KR102102971B1 - 터치패널용 저유전 점착필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중량 평균 분자량이 10,000 내지 200,000 g/몰인 폴리이소부틸렌계 수지(A); 중량 평균 분자량이 300,000 내지 700,000 g/몰인 이소부틸-이소프렌 러버(B); 점착 부여제(C); 가교제(D); 및 개시제(E)가 함유된 점착수지 조성물로 이루어진 점착제층을 구비하고, 100㎑ 내지 1000㎒의 주파수 범위에서 유전율이 2.5 이하인 터치패널용 저유전 점착필름 및 이를 사용하는 터치패널에 관한 것이다.
Description
본 발명은 터치패널용 저유전 점착필름 및 이를 사용한 터치패널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광학 및 점착물성과 더불어 고온 다습 하에서의 신뢰성과 수분 차단성을 만족하면서도 100㎑ 내지 1,000㎒의 주파수 범위에서 2.5 이하의 유전율을 가지는 본 발명은 터치패널용 저유전 점착필름 및 이를 사용한 터치패널에 관한 것이다.
근래, PDA, 이동통신 단말기 또는 차량용 네비게이션 등과 같은 전자 기기가 큰 시장을 형성하고 있으며 이러한 전자기기에서는 플렉서블 디스플레이의 박형화, 경량화, 내구성이 요구되고 있다.
플렉서블 디스플레이의 경량화 및 유연성 증대를 위하여 통상적인 플렉서블 디스플레이의 구조는 화면 구동 요소를 제외한 모든 구성품이 필름으로 구성되어 있다.
광학용 표시소자인 터치패널은 통상 액정 디스플레이 등의 FPD(플랫 패널 디스플레이)나 CRT(브라운관)의 표시면 측에 형성되고, 액정 표시장치와 좌표축을 즉석에서 인식하여 입력을 실시하는 디바이스의 조합이고, 액정 표시장치 및 소프트웨어와 조합하는 것으로 다양한 조작성을 실현할 수 있다.
터치패널에는 일반적으로 유리 또는 플라스틱 패널과 LCD 모듈로 구성되며, 터치(touch) 기능을 가진 표시 장치를 위해서는 터치센서가 포함되며 센서의 구현방식에 따라 저항막 방식, 광학 방식, 정전용량 방식, 초음파 방식이 존재하는데, 저항막 방식과 정전용량 방식의 2가지의 방식이 주류이다.
그 중에서 화상 표시 방식의 트렌드로서, 터치패널이 주목 받고 있고, 특히 정전용량 방식의 터치패널이 널리 사용되고 있다. 정전용량 방식의 터치패널은 다시 표면형 정전용량 방식(Surface Capacitive)과 투영형 정전용량 방식(Projected Capacitive)으로 분류되고, 전자의 표면형은 4개의 기준점에서 전도성 필름 표면으로 일정 전류가 흐르면서 그 전류 값 변화를 읽는 방식이고, 후자의 투영형은 x-y의 격자상 구동 전극을 이용한 적산 산출법을 적용하여 정전용량 값의 변화를 읽는다. 이때, 정전용량 방식의 터치패널은 다수의 부재를 적층시킨 구성을 가지며, 이들 부재들간의 접합 목적으로 점 착필름(또는 감압 점착필름및 시트)가 사용된다.
그 일례로는, 도전성 필름의 도전 표면과 직접 접합하거나, 커버 패널(글라스 또는 플라스틱)과 도전성 필름과의 접합, 도전성 필름과 배면(액정 디스플레이의 경우에는 편광판의 TAC 필름 등)과의 부착이 있다. 이외에도 전극 및 각종 데코(deco)를 위한 인쇄층과도 접합이 있다. 정전용량 방식의 터치패널은 터치패널을 손가락 등의 전도체로 접촉했을 때 대응하는 위치의 정전용량이 변화하고, 그 정전용량의 변화량이 소정의 임계값을 초과했을 경우, 검지(감지)가 행해지는 구조이다. 커버 패널(글래스 또는 플라스틱)과 도전성 필름(ITO 등이 코팅된 필름)간의 적층 구조를 가지는 터치패널에서는 패널을 손가락으로 접촉한 것에 의해 변화된 정전용량이 터치패널의 검지부(센싱부)에 전달될 필요가 있다.
최근 기술 트렌드인 박형 디스플레이를 구성하기 위하여, 모든 구성 성분들의 박막화가 진행되고, 마찬가지로 터치패널의 접합에 사용되는 점착필름의 박막화도 요구되나, 점착필름의 두께가 얇야지는 경우, 기존 설계한 정전용량치 대비 정전용량 값이 변화하면서 동작 불량이나 오작동이 발생한다.
이 때문에, 정전용량 방식의 터치패널에서 사용되는 점착필름은 일정한 값의 유전율이 요구되는데, 한편, 점착필름의 유전율이 지나치게 높으면, 노이즈가 쉽게 검출되는 경향이 있고, 지나치게 낮으면 충분한 정전용량 값이 측정되지 않아 출력 신호가 변화되며, 신호의 전달 시간이 지연되는 경향이 있어, 검지 감도(센싱 감도)에 문제가 생길 수 있다.
