턴(10, 20)은 당 분야에 알려진 투명 전극 소재가 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들면, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), 금속와이어 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 인듐주석산화물(ITO)이 사용될 수 있다. 금속와이어에 사용되는 금속은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 은(Ag), 금, 알루미늄, 구리, 철, 니켈, 티타늄, 텔레늄, 크롬 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
브릿지 전극(30)은 제2 감지 패턴(20)의 이격된 단위 패턴을 전기적으로 연결한다.
이때, 브릿지 전극(30)은 감지 패턴 중 제1 감지 패턴(10)과는 전기적으로 차단되어야 하므로, 이를 위해 절연체(40)가 형성된다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.
브릿지 전극(30)은 제2 감지 패턴(20)의 상부 또는 하부에 위치할 수 있다.
도 1은 브릿지 전극(30)이 제2 감지 패턴(20)의 상부에 위치하는 일 구현예에 따른 사시도(즉, 패시베이션층(70)과 닿는 형태), 도 4는 브릿지 전극(30)이 제2 감지 패턴(20)의 하부에 위치하는 일 구현예에 따른 사시도이다(즉, 기판(1)과 닿는 형태).
그리고, 도 2는 도 1에 도시된 터치 센서의 A-A’ 단면도, 도 5는 도 4에 도시된 터치 센서의 A-A’ 단면도이다.
상기 도면들에 예시된 바와 같이 브릿지 전극(30)은 제2 감지 패턴(20)의 상부 또는 하부에 위치할 수 있고, 그에 따라 감지 패턴 및 절연체(40)의 적층 순서도 당 분야에 공지된 방법에 의해 적절히 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 브릿지 전극(30)은 금속 소재로 형성되고, 바람직하게는 터치 스크린 패널의 비표시부의 대응 영역에 배치되는 위치 검출라인 등과 동일 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 그러한 경우에 위치 검출라인의 형성 시에 브릿지 전극(30)을 함께 형성할 수 있어 공정을 보다 단순화 할 수 있다.
본 명세서에서 비표시부는 터치 센서를 적용한 터치 스크린 패널에서 화상이 표시되지 않는 가장자리 부위(베젤)를 의미하고, 표시부는 화상이 표시되는 부위를 의미한다. 표시부에 형성된 감지 패턴 및 브릿지 전극이 사용자의 터치 신호를 인식하고, 감지된 신호는 비표시부의 위치 검출라인을 경유하여 구동 회로 측으로 전달된다.
상기 금속은 전기 전도도가 우수하고 저항이 낮은 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 몰리브덴, 은, 알루미늄, 구리, 팔라듐, 금, 백금, 아연, 주석, 티타늄, 이들이 2종 이상의 합금 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 브릿지 전극(30)은 2종 이상의 금속을 2층 이상 적층한 형태일 수 있다. 전술한 금속 소재의 범위 내에서 2종 이상의 금속으로 2층, 3층 등의 다층의 구조로 형성될 수 있으며, 예를 들면, 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴의 3층의 구조를 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
절연체(40)는 제1 감지 패턴(10)과 브릿지 전극(30)의 전기적 연결을 방지하기 위해서 제1 감지 패턴(10)과 브릿지 전극(30) 사이에 형성된다.
절연체(40)는 제1 감지 패턴(10)의 단위 패턴의 이음부 상에 형성될 수 있다.
또한, 절연체는 형성의 용이성을 위해 제1 감지 패턴(10)의 단위 패턴의 이음부 위 뿐만 아니라, 이를 포함하는 층의 형태로 형성될 수 있다.
도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 절연체(40)가 층의 형태로 형성되는 경우, 브릿지 전극(30)이 제2 감지 패턴(20)의 이격된 단위 패턴을 연결할 수 있도록 필요에 따라 콘택홀을 구비할 수 있다. 그러한 경우에 콘택홀에서 제2 패턴(20)의 이격된 단위 패턴과 브릿지 전극(30)의 전기적 접속이 이루어진다.
본 발명에 따른 절연체(40)는 당 분야에 알려진 투명 절연 소재가 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들면 규소 산화물과 같은 무기물 소재를 사용하거나 또는, 아크릴계 수지를 포함하는 투명한 감광성 수지 조성물 혹은 열경화성 수지 조성물을 경화시켜, 층 또는 필요한 패턴으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예로서, 터치 센서층(60)은 복수 개의 이격된 감지 패턴이 동일면 상에 배치된 구조일 수 있다. 이 경우 각 감지 패턴은 모두 위치 검출 라인과 연결되며, 브릿지 전극은 필요하지 않을 수 있다.
