KR20110083381A - 터치스크린 입력장치 - Google Patents

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KR20110083381A
KR20110083381A KR1020100003578A KR20100003578A KR20110083381A KR 20110083381 A KR20110083381 A KR 20110083381A KR 1020100003578 A KR1020100003578 A KR 1020100003578A KR 20100003578 A KR20100003578 A KR 20100003578A KR 20110083381 A KR20110083381 A KR 20110083381A
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touch screen
input device
conductive polymer
transparent
transparent electrode
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KR1020100003578A
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이종영
오용수
박호준
김상화
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 터치스크린 입력장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 터치스크린 입력장치(100)는 액정 고분자 또는 액상 고분자, 전도성 고분자 및 용매를 포함하는 전도성 고분자 조성물을 이용하여 투명필름(120)의 일면에 코팅된 제1 투명전극(110), 전술한 전도성 고분자 조성물 또는 인듐-주석 산화물(ITO)을 이용하여 투명기판(140)의 일면에 코팅된 제2 투명전극(130) 및 제1 투명전극(110)과 제2 투명전극(130)이 마주보도록 투명필름(120)의 일면과 투명기판(140)의 일면을 접착시키는 제1 접착층(150)을 포함하는 구성이고, 전도성 고분자 조성물이 10 내지 1000 Ω/□ 범위의 면저항을 갖으므로 터치스크린 입력장치의 투명전극으로 적용이 가능한 장점이 있다.

Description

터치스크린 입력장치{Input device of resistive touch screen}
본 발명은 터치스크린 입력장치에 관한 것이다.
컴퓨터, 각종 가전기기와 통신기기가 디지털화되고 급속히 고성능화 됨에 따라 휴대 가능한 디스플레이의 구현이 절실히 요구되고 있다. 휴대 가능한 디스플레이를 구현하기 위해서는, 디스플레이용 전극 재료는 투명하면서도 낮은 저항 값을 나타낼 뿐만 아니라, 기계적으로 안정할 수 있도록 높은 유연성을 나타내어야 하고, 기판의 열 팽창 계수와 유사한 열팽창 계수를 갖고 있어서 기기가 과열되거나 고온인 경우에도 단락되거나 면 저항의 변화가 크지 않아야 한다.
현재 디스플레이용으로 가장 많이 사용되고 있는 전극은 인듐-주석 산화물(ITO), 안티몬-주석 산화물(ATO) 등과 같은 TCO(투명 전도성 산화물)이다. 이는 통상 스퍼터링의 방식으로 증착되며 공정이 복잡하고 고비용의 문제점을 갖고 있다. 그 중 하나인 ITO 전극은 문제점을 서술하면 아래와 같다.
1. ITO는 무기물로 성형 및 가공시 균열발생도가 상당히 높다.
2. ITO의 주원료인 인듐은 자원이 한정된 광물로 평판 디스플레이 시장의 수요 확대와 더불어 공급이 부족해 질 수 있는 물질이다.
3. 최근 각광을 받고 있는 터치 스크린 용도로 사용하기 위해서 필름에 적용시 까다로운 공정 및 자체 특성의 한계로 제작이 용이하지 않은 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 ITO의 대체물에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중 전도성 고분자는 유연성, 단순공정에 의한 저가화 등의 장점으로 많은 관심을 받고 있다. 전도성 고분자는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 등이 있다. 폴리티오펜 유도체중 PEDOT/PSS로 약칭되는 폴리에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌 술폰산 착물은 Bayer사(상품명: Baytron P)에 의해 개발되어 대전방지용 필름에 이미 많이 사용되고 있다. 하지만 이 PEDPT/PSS 조성물은 면저항이 105~109Ω/□ 수준으로 ITO 대체제로서의 특성은 충족시키지 못하고 있다. 또한, 전도도 특성의 향상을 위해 디메틸설폭사이드(DMSO), 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol), 솔비톨(Sorbitol) 등 용매를 첨가하여 효과를 볼 수 있다는 연구내용이 다수 등장하고 있다. 하지만 여전히 ITO 대체수준에는 미흡하며 또한 필름화를 진행할 경우 불가피하게 사용되는 바인더로 인해 전도도 특성의 저하가 더욱 심화된다. 여타의 전도성 고분자도 이와 같은 단점을 지닌다.