또한, OLED 발광층 소재는 유기물질의 특성상 수분, 산소 등에 노출되면 소자의 열화가 발생하므로 봉지(encapsulation) 공정의 중요성이 강조되고 있으며, 이에 따라 수분차단성이 우수한 TFE(Thin film encapsulation)의 안정성을 극대화하는 것과 더불어, 추가적인 신뢰성 확보를 위하여 점착필름의 우수한 수분차단성이 요구된다.
투명도전막의 도전층은 ITO, 구리, 나노실버와이어 등의 높은 투명성과 도전성을 가진 금속이 증착된 상태이므로, 도전층에 도포되는 점착층은 금속에 대한 부식성이 낮아야 한다. 그러나, 종래 널리 사용되는 아크릴계 점착제의 경우에는 아크릴산 등 산성분을 포함하며, 함수율(moisture content)이 높기 때문에 금속 층을 부식시켜 도전성을 저하시킨다는 문제점이 있었다.
터치스크린 또는 터치패널에서 투명도전막의 부착에 사용되는 점착필름으로서, 터치패널의 민감도 개선을 위해 유전율이 낮고, 고온 또는 고습조건과 같은 가혹 조건에서 내구성 및 내열성이 우수하며, TFT에 대한 수분차단성능이 우수하고, 광학 및 점착물성을 만족하는 비아크릴계의 필름의 개발이 요구된다.
본 발명은 박형 정전용량 방식의 터치패널 기능을 향상시키고, 상기 기술한 종래 문제점을 해결할 수 있는 터치패널용 점착필름을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 고온 다습 하에서의 광학 특성, 내열성 및 내구성을 만족하면서도 유전율을 제어하여 입력장치의 고장 또는 오작동을 방지하고, 높은 수분 차단 특성으로 인해 안정적인 디바이스의 전기적 특성을 만족시키는 터치패널용 저유전 점착필름 및 이를 이용한 터치패널을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 중량 평균 분자량이 10,000 내지 200,000 g/몰인 폴리이소부틸렌계 수지(A); 중량 평균 분자량이 300,000 내지 700,000 g/몰인 이소부틸-이소프렌 러버(B); 점착 부여제(C); 가교제(D); 및 개시제(E)가 함유된 점착수지 조성물로 이루어진 점착제층을 구비하고, 100㎑ 내지 1,000㎒의 주파수 범위에서 유전율이 2.5 이하인 터치패널용 저유전 점착필름을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 디스플레이 모듈, 센서층 및 커버층을 포함하는 터치패널이 제공되며, 상기 센서층은 기판 상에 형성된 터치 센서를 포함하며, 상기 센서층의 일면 또는 양면에 전술한 터치패널용 저유전 점착필름이 부착된다. 상기 센서층의 상부 또는 하부에 편광판이 더 포함될 수 있으며, 디스플레이 모듈, 센서층, 커버층 및 편광판 중 하나 이상이 광투명 점착제(Optical Clear Adhesive: OCA)에 의하여 인접하는 다른 층에 부착될 수 있다.
본 발명의 터치패널용 저유전 점착필름은 저유전율 및 우수한 수분차단성을 가지므로, 터치패널의 응답속도 및 터치 감도가 향상된 박형 플렉시블 OLED 디스플레이를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 종래 널리 사용되는 아크릴계 수지를 포함하지 않음으로써, 터치 센서의 전도성 저하를 방지하고 터치패널의 전자기 특성을 향상시킨다. 특히, 본 발명의 조성을 가지는 점착 필름은 극성이 매우 낮은 점착 조성물로 이루어짐으로 낮은 유전율을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 점착필름(100, 101, 102, 103)의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 점착필름(200)을 나타내는 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 구현예에 따른 터치패널을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 점착필름(200)을 나타내는 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 구현예에 따른 터치패널을 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 구현 예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
이하에서 기재의 “상부(또는 하부)”또는 기재의 “상(또는 하)”에 임의의 구성이 형성된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면(또는 하면)에 접하여 형성되는 것을 의미할 뿐만 아니라, 상기 기재와 기재 상에(또는 하에) 형성된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.
본 명세서에서 '방향족'이란 분자내 비편재 전자를 공유하고 있는 구조를 갖는 탄소수 6 내지 30의 일환식 또는 다환식 화합물을 지칭한다. 바람직하게는 탄소수 6 내지 18의 일환식 또는 다환식 화합물을 지칭한다.
본 명세서에서 '지환족'이란 방향족이 아닌 고리 화합물로서, 탄소수 3 내지 30의 일환식 또는 다환식 고리화합물을 지칭한다. 바람직하게는 탄소수 3 내지 18 또는 탄소수 3 내지 12의 일환식 또는 다환식 고리화합물을 지칭한다.
본 명세서에서 '지방족'이란 방향족 또는 지환족 화합물을 제외한 직쇄형 또는 분지쇄형 탄화수소 화합물을 지칭하며, 탄소수 1 내지 20, 또는 탄소수 1 내지 10의 탄화수소 화합물을 지칭한다 을 지칭한다.
터치패널용 저유전 점착필름
본 발명은 중량 평균 분자량이 10,000 내지 200,000 g/몰인 폴리이소부틸렌계 수지(A); 중량 평균 분자량이 300,000 내지 700,000 g/몰인 이소부틸-이소프렌 러버(B); 점착 부여제(C); 가교제(D); 및 개시제(E)가 함유된 점착수지 조성물로 이루어진 점착제층을 구비하고, 100㎑ 내지 1,000㎒의 주파수 범위에서 유전율이 2.5 이하인 터치패널용 저유전 점착필름을 제공한다.