패시베이션층(70)은 터치 센서층(60)을 보호하고 외부와 절연시키는 기능을 한다.
본 발명에 따른 패시베이션층(70)은 폴리오르가노실록산 구조를 포함한다.
종래의 터치 센서의 패시베이션 소재로 알려진 무기 산화물막들은 증착 공정이 필수적이어서 제조 공정이 번거로운 문제가 있었다.
이에, 본 발명은 패시베이션층(70)이 폴리오르가노실록산 구조를 포함함으로써 우수한 투명도, 내스크래치성(경도), 내열성, 밀착력을 구비함과 동시에 폴리오르가노실록산 화합물을 포함하는 조성물의 도포 및 소성과 같은 보다 간단한 공정으로 제조될 수 있다.
폴리오르가노실록산 구조는 당분야에 공지된 구조라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 폴리실록산 구조를 형성하는 규소 원소에 지방족 탄화수소 및 방향족 탄화수소 중 적어도 하나가 결합된 구조일 수 있다. 지방족 탄화수소는 예를 들면 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄인 알킬기 또는 알콕시기일 수 있고, 방향족 탄화수소로는 예를 들면 탄소수 6 내지 20의 아릴기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
패시베이션층(70)의 폴리오르가노실록산 구조는 폴리오르가노실록산 구조는 폴리오르가노실록산 화합물과 동일한 반복단위를 가질 수도 있다. 한편, 본 발명의 다른 구현예로서, 폴리오르가노실록산 구조는 폴리오르가노실록산 화합물을 도포한 후 소성시켜 형성될 수 있다. 폴리오르가노실록산 화합물은 소성 후에는 투명하면서도 세라믹 특성을 나타내어 패시베이션층(70)의 원재료로 적합하다. 폴리오르가노실록산 구조가 폴리오르가노실록산 화합물의 소성 후에 얻어지는 경우에는 그 반복단위가 소성 공정 중에 규소 원소에 결합된 지방족 탄화수소 및/또는 방향족 탄화수소가 탈리 될 수 있어 폴리오르가노실록산 화합물의 반복단위와는 상이할 수도 있다.
본 발명에 따른 패시베이션층(70)은 두께가 0.5 내지 2㎛일 수 있으며, 바람직하게는 0.8 내지 1.5㎛일 수 있다. 상기 두께 범위에서 충분한 경도를 가짐으로써 내스크래치성 향상 및 터치 센서층(70)의 보호 기능을 더욱 효과적으로 발휘할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 터치 센서의 제조 방법의 일 실시예에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다. 다만, 이후 설명되는 제조방법은 본 발명에 따른 터치 센서의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명이 이에 한정되어 해석되어서는 아니된다.
본 발명에 따른 터치 센서의 제조 방법의 일 실시예는, 기판 상에 터치 센서층을 형성하는 단계; 상기 터치 센서층 상에 폴리오르가노실록산 화합물 및 용매를 포함하는 패시베이션층 형성용 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 도포된 패시베이션층 형성용 조성물을 소성하여 패시베이션층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 터치 센서의 제조 방법은 패시베이션층(70)이 조성물의 도포 및 소성으로 형성될 수 있으므로, 증착법에 비해 간단하게 패시베이션층(70)을 형성할 수 있어, 생산성 및 경제성 측면에서 우수하다.
먼저, 기판(1) 상에 터치 센서층(60)을 형성하는 단계는 당분야에 공지된 터치 센서의 제조 공정이 특별한 제한 없이 적용될 수 있다.
예를 들어, 감지 패턴(10, 20) 및 브릿지 전극(30)은 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 있다. 또는, 인쇄 공정으로 형성될 수 있다. 이러한 인쇄 공정 시, 그라비아 오프 셋(gravure off set), 리버스 오프 셋(reverse off set), 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄 및 그라비아(gravure) 인쇄 등 다양한 인쇄 방법이 이용될 수 있다. 특히, 인쇄 공정으로 감지 패턴을 형성할 경우 인쇄 가능한 페이스트 물질로 형성할 수 있다. 일례로, 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT), 전도성 폴리머 및 은 나노 와이어 잉크(Ag nano wire ink)로 형성할 수 있다. 상기 방법 외에 포토리소그래피에 의해서 형성될 수도 있다.