한국 특허 제06924774호에서는 도전성 폴리머 조성물로서 PEDOT에 산소함유 유기화합물(질소함유 제외) 등을 첨가한 것을 사용하고 있으나, 전도성층을 형성함에 있어, 접착력을 가진 고분자에 관한 내용에 대하여는 개시 및 시사가 없다.
또한, 상기 특허의 상기 조성물로 이루어진 투명 도전막의 경우 10,000 Ω/□ 이하의 면저항 값을 가진다고 하나 이 역시 ITO 대체제로서는 불충분하다고 판단된다.
따라서, 여전히 디스플레이용 전극 등에 사용되기에 적합한 낮은 면저항 값을 갖는 전도성 고분자에 대한 요구가 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 낮은 면저항 값을 갖는 투명 전도성 고분자 조성물을 채용한 터치스크린 입력장치을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린 입력장치는 전도성 고분자 및 용매를 포함하는 전도성 고분자 조성물을 이용하여 투명필름의 일면에 코팅된 제1 투명전극, 상기 전도성 고분자 조성물 또는 인듐-주석 산화물(ITO)을 이용하여 투명기판의 일면에 코팅된 제2 투명전극 및 상기 제1 투명전극과 상기 제2 투명전극이 마주보도록 상기 투명필름의 일면과 상기 투명기판의 일면을 접착시키는 제1 접착층을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 전도성 고분자 조성물은 액정 고분자 또는 액상 고분자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 화상표시장치 및 상기 투명기판의 타면에 상기 화상표시장치를 접착시키는 제2 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명필름의 타면에 하드코팅층, 지문방지(AF; anti-finger)층, 빛굴절차단(AG; anti-glare) 또는 반사광방지(AR; anti-reflection)층 중 하나 또는 2가지 이상의 조합으로 형성된 기능성층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명필름의 타면에 제3 접착층으로 접착된 윈도우판 및 상기 윈도우판의 외면에 하드코팅층, 지문방지(AF; anti-finger)층, 빛굴절차단(AG; anti-glare) 또는 반사광방지(AR; anti-reflection)층 중 하나 또는 2가지 이상의 조합으로 형성된 기능성층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명기판의 일면 또는 상기 투명필름의 일면 또는 양면은 고주파 처리 또는 프라이머 처리된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 투명전극 또는 상기 제2 투명전극은 막대형 패턴, 마름모형 패턴, 육각형 패턴, 팔각형 패턴 또는 삼각형 패턴으로 코팅된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 유리 또는 강화유리인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 액정 고분자 또는 액상 고분자는 아크릴계, 에폭시계, 에스터계, 우레탄계, 카복실계 또는 아미드계인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 액정 고분자 또는 액상 고분자는 상기 전도성 고분자의 중량에 기초하여 0.1 내지 20 중량부의 범위로 첨가되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전도성 고분자 조성물은 10 내지 1000 Ω/□의 면저항 값을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 액정 고분자 또는 액상 고분자는 1,4-비스[3-(아크릴록시옥시)프로필옥시]-2-메틸 벤젠)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 용매는 지방족 알코올, 지방족 케톤, 지방족 카르복실산 에스테르, 지방족 카르복실산 아미드, 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소, 아세토 니트릴, 지방족 술폭시드, 물 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전도성 고분자 조성물은 2차 도펀트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 도펀트는 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미트, N-디메틸아세트이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 용매인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전도성 고분자 조성물은 분산안정제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분산안정제는 