유전율은 부도체의 전기적인 특성을 나타내는 값으로, 구체적으로 초기 전기장을 기준으로 전기장이 얼마나 약해졌는지를 의미한다. 용매 및 공중합체의 극성 정도를 유전율로 표현할 수 있는바, 유극성으로 극성이 높은 경우는 유전율이 높게, 무극성으로 극성이 낮은 경우는 유전율이 낮게 측정된다.
터치패널용 점착수지 조성물을 형성하는 통상의 아크릴계 성분을 주로 하는 조성물은 대체로 유전율이 높았으며 유전율을 조절하기에는 어려움이 있었다. 점착수지 조성물 및 이로부터 형성된 점착제층의 유전율이 높은 경우 초기 전기장에 비해 전기장이 많이 약해진 것을 의미하는 것으로 종래 유전율이 높은 점착수지 조성물을 터치패널에 적용하면 자극이 있는 경우에도 약해진 전기장에 의해 신호 인식이 되지 않아 검지(센싱)의 민감도가 저하되었다.
또한, 터치패널과 함께 점착필름의 박막화에 따라 터치패널의 정전용량치 대비 정전용량값이 낮아짐에 따라 검지의 불량이나 오작동이 불가피하게 발생하였으나, 본 발명에 따른 터치패널용 저유전 점착필름은 2.5 이하의 낮은 유전율을 가짐으로써 이러한 문제를 해결하고, 나아가 터치패널의 검지의 민감도를 향상시켜 터치에 대한 반응속도를 개선한다.
본 발명에 따른 터치패널용 저유전 점착 필름을 100℃에서 1시간 건조 후 및 85℃, 85% RH에서 24시간 방치 후에 측정한 유전율 값의 차이가 20% 미만, 더욱 좋게는 15% 미만의 값을 가진다.
본 발명에 따른 터치패널용 저유전 점착필름은 수증기투과도(Water Vapor Transmission Rate, WVTR)가 두께 100 ㎛, 상대습도 100% 및 38℃조건 하에서, 0.1 내지 10이다. 따라서, 터치패널 내의 층간 도전막을 형성하는 금속의 부식을 방지한다.
본 발명의 점착수지 조성물에 사용되는 폴리이소부틸렌계 수지(A)의 중량 평균 분자량은 10,000 내지 200,000 g/몰이며, 바람직하게는 40,000 내지 150,000 g/몰일 수 있다. 상기 범위 내의 중량평균 분자량을 가짐으로써 점착조성물의 유전율 및 소수성에 변화 없이 젖음 특성 및 점도 조절이 가능하여, 본 발명의 점착필름과 접촉되는 메탈 배선부 등의 단차 매립특성을 부여할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 폴리이소부틸렌계 수지(A)는 하기 화학식 1로 표시되는 구조단위를 포함한다.
[화학식 1]
본 발명의 일 구현예에서, 이소부틸-이소프렌 러버(B)는 화학식 2 로 표시되는 구조 단위를 포함한다.
[화학식 2]
이소부틸-이소프렌 러버(B)는 내 상기 상기 화학식 2의 y 구조 단위는 1mol% 내지 3 mol%로 포함할 수 있다.
폴리이소부틸렌계 수지(A)는 유리전이온도가 약 -70일 수 있다. 상기 폴리이소부틸렌계 수지(A)는 상기 범위 내의 유리전이 온도를 가짐으로써 약 -20℃초과의 저온에서 물성을 안정적으로 유지함과 동시에 보다 높은 온도인 상온에서는 점탄성을 우수한 수준으로 형성하여 유연성을 향상시킬 수 있다.
이소부틸-이소프렌 러버(B)는 가교제(D)에 의해서 가교되어 점착 필름의 내열탄성을 부여한다. 이소부틸-이소프렌 러버(B)의 유리전이온도는 약 -70℃이다. 상기 범위의 유리전이온도를 만족시키는 경우, 본 발명의 점착 필름의 저온에서의 내구성이 향상되며, 점착 필름에 충분한 점착성을 부여한다.
본 발명의 점착수지 조성물은 점착 부여제(C)를 함유한다. 상기 점착 부여제(C)의 중량 평균 분자량은 500 내지 5,000 g/몰일 수 있다.
일 예로, 상기 점착 부여제(C)는 지방족계(C5), 방향족계(C9), DCPD계 및 그 조합으로 이루어진 석유수지, 로진, 폴리부텐, 아크릴계 변성수지, 아크릴로일 모폴라인 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
점착 부여제(C)의 유리전이온도는 90 ℃ 내지 150 ℃일 수 있다.
본 발명의 점착필름내의 점착제층을 구성하는 점착수지 조성물은 가교제(D)를 함유한다. 가교제(D)는 하기 학학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 3]
상기 화학식 3에서, n는 1 내지 4의 정수이며, R1은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, X는 수소, 탄소수 2 내지 20을 포함하는 지방족, 지환족 또는 방향족 탄화수소이다
일 예로, 가교제(D)는, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 부탄디올 디아크릴레이트, 트리사이클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 등을 들 수 있다.
본 발명의 가교제(D) 굴절율은 아베굴절계 기준 1.46 내지 1.55일 수 있다.