절연체(40)는 금속 산화물과 같은 무기 재료로 형성될 경우에는 감지 패턴에 적용된 방법이 동일하게 적용될 수 있으며, 감광성 수지 조성물과 같은 유기 재료로 형성될 경우에는 당분야에 공지된 경화층 또는 경화 패턴의 제조 방법이 제한 없이 적용될 수 있다.
다음으로, 터치 센서층(60) 상에 폴리오르가노실록산 화합물 및 용매를 포함하는 패시베이션층 형성용 조성물을 도포한다.
폴리오르가노실록산 화합물은 전술한 바와 같이 실록산 반복 단위의 규소 원소가 규소 원소에 지방족 탄화수소 및 방향족 탄화수소 중 적어도 하나가 결합된 구조일 수 있다.
폴리오르가노실록산 화합물의 중량평균 분자량은 예를 들면 1000 내지 5000일 수 있다. 상기 범위에서 소성 후 우수한 투명도, 층의 평활도, 경도 및 내스크래치성을 나타낼 수 있다.
용매는 폴리오르가노실록산 화합물을 용해시킬 수 있는 것이라면 특별한 제한이 없으며, 예를 들면 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
패시베이션층 형성용 조성물의 점도는 5 내지 15cps(25℃)인 것이 도포성, 도포 또는 경화 후 막의 평활성, 가공성 등의 측면에서 바람직하다. 이러한 측면에서 조성물 내에 폴리오르가노실록산 화합물의 농도는 20 내지 50 중량%인 것이 바람직하다.
패시베이션층 형성용 조성물은 표면에너지가 20 내지 30 dyne/cm일 수 있다. 조성물의 표면에너지가 상기 범위인 경우 잉크젯 인쇄 공정 중 조성물의 분사 시에 더욱 균일한 코팅성을 나타내고 동시에 패시베이션층의 패턴특성을 최적화시킬 수 있다. 표면에너지의 조절은 폴리오르가노실록산 화합물 및 용매의 구체적인 종류 및 함량으로 수행될 수 있다.
패시베이션층 형성용 조성물의 도포는 통상적인 방식이 제한 없이 적용될 수 있으며, 도포의 정밀성 등을 고려하면 잉크젯 인쇄 방식이 바람직할 수 있다.
다음으로, 도포된 패시베이션층 형성용 조성물을 소성하여 패시베이션층을 형성한다.
소성(bake) 공정을 통해 폴리오르가노실록산 화합물들이 서로 결합 내지는 복합체화 되어 우수한 투명도 및 경도를 갖는 경화층을 형성한다.
바람직하게는 소성 공정은 선-소성(pre-bake) 공정 및 후-소성(post-bake) 공정으로 나누어 수행될 수 있다.
선-소성 공정을 통해 조성물의 용매의 대부분(70 내지 80%)을 제거시킨다. 이러한 측면에서, 선-소성 공정은 110 내지 150℃에서 50 내지 150초간 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
후-소성 공정에서는 폴리오르가노실록산 화합물에서 유기기들의 일부가 탈리되고 실록산 화합물 간의 결합 내지는 복합체화 반응이 진행되어 무기물 특성을 갖는 패시베이션층(70)이 형성된다. 우수한 패시베이션층(70)을 형성하기 위해 후-소성 공정은 180 내지 230℃에서 15 내지 45분간 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예로서, 후-소성 공정은 180 내지 230℃에서 15 내지 45분간 수행하는 제1 후-소성 단계 및 380 내지 420℃에서 15 내지 45분간 수행하는 제2 후-소성 단계를 포함하여 수행될 수 있다. 제1 후-소성 공정은 전술한 후-소성 공정의 효과를 나타내기 위한 것이며, 제2 후-소성 공정은 패시베이션층(70) 형성 후 후속되는 열처리 공정에서의 내구성을 증가시키기 위해 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 터치 센서를 포함하는 터치 스크린 패널을 제공한다. 본 발명에 따른 터치 스크린 패널은 당분야에 공지된 구성이 부가되어 제조될 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 터치 스크린 패널을 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다. 본 발명의 터치 센서는 통상의 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device)뿐만 아니라, 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device), 전계발광표시장치(Electro Luminescent Display device), 유기발광다이오드표시장치(Organic Light-Emitting Diode Display device) 등 각종 화상 표시 장치에 적용이 가능하다.
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 1
유리 기판에 도 4에 도시된 구조의 터치 센서층을 제조하였다. 제1 및 제2 감지 패턴으로는 ITO, 브릿지 전극으로는 몰리브덴, 절연체로는 이산화 규소를 화학 기상 증착하여 사용하였다.