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol), 솔비톨(Sorbitol) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전도성 고분자 조성물은 결합제, 계면활성제 또는 소포제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 투명전극 또는 상기 제2 투명전극은 상기 투명필름의 일면 또는 상기 투명기판의 일면에 각각 상기 전도성 고분자 조성물을 도포하고, 100℃ 내지 150℃에서 5분 내지 30분 예열처리한 후 50℃ 내지 150℃에서 0.5분 내지 30분 건조처리하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 종래기술에 따른 전도성 고분자 조성물과 달리 본 발명에 따른 전도성 고분자 조성물은 바인더의 사용을 차단하거나 최소화할 수 있어 전도도 특성의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전도성 고분자 조성물이 10 내지 1000 Ω/□ 범위의 면저항을 갖으므로 저항막식 터치스크린 입력장치의 투명전극뿐만 아니라 정전용량식 터치스크린 입력장치, 디스플레이용 투명전극으로 적용이 가능한 장점이 있다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린 입력장치의 단면도; 및
도 3 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제1 투명전극 또는 제2 투명전극의 평면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2", "일면", "타면", "일측" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린 입력장치의 단면도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 터치스크린 입력장치(100)는 액정 고분자 또는 액상 고분자, 전도성 고분자 및 용매를 포함하는 전도성 고분자 조성물을 이용하여 투명필름(120)의 일면에 코팅된 제1 투명전극(110), 전술한 전도성 고분자 조성물 또는 인듐-주석 산화물(ITO)을 이용하여 투명기판(140)의 일면에 코팅된 제2 투명전극(130) 및 제1 투명전극(110)과 제2 투명전극(130)이 마주보도록 투명필름(120)의 일면과 투명기판(140)의 일면을 접착시키는 제1 접착층(150)을 포함하는 구성이다.
상기 투명필름(120)은 사용자의 신체 도는 특정물체로부터 압력를 입력받는 역할을 수행한다. 또한, 투명필름(120)의 일면에는 제1 투명전극(110)을 코팅해야 하므로 접착력 향상을 위해서 고주파 처리 또는 프라이머(primer) 처리(210)가 된 것이 바람직하다.
상기 제1 투명전극(110)은 투명필름(120)에 가해진 압력으로 제2 투명전극(130)과 접촉하여 전압의 변화가 발생하고, 이를 기초로 제어부에서 눌림 좌표를 인식할 수 있도록 하는 역할을 수행하고, 투명필름(120)의 일면에 코팅된다. 여기서, 제1 투명전극(110)은 액정 고분자 또는 액상 고분자, 전도성 고분자, 용매를 포함하는 전도성 고분자 조성물을 이용하여 형성할 수 있므며, 전도성 고분자 조성물에 대한 상세한 내용은 후술하도록 한다.
한편, 제1 투명전극(110)의 패턴은 터치스크린 입력장치(100)에 멀티기능을 부여하기 위해서 막대형 패턴(도 3 참조), 마름모형 패턴(도 4 참조), 육각형 패턴(도 5 참조), 팔각형 패턴(도 6 참조) 또는 삼각형 패턴(도 7 참조)으로 형성하는 것이 바람직하다. 다만 이에 한정되는 것은 아니도 전술한 패턴 이외에도 다양한 패턴(도 8 참조)으로 제1 투명전극(110)을 형성하거나 무패턴으로 형성할 수 있다.
상기 투명기판(140)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 유리 또는 강화유리 등으로 형성된다.
상기 제2 투명전극(130)은 전술한 바와 같이 투명필름(120)에 압력이 가해질 때 제1 투명전극(110)과 접촉하여 제어부에서 눌림 좌표를 인식할 수 있도록 하는 역할을 수행하고, 투명기판(140)의 일면에 코팅된다. 여기서, 제2 투명전극(130)은 제1 투명전극(110)과 동일하게 액정 고분자 또는 액상 고분자, 전도성 고분자 및 용매를 포함하는 전도성 고분자 조성물을 이용하여 형성할 수 있을 뿐아니라, 인듐-주석 산화물(ITO)을 이용하여 형성할 수 있다. 이때, 제2 투명전극(130)은 실크스크린인쇄법, 잉크젯인쇄법 등을 이용하여 투명기판(140)에 형성할 수 있다. 또한, 제2 투명전극(130)을 투명기판(140)의 일면에 코팅할 때 접착력 향상을 위해서 투명기판(140)의 일면에 고주파 처리 또는 프라이머(primer) 처리(210)를 하는 것이 바람직하다. 이외에도, 제2 투명전극(130)을 필름 형태로 형성한 경우 OCA(Optical Clear Adhesive) 필름을 이용하여 투명기판(140)에 접착시킬 수 있다.