본 발명의 점착수지 조성물은 개시제(E)를 함유한다. 상기 개시제(E)는 이소부틸-이소프렌 러버(B)의 중합 반응을 유도할 수 있도록 하는 라디칼 개시제일 수 있다. 개시제(E)는 광개시제 또는 열개시제일 수 있다. 광개시제의 구체적인 종류는 경화 속도 및 황변 가능성 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들면, 벤조인계, 히드록시 케톤계, 아미노 케톤계 또는 포스핀 옥시드계 광개시제 등을 사용할 수 있고, 구체적으로는, 벤조인, 벤조인 메틸에테르, 벤조인 에틸에테르, 벤조인 이소프로필에테르, 벤조인 n-부틸에테르, 벤조인 이소부틸에테르, 아세토페논, 디메틸아니노 아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-몰포리노-프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)페닐-2-(히드록시-2-프로필)케톤, 벤조페논, p-페닐벤조페논, 4,4'-디에틸아미노벤조페논, 디클로로벤조페논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-t-부틸안트라퀴논, 2-아미노안트라퀴논, 2-메틸티오잔톤(thioxanthone), 2-에틸티오잔톤, 2-클로로티오잔톤, 2,4-디메틸티오잔톤, 2,4-디에틸티오잔톤, 벤질디메틸케탈, 아세토페논 디메틸케탈, p-디메틸아미노 안식향산 에스테르, 올리고[2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판논] 및 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥시드 등을 사용할 수 있다. 개시제는 중합 반응을 효과적으로 유도하고, 또한 경화 후에 잔존 성분으로 인해 점착제 조성물의 물성이 악화되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 점착수지 조성물은 폴리이소부틸렌계 수지(A)를 1wt% 내지 10wt%, 바람직하게는 2 wt% 내지 8wt%로 포함할 수 있다.
본 발명의 점착수지 조성물은 이소부틸-이소프렌 러버(B)를 40wt% 내지 90wt%, 바람직하게는 50 wt% 내지 90wt%로 포함할 수 있다.
본 발명의 점착수지 조성물은 점착 부여제(C)를 5wt% 내지 50wt%, 바람직하게는 10wt% 내지 45wt%로 포함할 수 있다.
본 발명의 점착수지 조성물은 가교제(D)를 1wt% 내지 20wt%, 바람직하게는 3wt% 내지 15wt%로 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 점착필름(100, 101, 102, 103)의 개략적인 단면도이다.
점착필름(100)은 점착제층(10) 단독으로 이루어질 수 있다.
점착필름(101)은 기재층(20); 및 상기 기재층(20)의 일면에 형성된 점착제층(10)을 포함할 수 있다.
점착필름(102)는 기재층(20); 및 상기 기재층(20)의 양면에 형성된 점착제층(10)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 점착필름(100, 101, 102)에 추가로 양면 또는 일면에 접착제층(10)을 보호하기 위하여 보호필름(40)을 포함하는 점착필름(103)을 제공한다. 상기 보호 필름은 실리콘 및 아마이드 등의 이형 처리로 인해 점착제층으로부터 쉽게 분리될 수 있다.
점착제층(10)의 두께는 약 5㎛ 내지 약 200㎛, 구체적으로 약 10㎛ 내지 약 150㎛ 일 수 있다. 점착제층(10)이 상기 범위의 두께를 갖도록 하여, 박형의 터치패널 또는 터치 스크린에 적용 가능하면서도, 내구성이 우수한 점착필름(100, 101, 102, 103)을 구현할 수 있다.
기재층(20)의 구체적인 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 이 분야의 일반적인 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. 예를 들면, 기재층(20)으로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리부타디엔, 염화비닐 공중합체, 폴리우레탄, 에틸렌-비닐아세테이트, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-아크릴산 에틸 공중합체, 에틸렌-아크릴산 메틸 공중합체, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 싸이클로 올레핀 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 사용할 수 있다. 구체적으로, 기재층(20)은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
기재층(20)의 두께는 약 5㎛ 내지 약 100㎛, 구체적으로 약 10㎛ 내지 약 50㎛ 일 수 있다. 기재층(20)이 범위의 두께를 갖도록 하여, 박형의 터치패널 또는 터치 스크린에 적용 가능하면서도, 내구성이 우수한 점착필름(100, 101, 102, 103)을 구현할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 점착필름(200)을 나타내는 단면도이다. 본 발명의 점착필름(200)은, 도 2에 나타난 바와 같이, 기재층(20); 기재층(10)의 양면에 형성된 점착제층(10); 및 점착제층(10) 상에 형성된 이형 필름(30)을 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 이형필름의 구체적인 종류는 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 예를 들면, 전술한 기재층으로 사용되는 각종 플라스틱 필름의 일면에 적절한 이형 처리를 수행하여, 이형 필름으로 사용할 수 있다. 이 경우, 이형 처리에 사용되는 이형제의 예로는 알키드계, 실리콘계, 불소계, 불포화 에스테르계, 폴리올레핀계 또는 왁스계 이형제 등을 들 수 있고, 이 중 내열성 측면에서 알키드계, 실리콘계 또는 불소계 이형제를 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 이형필름의 두께는 특별히 한정되지 않고, 적용되는 용도에 따라서 적절히 선택될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에서 이형필름의 두께는 약 10 ㎛ 내지 250 ㎛, 바람직하게는 약 19 ㎛ 내지 188㎛, 보다 바람직하게는 약 25㎛ 내지 125㎛ 정도일 수 있다.