터치 센서층 상에 폴리디메틸실록산(Mw: 3000) 30중량부 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 70중량부를 포함하는 패시베이션층 형성용 조성물(표면에너지 25 dyne/cm, 점도: 7 cps)을 도포하고, 130℃에서 90초 간 선-소성하고, 200℃에서 30분 간 후-소성하여 패시베이션층을 형성하여(소성 후 두께 1㎛), 터치 센서를 제조하였다. 이때, 패시베이션층은 한 변의 길이가 0.25mm 인 사각형의 개구부 패턴을 갖도록 형성되었다.
실시예 2
후-소성 공정을 200℃에서 20분 간 수행하는 제1 후-소성 단계 및 400℃에서 30분 간 수행하는 제2 후-소성 단계로 나누어 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 센서를 제조하였다.
실시예 3
패시베이션층 형성용 조성물이 폴리디메틸실록산(Mw: 3000) 40중량부 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 60중량부를 포함하고, 표면에너지 35 dyne/cm, 점도가 10cps인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 센서를 제조하였다.
실시예 4
후-소성 공정을 250℃에서 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 센서를 제조하였다.
비교예 1
패시베이션층을 화학적 기상 증착법을 통해 SiO2층으로 형성한 것(증착 후 두께 3000Å)을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 센서를 제조하였다. SiO2층 역시 성막 후 포토리소그래피를 통해 한변의 길이가 0.25mm인 사각형 개구부 패턴을 갖도록 형성되었다.
실험예
실시예 및 비교예의 터치 센서에 대해서 하기의 실험을 수행하고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
1. 투과율 측정
실시예 및 비교예에 의해 제조된 터치 센서의 투과율 및 그 패시베이션층을 별도의 유리 기판에 개별적으로 형성한 후 패시베이션층 단독의 투과율을 각각 550nm 파장 조건 하에서 분광측색계(CM-3600A, Konica Minolta)로 측정하였다.
2. 헤이즈 측정
실시예 및 비교예에 의해 제조된 터치 센서의 헤이즈를 hazemeter(HM-150, Murasaki)로 측정하였다.
3. 색도 및 색차 측정
실시예 및 비교예에 의해 제조된 터치 센서의 색도 및 색차값을 550nm 파장 조건 하에서 분광측색계(CM-3600A, Konica Minolta)로 측정하였다.
4. 연필경도 측정
실시예 및 비교예에 의해 제조된 터치 센서의 연필 경도를 ASTM D3363에 따라 측정하였다.
5. 밀착력 측정
실시예 및 비교예에 의해 제조된 터치 센서의 밀착력을 ASTM D3359에 따라 측정되었으며, 평가 기준은 하기와 같다.
5B: 박리 없음
4B: 5% 미만의 박리
3B: 5% 이상 내지 15% 미만의 박리
2B: 15% 이상 내지 35% 미만의 박리
1B: 35% 이상 내지 65% 미만의 박리
0B: 65% 이상의 박리
6. 크랙 여부 측정
크랙 발생 여부를 현미경으로 관찰하여 평가하였다.
7. 패턴 특성 측정
개구부 패턴의 형상을 현미경으로 관찰하여 평가하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
투과율
(터치 센서)		 91.90% 91.80% 91.90% 91.70% 91.7%
투과율
(패시베이션층)		 99.70% 99.68% 99.70% 99.60% 99.0%
헤이즈 0.059 0.06 0.058 0.061 0.062
L* 97.25% 97.00% 97.10% 97.10% 96.7%
a* -0.46 -0.36 -0.78 -0.4 -1.0
b* 7.5 7.9 8.2 8.1 8.1
색차(Δu'v') 0.00006 0.00003 0.00004 0.0001 0.00014
연필경도 8H 9H 8H 7H 8H
밀착력 5B 5B 5B 4B 5B
크랙 여부 없음 없음 없음 미세 크랙 없음
패턴 특성 매우 양호 매우 양호 다소 양호 매우 양호 매우 양호
표 1을 참고하면, 실시예들의 패시베이션층이 증착된 산화규소층과 동일한 수준의 광학적, 기계적 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
다만, 다른 실시예들의 패턴 형상의 무너짐이 발견되지 않았으나, 조성물의 표면 에너지가 다소 큰 실시예 3은 전체 패턴의 약 10%가 패턴 경계에서 무너짐 현상이 발견되었다.
또한, 후-소성 공정의 온도가 다소 높았던 실시예 4는 패시베이션층 표면에 미세 크랙이 발견되었고, 그에 따라 다른 실시예들보다 색차값 및 경도와 밀착력이 다소 저하되는 결과를 보였다.