또한, 제2 투명전극(130)에는 도트 스페이서(dot spacer; 230)가 형성되는데, 도트 스페이서(230)는 제1 투명전극(110)이 제2 투명전극(130)과 접촉할 때의 충격을 완화하고, 투명필름(120)에 압력이 제거되었을 때 제1 투명전극(110)이 원위치로 복귀하도록 반발력을 제공하는 역할 또는 비사용시 절연을 제공하는 역할을 한다. 따라서, 도트 스페이서(230)는 탄력성을 가지며, 후술할 화상표시장치(160)에서 출력하는 화상이 도트 스페이서(230)에 의해서 차단되지 않도록 투명한 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 다만, 제1 투명전극(110) 또는 제2 투명전극(130)이 내구성 및 유연성을 갖는 경우 도트 스페이서(230)는 딱딱한 재질이라도 사용이 가능하다.
한편, 제2 투명전극(130)의 패턴은 제1 투명전극(110)의 패턴과 마찬가지로 막대형 패턴(도 3 참조), 마름모형 패턴(도 4 참조), 육각형 패턴(도 5 참조), 팔각형 패턴(도 6 참조) 또는 삼각형 패턴(도 7 참조)으로 형성하는 것이 바람직하다. 다만 이에 한정되는 것은 아니도 전술한 패턴 이외에도 다양한 패턴(도 8 참조)으로 제2 투명전극(130)을 형성하거나 무패턴으로 형성할 수 있다.
또한, 제1 투명전극(110)과 제2 투명전극(130)의 테두리에는 제1 투명전극(110)과 제2 투명전극(130)에 전압을 공급하는 전극(220)이 실크스크린법, 그라비아인쇄법, 잉크젯인쇄법 등으로 인쇄된다. 이때, 전극(220)은 전기 전도도가 뛰어난 은 페이스트(Ag paste) 또는 유기은으로 조성된 물질을 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않고 전도성고분자 물질, 카본블랙(CNT포함), ITO와 같은 금속산화물이나 금속류 등 저저항 금속을 사용할 수 있다.
상기 제1 접착층(150)은 제1 투명전극(110)이 코팅된 투명필름(120)의 일면과 제2 투명전극(130)이 코팅된 투명필름(120)의 일면을 접착시켜 제1 투명전극(110)과 제2 투명전극(130)을 마주보도록 배치하는 역할을 수행한다. 여기서, 제1 접착층(150)의 재질은 특별히 제한되는 것은 아니지지만, 양면접착테이프(DAT)를 이용하는 것이 바람직하다.
한편, 투명기판(140)의 타면(제2 투명전극(130)이 코팅된 면의 반대면)에는 화상을 출력하는 화상표시장치(160)가 구비될 수 있다. 또한, 화상표시장치(160)를 투명기판(140)의 타면에 접착시키기 위해서 화상표시장치(160)와 투명기판(140) 사이에는 제2 접착층(170)이 개재될 수 있다. 여기서, 화상표시장치(160)는 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Disply Panel), EL(Electroluminescense) 또는 CRT(Cathod Ray Tube) 등을 포함하는 것이고, 제2 접착층(170)은 제1 접착층(150)과 마찬가지로 양면접착테이프(DAT)를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 도면상에는 도시되지 않았지만, 화상표시장치(160)와 투명기판(140) 사이의 공기층(air gap)을 제거하여 투명도를 향상시키기 위해서 광학투명접착제 또는 광학투명필름(Optical Clear Adhesive; OCA)을 사용할 수 있다.