본 발명에서 이형필름의 일면 또는 양면에 하나 이상의 대전방지층이 추가로 포함될 수 있다. 또한, 대전방지층과 점착제층 사이에 하나 이상의 실리콘 층이 개재될 수 있다.
전술한 저유전 점착필름은 터치패널을 구성하는 층간 및 센서층과 디스플레이 모듈 간의 점착을 위해 적용될 수 있다
터치패널
본 발명의 다른 구현예는 100㎑ 내지 1,000㎒의 주파수 범위에서 유전율이 2.5 이하인 터치패널용 저유전 점착필름을 포함하는 터치패널을 제공한다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 디스플레이 모듈, 센서층 및 커버층을 포함하는 터치패널로서, 상기 센서층은 기판 상에 형성된 터치 센서를 포함하며, 상기 센서층의 일면 또는 양면에는 전술한 터치패널용 저유전 점착필름이 부착된다.
본 발명에 따른 터치패널용 저유전 점착필름은 저유전 특성을 가지므로, 센서층과 인접층을 부착하는데 사용됨으로써 센서층의 터치 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 터치패널용 저유전 점착필름은 소수성의 특성을 가져 센서층에 대해 수분을 차단하는 특성이 우수하며, 센서층의 기판 상에 형성/증착된 금속 메시의 부식 및 산화를 방지한다.
본 발명의 터치패널은 상기 센서층의 상부 또는 하부에 편광판을 더 포함할 수 있으며, 상기 편광판은 예를 들어 편광필름일 수 있다. 디스플레이 모듈의 최상부에는 편광판 또는 봉지재(encapsulation) 등이 형성될 수 있으며, 상기 봉지재는 유리 또는 플라스틱 필름일 수 있다.
디스플레이 모듈, 센서층, 커버층 및 편광판 중 하나 이상이 광투명 점착제(Optical Clear Adhesive: OCA) 및/또는 터치패널용 저유전 점착필름에 의하여 인접하는 다른 층에 부착될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 구현예에 따른 터치패널을 도시한 것으로, 디스플레이 모듈(110), 센서층(230), 커버층(210), 제1 접합층(241) 및 제2 접합층(242)을 포함한다.
디스플레이 모듈(110)은 발광다이오드(Light Emitting Diodes, LED), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display), 전자종이 중에서 어느 하나일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
센서층(230)은 기판 (231) 및 터치 센서(251, 252)을 포함한다. 기판(231)은 통상의 투명유리 기판이 사용될 수 있으며, 일 예로 일반 소다라임 유리, 알루미노 실리케이트 유리, 비강화 유리에서 강화 유리까지 모든 유리제품이 사용될 수 있다. 또한, 기판(231)은 터치패널의 가요성(flexibility)을 위해서 투명 필름 등의 플렉서블 소재를 사용할 수 있다.
터치 센서(251, 252)는 투명 유리 또는 투명 필름 상부 및/또는 하부에 패턴화된 전극 재료로, ITO, 구리, 나노실버와이어 등의 높은 투명성과 도전성을 가진 금속이 증착되어 형성될 수 있다. 일 예로 기판 (231) 일면에 ITO(Indium Tin Oxide)를 코팅하고, 에칭 공정으로 센싱 전극을 형성하여 제조될 수 있다. 기판(231)에 터치 센서(251, 252)를 형성하여 센서층(230)을 형성하는 방법과 그 다양한 구조에 대해서는 공지의 기술을 참조하여 용이하게 구현할 수 있는 것으로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 본 발명의 기술적 사상의 범주 이외의 것이므로 생략한다.
커버층(210)은 전술한 센서층(230)의 상부에 형성되는 층으로, 터치패널을 외부 환경과 물리적인 충격 등으로부터 보호하며, 본 발명의 일 구현예에 따른 커버층(210)은 유리, 수지 등이 사용될 수 있다. 커버층(210)은 디스플레이의 효과적인 전시 및 휘도 저하 방지를 위해 광 투과율 80%이상, 외부 충격에 견디기 위해 두께 1.0t 이하인 것이 좋다.
제1 접합층(241)은 전술한 센서층(230)과 커버층(210)을 합지시키기 위해 형성되는 층이다.
제2 접합층(242)은 전술한 센서층(230)과 디스플레이 모듈(110)을 합지시키기 위해 형성되는 층이다.
제1 접합층(241) 및 제2 접합층(242) 중 하나 이상은 본 발명 중량 평균 분자량이 10,000 내지 200,000 g/몰인 폴리이소부틸렌계 수지(A); 중량 평균 분자량이 300,000 내지 700,000 g/몰인 이소부틸-이소프렌 러버(B); 점착 부여제(C); 가교제(D); 및 개시제(E)가 함유된 점착수지 조성물로 이루어진 점착제층을 구비하고, 100㎑ 내지 1,000㎒의 주파수 범위에서 유전율이 2.5 이하인 터치패널용 저유전 점착필름으로 형성될 수 있다.
센서층(230)에 점착된 제1 접합층(241) 및 제2 접합층(242) 중 하나 이상이 전술한 본 발명의 터치패널용 저유전 점착필름으로 형성된 경우, 센서층에 형성된 터치 센서(251, 252)의 금속에 대한 수분 차단율이 매우 높아 도전성 저하가 방지되고 센서 민감성이 향상될 수 있다.