1: 기판
10: 제1 감지 패턴 20: 제2 감지 패턴
30: 브릿지 전극 40: 절연체
60: 터치 센서층 70: 패시베이션층

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배열된 감지 패턴들을 포함하는 터치 센서층;
    상기 감지 패턴들과 적어도 부분적으로 중첩되는 절연체; 및
    상기 터치 센서층 상에 형성되어 상기 감지 패턴들 및 상기 절연체를 전체적으로 덮는 패시베이션층을 포함하고,
    상기 패시베이션층은 폴리오르가노실록산 화합물을 포함하고 표면에너지가 20 내지 30dyne/cm이고 25℃에서의 점도가 5 내지 15cps인 패시베이션층 형성용 조성물로 형성된, 정전용량형 터치 센서.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 패시베이션층은 상기 패시베이션층 형성용 조성물의 소성층인, 정전용량형 터치 센서.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 패시베이션층은 두께가 0.5 내지 2㎛인, 정전용량형 터치 센서.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 센서층은 복수 개의 이격된 감지 패턴을 포함하고, 상기 감지 패턴은 동일면 상에 배치된 것인, 정전용량형 터치 센서.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 센서층은 제1 방향으로 형성된 제1 감지 패턴, 제2 방향으로 형성된 제2 감지 패턴 및 상기 제2 감지 패턴의 이격된 단위 패턴을 연결하는 브릿지 전극을 포함하는 것인, 정전용량형 터치 센서.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 기판은 OLED의 인캡슐레이션 기판인, 정전용량형 터치 센서.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 기판은 유리, 고분자 또는 금속산화물로 형성된 것인, 정전용량형 터치 센서.
  8. 청구항 4에 있어서, 상기 감지 패턴은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 및 금속와이어로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 형성된 것인, 정전용량형 터치 센서.
  9. 청구항 5에 있어서, 상기 감지 패턴은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 및 금속와이어로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 형성된 것인, 정전용량형 터치 센서.
  10. 청구항 5에 있어서, 제1 감지 패턴과 브릿지 전극의 전기적 연결을 방지하기 위해서 제1 감지 패턴과 브릿지 전극 사이에 절연체를 더 포함하는, 정전용량형 터치 센서.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 절연체는 감광성 수지 조성물의 경화물 또는 규소 산화물로 형성된 것인, 정전용량형 터치 센서.
  12. 기판 상에 감지 패턴들을 포함하는 터치 센서층을 형성하는 단계;
    상기 기판 상에 상기 감지 패턴들과 적어도 부분적으로 중첩되는 절연체를 형성하는 단계;
    상기 터치 센서층 상에 폴리오르가노실록산 화합물 및 용매를 포함하고 표면에너지가 20 내지 30dyne/cm이고 25℃에서의 점도가 5 내지 15cps인 패시베이션층 형성용 조성물을 잉크젯 인쇄 방식으로 도포하는 단계; 및
    상기 도포된 패시베이션층 형성용 조성물을 소성하여, 상기 감지 패턴들 및 상기 절연체를 전체적으로 덮는 패시베이션층을 형성하는 단계;
    를 포함하는, 정전용량형 터치 센서의 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 패시베이션층 형성용 조성물의 도포는 잉크젯 인쇄 방식으로 수행되는, 정전용량형 터치 센서의 제조 방법.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 소성은 선-소성 공정 및 후-소성 공정으로 수행되는, 정전용량형 터치 센서의 제조 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 선-소성 공정은 110 내지 150℃에서 50 내지 150초간 수행되는, 정전용량형 터치 센서의 제조 방법.
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 후-소성 공정은 180 내지 230℃에서 15 내지 45분간 수행되는, 정전용량형 터치 센서의 제조 방법.
  18. 청구항 15에 있어서, 상기 후-소성 공정은 180 내지 230℃에서 15 내지 45분간 수행하는 제1 후-소성 단계 및 380 내지 420℃에서 15 내지 45분간 수행하는 제2 후-소성 단계를 포함하여 수행되는, 정전용량형 터치 센서의 제조 방법.
  19. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 정전용량형 터치 센서를 포함하는, 터치 스크린 패널.
  20. 청구항 19의 터치 스크린 패널을 포함하는, 화상 표시 장치.
KR1020160118269A 2016-09-13 2016-09-13 터치 센서 및 이를 포함하는 터치 스크린 패널 KR101810892B1 (ko)

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