또한, 투명필름(120)의 타면(제1 투명전극(110)이 코팅된 면의 반대면)에는 투명필름(120)을 보호하기 위한 윈도우판(190)과 하드코팅층, 지문방지(AF; anti-finger)층, 빛굴절차단(AG; anti-glare) 또는 반사광방지(AR; anti-reflection)층 중 하나 또는 2가지 이상의 조합으로 형성된 기능성층(180)이 구비될 수 있다(도 1 참조). 여기서, 윈도우판(190)을 투명필름(120)의 타면에 접착시키기 위해서 윈도우판(190)과 투명필름(120) 사이에는 제3 접착층(200)이 개재될 수 있다. 이때, 화상표시장치(160)에 출력하는 화상을 사용자가 인식할 수 있도록 제3 접착층(200)은 투명한 재료를 이용해야 하고, 예를 들어 제3 접착층(200)으로는 광학투명접착제 또는 광학투명필름(Optical Clear Adhesive; OCA)을 이용할 수 있다. 한편, 윈도우판(190)의 외면에 기능성층(180)을 형성하기 전 접착력을 향상하기 위해서 윈도우판(190)의 외면에 고주파 처리 또는 프라이머(primer) 처리(210)를 하는 것이 바람직하다.
다만, 투명필름(120)의 타면에는 반드시 윈도우판(190)이 구비되어야 하는 것은 아니고, 필요에 따라서 투명필름(120)의 타면에 직접 하드코팅층, 지문방지(AF; anti-finger)층, 빛굴절차단(AG; anti-glare) 또는 반사광방지(AR; anti-reflection)층 중 하나 또는 2가지 이상의 조합으로 형성된 기능성층(180)이 구비될 수 있다(도 2 참조).
한편, 투명필름(120)의 타면에 기능성층(180)을 형성하기 전 접착력을 향상하기 위해서 투명필름(120)의 타면에 고주파 처리 또는 프라이머(primer) 처리(210)를 하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린 입력장치(100)의 전도성 고분자 조성물을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전도성 고분자는 바인더 역할을 하며, 동시에 전도도 특성의 향상을 가져올 수 있는 것으로, 액정 고분자(LIQUID CRYSTAL POLYMER) 또는 액상 고분자(LIQUID POLYMER)를 도입한 것을 특징으로 한다.
따라서, 전도성 고분자 조성물은 액정 고분자 또는 액상 고분자, 도전성 고분자 및 용매 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 액상 고분자는 바인더 역할을 하는 통상적으로 사용하는 투명 액상 접착제이고, 액정 고분자는 액정성과 고분자의 특성을 동시에 나타내는 화합물이다. 액정은 고체와 액체의 중간상(INTERMEDIATE STATE)으로 고체와는 달리 위치의 규칙성(positional order)은 없으나 방향성(orientational order)를 가짐으로서 고유의 특성을 나타내며 아무런 질서도(order)가 없는 액체와도 차별화되는 성질을 보인다.
이와 같이 액정 고분자는 액정 고유의 방향성 특성을 그대로 보유하고 있으며, 이를 통하여 전도성 고분자 조성물과 혼합하여 코팅할 경우 전도성 고분자의 형태 및 배열에 영향을 미친다. 따라서, 액정 고분자 또는 액상 고분자의 높은 질서도로 인하여 전도성 고분자의 질서도 또한 상승함과 동시에 이러한 조성물로 이루어진 필름의 전도도를 급격히 높일 수 있다.
통상적으로 전도성 고분자의 전도도 향상을 위해서는 도펀트(dopant)를 사용하지만 이 경우에도 1000 Ω/□의 면저항이 실현가능한 한계치였다. 또한, 필름 특성의 확보를 위해 첨가제로서 바인더를 사용하는 것이 불가피하나, 바인더를 사용하는 경우 면저항 특성의 저하를 피할 수 없다.