한편, 제1 접합층(241) 또는 제2 접합층(242)은 통상의 공지된 광학성 투명 접착제(OCA, Optically clear adhesive)를 포함하는 점착필름으로 형성되거나, 레진(resin)을 사용한 직접접합(Direct Bonding)공법에 의해 형성될 수 있다. 광학성 투명 접착제를 매개로 하여 센서층과 커버층을 합지하는 방법은 공지의 다양한 방법이 모두 사용될 수 있으며 용이하게 실시하는 것이 가능하므로 여기서는 별도의 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 터치패널용 저유전 점착필름은 저유전율, 내투습성, 광특성이 양호하여, 센서층의 일면에 사용되는 경우, 저유전 특징에 의해 터치패널과 디스플레이 모듈 간의 기생용량에 의한 노이즈를 완화시킬 수 있다. 이에 따라 노이즈 증가에 대한 우려 없이 플렉서블 디스플레이의 박형화 개발이 용이하게 접근할 수 있다.
본원에 도시되지 않았지만, 본 발명의 터치패널은 상기 센서층의 상부 또는 하부에 편광판을 더 포함할 수 있다. 상기 편광판은 커버층과 센서층 사이 또는 센서층과 디스플레이 모듈 사이에 위치할 수 있으며, 편광판은 통상의 광학성 투명 접착제(OCA, Optically clear adhesive)에 의해 인접층에 합지될 수 있으며 또는 전술한 본 발명의 터치패널용 저유전 점착필름에 의해 센서층과 접착될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
실시예 : 점착 필름의 제조
실시예 1: 폴리이소부틸렌 5g (BASF, Oppanol B12N) 이소부틸렌 이소프렌 러버 80g (LANXESS, X_BUTYL RB301), 점착 부여제 10g (Kolonindustry, 수코레츠 SU-110), 가교제 5g (sartomer, SR350NS, 트리메틸프로판 트리메타크릴레이트) 및 라디칼 개시제 0.3g (IGM, Omnirad651 벤질 디메틸 케탈)을 투입하고, 톨루엔 고형분을 약 25중량%이 되게 희석하여 점착수지 조성물(코팅 용액)을 제조하였다.
상기 준비된 코팅 용액을 이형 PET의 이형면에 도포하고 110℃ 오븐에서 10분간 건조한 뒤 이형 필름을 합지하여 두께 100㎛의 점착제층을 포함하는 점착 필름을 제조하였다.
실시예 2: 가교제로 트리메틸프로판 트리메타크릴레이트 대신 트리사이클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트(sartomer, SR833S)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 점착 필름을 제조하였다.
실시예 3: 폴리이소부틸렌 1g (BASF, Oppanol B12N) 이소부틸렌 이소프렌 러버 70g (LANXESS, X_BUTYL RB301), 점착 부여제 15g (Kolonindustry, 수코레츠 SU-110), 가교제 4g (sartomer, SR350NS 트리메틸프로판 트리메타크릴레이트트) 및 라디칼 개시제 0.3g (IGM, Omnirad651 벤질 디메틸 케탈)을 투입하여 실시예 1과 동일하게 점착 필름을 제조하였다.
실시예 4: 폴리이소부틸렌 1g (BASF, Oppanol B12N) 이소부틸렌 이소프렌 러버 50g (LANXESS, X_BUTYL RB301), 점착 부여제 42g (Kolonindustry, 수코레츠 SU-110), 가교제 5g (sartomer, SR350NS 트리메틸프로판 트리메타크릴레이트트) 및 라디칼 개시제 0.3g(IGM, Omnirad651 벤질 디메틸 케탈)을 투입하여 실시예 1과 동일하게 점착 필름을 제조하였다.
비교예 1:
폴리이소부틸렌 B12N을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 점착 필름을 제조하였다.
비교예 2: 이소부틸렌 이소프렌 러버 대신 스타이렌부타다이엔 러버(Kraton, D1101)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 점착 필름을 제조하였다.
비교예 3:
질소 가스가 환류되고, 온도 조절이 용이하도록 냉각 장치를 설치한 2L 반응기에, 에틸헥실 아크릴레이트(EHA) 53 중량부, 이소보닐 아크릴레이트(IBOA) 24 중량부, N-Acryloylmorpholine(ACMO) 5 중량부 및 2-히드록시부틸 아크릴레이트(HBA) 18 중량부를 포함하는 단량체 혼합물을 투입하고, 용제로서 에틸 아세테이트(EAc)를 투입하여 중량평균분자량이 1,200,000이고, 유리전이온도가 -28℃인 히드록시기 함유 아크릴계 수지(A)를 제조하였다.