하지만, 본 발명에서와 같이 액정 고분자 또는 액상 고분자를 첨가하는 경우 바인더의 사용을 차단하거나 최소화할 수 있는 추가적인 장점에 의하여 전도도 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같은 액정 고분자 또는 액상 고분자는 중합된 형태로 사용하거나 또는 모노머 형태로 첨가하여 사용할 수 있다. 사용되는 액정 모노머는 아크릴계, 에폭시계, 에스터계, 우레탄계, 카복실계 또는 아미드계인 것이 바람직하며, 1,4-비스[3-(아크릴록시옥시)프로필옥시]-2-메틸 벤젠(Merck 사 RM257) 또는 Merck 사의 RM82 등을 사용할 수 있으며 단독 또는 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA)와 같은 등방성 모노머와 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
사용되는 전도성 고분자로는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다.
상기 액정 고분자 또는 액상 고분자는 상기 전도성 고분자의 중량에 기초하여 0.1 내지 20 중량부의 범위, 바람직하게는 5 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 액정 고분자 또는 액상 고분자가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 액정 고분자 또는 액상 고분자의 사용으로 인한 전도성 향상 및 접착성 향상의 효과가 미미하고, 20 중량부를 초과하여 사용하는 경우에는 상대적으로 전도성 고분자 및 용매 등의 사용이 충분치 못하여 전도도 특성의 저하 등의 단점을 지닐 수 있다.
본 발명의 전도성 고분자 조성물은 고분자 조성물 원액에 액정 고분자 또는 액상 고분자를 직접 혼합하여 사용할 수 있으며, 또한 플라스틱 기판에 도포 한 후에 사용하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 전도성 고분자 조성물로 제조된 전도성 고분자 필름은 10 내지 1000 Ω/□의 면저항 값을 가질 수 있다.
전도성 고분자 조성물의 바인더로 사용되는 것은 예를 들어 아크릴계, 에폭시계, 에스터계, 우레탄계, 에테르계, 카복실계, 아미드계 등이 있으며, 사용되는 기판의 종류에 따라 용이하게 선택가능하다.
본 발명의 전도성 고분자 조성물의 분산액으로 사용되는 용매는 1종 이상의 용매가 사용될 수 있으며, 예를 들어 메탄올, 에탄올, i-프로판올 및 부탄올 등의 지방족 알코올, 아세톤, 메틸 에틸 케톤 등의 지방족 케톤, 지방족 카르복실산 에스테르, 지방족 카르복실산 아미드, 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소, 아세토 니트릴, 지방족 술폭시드, 물 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나 일 수 있다.
또한, 본 발명의 전도성 고분자 조성물은 전도도 특성을 향상시키기 위하여 2차 도펀트로서 용매가 더 포함될 수 있다.
상기 2차 도펀트로서의 용매는 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미트, N-디메틸아세트이미드 중 하나 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 전도성 고분자 조성물은 분산안정제를 더 포함할 수 있다. 상기 분산안정제로는 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol), 솔비톨(Sorbitol) 등이 사용될 수 있다.
뿐만 아니라, 결합제, 계면활성제, 소포제 등이 더 첨가될 수도 있다.
또한, 충분한 건조를 통하여 균일한 전도성, 내습성, 내열성, 내구성, 수축안정성을 가진 전도성고분자 필름 제조가 가능하다. 이때, 건조온도는 50~150℃이고, 건조챔버 내에 0.5분~30분 체류하도록 하였다. 저항막식 터치스크린 입력장치와 같이 공기층(air gap)을 가진 터치스크린은 제조공정 중 100~150℃에서 5분~30분 예열처리(건조챔버 내에서 열처리 혹은 다름질)를 거치면서 균일한 전도성, 내습성, 내열성, 내구성, 수축안정성이 더욱 향상된다. 충분한 건조를 위해서 생산속도를 조절하거나 건조라인의 길이를 늘리거나, 건조온도를 조절하여 전술한 조건을 맞출 수 있다. 이를 위해 그라비아 인쇄장치, 실크스크린 인쇄장치 또는 잉크젯 인쇄장치 등에서 전도성고분자 필름의 생산속도를 조절할 수 있고, 한정된 공간에서 건조라인의 길이를 늘이기 위해서 상하 교차하는 라인을 설치하는 것이 바람직하다. 한편, 건조는 열건조, UV건조 또는 이들을 조합한 건조 등을 이용하여 수행할 수 있다.