제조된 히드록시기 함유 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여, 벤조일 퍼옥사이드 1.5 중량부 및 실란계 커플링제(KBM 403, ShinEtsu(제)) 0.2 중량부를 배합하여 혼합 조성물을 제조하고, 이를 용제로 희석하여 점착수지 조성물(코팅 용액)을 제조하였다. 이어서, 제조된 용액을 이용하여 실시예 1과 같이 점착필름을 제조하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| (A) | Oppanol B12N / 5g | Oppanol B12N / 5g | Oppanol B12N / 1g | Oppanol B12N / 1g | 없음 | Oppanol B12N / 5g |
| (B) | X_BUTYL RB301/ 80g | X_BUTYL RB301/ 80g | X_BUTYL RB301/ 70g | X_BUTYL RB301/ 50g | X_BUTYL RB301/ 70g | Kraton, D1101/ 70g |
| (C) | 수코레츠 SU-110/ 10g | 수코레츠 SU-110/ 10g | 수코레츠 SU-110/ 15g | 수코레츠 SU-110/ 42g | 수코레츠 SU-110/ 15g | 수코레츠 SU-110/ 15g |
| (D) | SR350NS/5g | SR833S / 5g |
SR350NS/ 4g |
SR350NS/ 5g |
SR350NS/ 4g |
SR350NS/ 4g |
| (E) | Omnirad651/ 0.3g | Omnirad651/ 0.3g | Omnirad651/ 0.3g | Omnirad651/ 0.3g | Omnirad651/ 0.3g | Omnirad651/ 0.3g |
[실험예 1]
1.
유전율 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 점착필름을 100kHz의 주파수 범위에서 점착필름의 유전율을 ASTM D150에 따라 측정하였다. 구체적인 측정방법은 정전용량법을 활용하였고, 기기는 임피던스 분석기 4294A와 유전율 측정지그는 지름 15mm인 16453A(애질런트 테크롤로지즈(Agilent Technologies))를 사용하였다.
2.
점착력 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 점착필름에 대하여 하기의 방법에 따라 점착력을 평가하였다.
점착 필름의 한쪽 이형 필름을 제거한 후 50um 프라이머 처리된 PET의 프라이머처리 면에 점착필름을 라미네이팅 한 수 25mm×20cm(가로×세로)의 크기로 재단하여 시편을 제조한다. 그 후, 상기 시편의 일면을 유리 기재면에 2kg 롤러로 5회 왕복하여 부착한 후, 30 분이 경과한 시점에서 인장 시험기를 사용하여 300 mm/min의 박리 속도 및 180°의 박리 각도의 조건에서 ASTM D 3330 규격에 의거하여 점착력을 측정하였다.
3.
수분차단성 측정 (내투습성)
실시예 및 비교예에서 제조된 점착필름을 200 um두께로 부착하고, Mocon Permatran-W 3/61을 이용하여 ASTM F-1249 규격에 따라 38℃ 및 100RH%의 조건 하에서 수분투과율을 측정하였다. 이후 100um에 대한 값으로 환산하였다.
4.
전광선 투과율 및 헤이즈 측정 (광특성)
실시예 및 비교예에서 제조된 점착필름을 글래스에 합지하여 글래스와 점착필름의 구조에서 ASTM D 1003 Modified 법에 따라 전광선 투과율 및 헤이즈(Haze)를 측정하였다.
5.
젖음성
5um/15um/35um의 단차를 성형한 글래스를 준비한다. 250um PET 필름에 제조된 점착필름을 라미네이션 한 후 점착면과 단차면이 접하도록 2kg 롤러를 이용하여 부착 후 50℃ 2기압 20분의 오토클레이브 공정을 거쳐 단차에 대한 점착층의 젖음성을 비교하였다.
<평가 기준>
○: 단차에 기포 없음
×: 단차를 따라 기포 존재
6.
내구성 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 광학용 점착 필름에서 이형 필름을 제거하고, 상기 점착제층의 한쪽 면에는 하드코팅된 폴리카보네이트(PC) 필름의 하드코팅 면을 부착하고, 점착제의 다른쪽 면에는 일면에 ITO층이 형성된 폴리에 틸렌테레프탈레이트(PET) 필름의 ITO 면이 부착되도록 압착하여 시편(PET 필름의 ITO 면/점착제/PC 필름의 하드코팅 면)을 제조하였다. 그 후, 상기 시편을 85℃및 85% RH의 항온항습 조건에서 500시간 동안 방치한 후 들뜸 및 버블 생성 여부를 육안으로 관찰하여 하기 기준에 따라 평가하였다.
<평가 기준>
○: 육안상 변화 관찰되지 않음
×: 버블 및 들뜸이 관찰됨
7.
부식방지 특성 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 광학용 점착 필름에서 이형 필름을 제거하고, 상기 점착제층의 한쪽 면에는 50um의 PET 필름부착 후 다른 한 면에는 구리 호일을 부착하여 시편을 제조하였다. 그 후, 상기 시편을 85℃및 85% RH의 항온항습 조건에서 500시간 동안 방치한 후 점착면에 대치된 구리면의 산화 정도를 육안으로 관찰하여 하기 기준에 따라 평가하였다.