실시예 1 - 5
하기 표 1에 나타난 성분과 함량 범위를 사용하였다. 여기서 단위는 전도성 고분자, 즉 PEDOT/PSS 수용액을 기초로 한 중량부로서 표시되었다.
전도성 고분자로서 PEDOT/PSS 수용액을 넣고 교반하면서 첨가제를 넣고 약 1시간 정도 균일하게 혼합하여 전도성 고분자 조성액을 제조하였다. 생성된 조성액을 투명 필름 위에 도포한 후 50 내지 150 ℃에서 0.5~30분간 건조하여 전도성 고분자 박막을 제조하였다. 건조 후 고분자 막의 두께는 100 내지 200 nm 수준이었으며 투과율은 모두 80% 이상을 나타내었다.
PEDOT 수
용액		 용매 Dopant 바인더 기타 첨가제 액정 고분자 또는 액상 고분자


실시예 1		 28 i-프로판올
64		 DMSO
1		 아크릴
5		 <10 2


실시예 2		 28 i-프로판올
64		 DMSO
1		 PVA
5		 <10 2


실시예 3		 28 i-프로판올
64		 DMSO
1		 - <10 7


실시예 4
 28
 에탄올
64		 DMSO
1		 아크릴
5		 <10 2


실시예 5		 28 에탄올
64		 DMSO
1		 아크릴
5		 <10 2

실시예 6		 28 i-프로판올
64		 DMSO
2		 아크릴
5		 <10 -
비교예 1-2
비교예로서 하기 표 2에 나타난 조성을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 내지 5와 동일한 방법으로 전도성 고분자 막을 얻었다.
비교예 1은 본 발명의 전도성 고분자 조성물과 달리 액정 고분자 또는 액상 고분자를 첨가하지 않은 차이를 가지며, 비교예 2에서는 본 발명의 바람직한 액정 고분자 또는 액상 고분자의 첨가 범위인 0.1 내지 20 중량부를 벗어나 25 중량부가 첨가되었다.
PEDOT 수용액 용매 Dopant 바인더 액정 고분자 또는 액상 고분자
비교예 1 28 i-프로판올
64		 DMSO
1		 아크릴
5		 -
비교예 2 28 i-프로판올
42		 DMSO
1		 아크릴
5		 25
상기 실시예 1 내지 5에 의하여 제조된 고분자 막 및 비교예에서 얻은 고분자 막의 면저항 값을 하기 표 3에 나타내었다.
면저항(Ω/□) 접착력
실시예 1 70 양호
실시예 2 100 양호
실시예 3 10 양호
실시예 4 500 양호
실시예 5 150 양호
실시예 6 700 양호
비교예 1 10,000 양호
비교예 2 2,000 양호
상기 표 3에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 전도성 고분자 조성물을 사용한 경우는 모두 10 내지 1000 Ω/□ 범위의 낮은 면저항 값을 가짐을 알 수 있다.
그러나, 비교예 1과 같이 액정 고분자 또는 액상 고분자를 첨가하지 않은 경우는 10000 Ω/□의 면저항 값을 가짐을 알 수 있는데 이는 ITO를 대체하는 재료로서 적합하지 않다.
또한, 비교예 2는 액정 고분자 또는 액상 고분자를 본 발명에 따른 액정 고분자 또는 액상 고분자 또는 액상 고분자의 첨가량의 범위인 20 중량부를 초과하여 과도한 량의 액정 고분자 또는 액상 고분자가 사용되어, 2000 Ω/□의 면저항 값을 가졌다. 비교예 2에 따른 전도성 고분자 조성물 역시 본 발명과 비교하여 상대적으로 높은 면저항 값을 가짐을 알 수 있으며, 이는 본 발명에 따른 전도성 고분자 조성물이 ITO 등의 대체재로서 투명전극에 사용되기에 보다 적합하다는 것을 보여준다.