<평가 기준>
○: 산화 미발생
×: 산화 발생
| 유전율 | WVTR 1) | Adhesion 2) | Tt 3) | Haze | 젖음성 | 내구성 | 부식방지 | |
| Unit | (100kHz) | g/m2day | gf/inch | % | % | |||
| 실시예 1 | 2.22 | 4 | 1700 | 98 | 1.2 | O | O | O |
| 실시예 2 | 2.22 | 4 | 1600 | 99 | 0.6 | O | O | O |
| 실시예 3 | 2.23 | 4 | 2000 | 98 | 1.1 | O | O | O |
| 실시예 4 | 2.3 | 3 | 2300 | 98 | 0.9 | O | O | O |
| 비교예 1 | 2.22 | 4 | 1000 | 98 | 1.2 | X | O | O |
| 비교예 2 | 2.9 | 60 | 1500 | 97 | 0.7 | X | X | X |
| 비교예 3 | 3.5 | 500 | 3000 | 99 | 0.6 | O | O | X |
상기 표 2에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1 내지 4의 경우에는, 유전율이 모두 2.5 이하이고, 내투습성, 점착력, 광특성이 양호하였으며, 특히 젖음성, 내구성 및 부식 방지가 우수하였다. 그에 반해, 비교예 1은 유전율은 낮았지만, 점착력이 충분하지 않았으며 젖음성이 좋지 않았다.
비교예 2 및 3의 경우 유전율이 높고, 내투습성이 거의 없어 센서층의 부식률이 높았다. 또한, 비교예 2의 경우에는 젖음성 및 내구성도 좋지 않았다.
위의 결과로부터 본원 발명의 점착 필름은 유전특성, 내투습성, 점착력, 광특성, 젖음성, 내구성 및 부식 방지가 우수함을 확인할 수 있었다.
100, 101, 102, 103, 200 : 점착필름
10: 접착제층 20 : 기재층
30 : 이형필름
300 : 터치패널
110: 디스플레이 모듈
210: 커버층
230: 센서층
231: 기판
241: 제1 접합층
242: 제2 접합층
251, 252: 터치 센서
10: 접착제층 20 : 기재층
30 : 이형필름
300 : 터치패널
110: 디스플레이 모듈
210: 커버층
230: 센서층
231: 기판
241: 제1 접합층
242: 제2 접합층
251, 252: 터치 센서
Claims (16)
- 중량 평균 분자량이 10,000 내지 200,000 g/몰인 폴리이소부틸렌계 수지(A);
중량 평균 분자량이 300,000 내지 700,000 g/몰인 이소부틸-이소프렌 러버(B);
점착 부여제(C);
3 내지 15 wt%의 가교제(D); 및
개시제(E)가 함유된 점착수지 조성물로 이루어진 점착제층을 구비하고,
25℃에서 100㎑ 내지 1000㎒의 주파수 범위에서 유전율이 2.5 이하이며, 100℃에서 1시간 건조 후 및 85℃, 85% RH에서 24시간 방치 후에 측정된 유전율 값의 차이가 20% 미만인 터치패널용 저유전 점착필름. - 삭제
- 제1항에 있어서,
수증기투과도(Water Vapor Transmission Rate, WVTR)가 두께 100 ㎛, 상대습도 100% 및 38℃조건 하에서, 0.1 내지 10인 터치패널용 저유전 점착필름. - 제1항에 있어서,
폴리이소부틸렌계 수지(A)가 하기 화학식 1로 표시되는 구조 단위를 포함하고,
이소부틸-이소프렌 러버(B)가 화학식 2로 표시되는 구조 단위를 포함하는 터치패널용 저유전 점착필름:
[화학식 1]
[화학식 2]
- 제4항에 있어서,
폴리이소부틸렌계 수지(A)를 1wt% 내지 10wt%로 포함하는 터치패널용 저유전 점착필름. - 제4항에 있어서,
이소부틸-이소프렌 러버(B)를 40wt% 내지 90wt%로 포함하는 터치패널용 저유전 점착필름. - 제4항에 있어서,
점착 부여제(C)를 5wt% 내지 50wt%로 함유하는 터치패널용 저유전 점착필름. - 제1항에 있어서,
점착 부여제(C)의 중량 평균 분자량이 500 내지 5,000 g/몰인 터치패널용 저유전 점착필름. - 제1항에 있어서,
점착 부여제(C)가 지방족계(C5), 방향족계(C9), DCPD계 및 그 조합으로 이루어진 석유수지, 로진, 폴리부텐, 아크릴계 변성수지, 아크릴로일 모폴라인 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 터치패널용 저유전 점착필름. - 제1항에 있어서,
가교제(D)가 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물인 터치패널용 저유전 점착필름:
[화학식 3]
상기 화학식 3에서,
n는 1 내지 4의 정수이며, R1은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, X는 수소, 탄소수 2 내지 20을 포함하는 지방족, 지환족 또는 방향족 탄화수소이다. - 제1항에 있어서,
가교제(D)의 경우 굴절율이 아베굴절계 기준 1.46 내지 1.55인 터치패널용 저유전 점착필름. - 제1항에 있어서,
접착제층의 두께가 10 내지 200 ㎛인 터치패널용 저유전 점착필름. - 디스플레이 모듈, 센서층 및 커버층을 포함하는 터치패널로서,
상기 센서층은 기판 상에 형성된 터치 센서를 포함하며,
상기 센서층의 일면 또는 양면에 제 1항 및 제 3항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 터치패널용 저유전 점착필름이 부착된 것을 특징으로 하는 터치패널. - 제13항에 있어서,
상기 센서층의 상부 또는 하부에 편광판을 더 포함하는 터치패널. - 제14항에 있어서,
디스플레이 모듈, 센서층, 커버층 및 편광판 중 하나 이상이 광투명 점착제(Optical Clear Adhesive: OCA)에 의하여 인접하는 다른 층에 부착되는 터치패널. - 제13항에 따른 터치패널을 포함하는 전자기 디바이스.
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