그러나, 실시예 6과 같이 전술한 물질 중 용매, 분산안정제, 결합제, 계면활성제, 소포제 등에 함유되는 물질의 첨가에 의하여 액정 고분자 또는 액상 고분자를 첨가하지 않은 경우에도 700 Ω/□ 이하의 면저항 값을 가짐을 알 수 있다. 따라서, 액정 고분자 또는 액상 고분자를 첨가하지 않고도 필요한 면저항을 구현할 수 있다. 다만, 액정 고분자 또는 액상 고분자를 첨가할 때 더욱 면저항을 낮출 수 있음은 물론이다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 터치스크린 입력장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100: 터치스크린 입력장치 110: 제1 투명전극
120: 투명필름 130: 제2 투명전극
140: 투명기판 150: 제1 접착층
160: 화상표시장치 170: 제2 접착층
180: 기능성층 190: 윈도우판
200: 제3 접착층 210: 프라이머 처리
220: 전극 230: 도트 스페이서

Claims (20)

  1. 전도성 고분자 및 용매를 포함하는 전도성 고분자 조성물을 이용하여 투명필름의 일면에 코팅된 제1 투명전극;
    상기 전도성 고분자 조성물 또는 인듐-주석 산화물(ITO)을 이용하여 투명기판의 일면에 코팅된 제2 투명전극; 및
    상기 제1 투명전극과 상기 제2 투명전극이 마주보도록 상기 투명필름의 일면과 상기 투명기판의 일면을 접착시키는 제1 접착층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 고분자 조성물은 액정 고분자 또는 액상 고분자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    화상표시장치; 및
    상기 투명기판의 타면에 상기 화상표시장치를 접착시키는 제2 접착층;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명필름의 타면에 하드코팅층, 지문방지(AF; anti-finger)층, 빛굴절차단(AG; anti-glare) 또는 반사광방지(AR; anti-reflection)층 중 하나 또는 2가지 이상의 조합으로 형성된 기능성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명필름의 타면에 제3 접착층으로 접착된 윈도우판; 및
    상기 윈도우판의 외면에 하드코팅층, 지문방지(AF; anti-finger)층, 빛굴절차단(AG; anti-glare) 또는 반사광방지(AR; anti-reflection)층 중 하나 또는 2가지 이상의 조합으로 형성된 기능성층;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명기판의 일면 또는 상기 투명필름의 일면 또는 양면은 고주파 처리 또는 프라이머 처리된 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 투명전극 또는 상기 제2 투명전극은 막대형 패턴, 마름모형 패턴, 육각형 패턴, 팔각형 패턴 또는 삼각형 패턴으로 코팅된 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 유리 또는 강화유리인 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 액정 고분자 또는 액상 고분자는 아크릴계, 에폭시계, 에스터계, 우레탄계, 카복실계 또는 아미드계인 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 액정 고분자 또는 액상 고분자는 상기 전도성 고분자의 중량에 기초하여 0.1 내지 20 중량부의 범위로 첨가되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 고분자 조성물은 10 내지 1000 Ω/□의 면저항 값을 갖는 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 액정 고분자 또는 액상 고분자는 1,4-비스[3-(아크릴록시옥시)프로필옥시]-2-메틸 벤젠)인 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 용매는 지방족 알코올, 지방족 케톤, 지방족 카르복실산 에스테르, 지방족 카르복실산 아미드, 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소, 아세토 니트릴, 지방족 술폭시드, 물 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 고분자 조성물은 2차 도펀트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 2차 도펀트는 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미트, N-디메틸아세트이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 용매인 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 고분자 조성물은 분산안정제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 분산안정제는 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol), 솔비톨(Sorbitol) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 고분자 조성물은 결합제, 계면활성제 또는 소포제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 투명전극 또는 상기 제2 투명전극은 상기 투명필름의 일면 또는 상기 투명기판의 일면에 각각 상기 전도성 고분자 조성물을 도포하고, 100℃ 내지 150℃에서 5분 내지 30분 예열처리한 후 50℃ 내지 150℃에서 0.5분 내지 30분 건조처리하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 입력장치.
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