KR20140096307A - 긁힘 방지 터치 센서 - Google Patents

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KR20140096307A
KR20140096307A KR1020147013921A KR20147013921A KR20140096307A KR 20140096307 A KR20140096307 A KR 20140096307A KR 1020147013921 A KR1020147013921 A KR 1020147013921A KR 20147013921 A KR20147013921 A KR 20147013921A KR 20140096307 A KR20140096307 A KR 20140096307A
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KR
South Korea
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protective coating
scratch
applying
touch sensor
coating
Prior art date
Application number
KR1020147013921A
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English (en)
Inventor
로버트 제이. 페트카비치
단리앙 진
Original Assignee
유니-픽셀 디스플레이스, 인코포레이티드
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Publication date
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Abstract

긁힘 방지 터치 센서의 제조 방법은, (1) 터치 센서에 비폴리머 보호 코팅액을 도포하는 단계; 및 (2) 상기 비폴리머 보호용 코팅액을 경화시켜 가교 폴리머 구조체를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

긁힘 방지 터치 센서 {SCRATCH RESISTANT TOUCH SENSOR}
본 발명은 긁힘 방지 터치 센서에 관한 것이다.
관련출원의 상호 참조
본 출원은 "Touch Sensor Patterned Electrodes with Scratch Resistance Layer"라는 명칭으로 2011년 10월 25일에 출원된 미국 가특허출원 제61/551,030호에 대해 우선권을 주장하며, 그 내용은 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
터치 스크린 기술은 태블릿 컴퓨터 및 휴대 전화와 같은 많은 현대 전자 기기의 중요한 구성 요소가 되고 있다. 일반적으로, 터치 스크린 기술은 디스플레이의 일부를 구성하는 저항막 방식(resistive) 또는 정전용량 방식(capacitive)의 센서층의 사용을 포함한다. 이러한 기술을 사용하는 장치의 스크린은 종종 스크린을 사용자가 직접 접촉하는 수준의 증가로 인해 손상되는 경향이 있다. 이러한 손상은 일반적으로 사용되는 재료와 그 사용에 따라 스크린 자체의 긁힘과 파손 모두를 포함한다. 그 결과, 저항막 방식 및 정전용량 방식 터치 센서는 일반적으로 환경 조건, 마모, 산소 및 유해 화학 약품으로부터 터치 센서 패널을 보호하고 분리하기 위해 디스플레이 구조의 맨 위에 배치된 반투명 전기 절연 커버를 포함한다.
저항막 방식 및 정전용량 방식 터치 스크린 기술은 기능적으로 투명하고도 전도성이 있는 재료가 필요하다. 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO)은, 광학적으로 투명하고 적당한 전도성을 가지기 때문에, 현재 터치 스크린 센서 애플리케이션에서 가장 널리 사용되는 금속 산화물이다. ITO는 일반적으로 액정 디스플레이, 평판 디스플레이, 터치 패널, 태양전지 패널 및 항공기 방풍 유리(windshield)의 투명한 전도성 코팅을 만드는 데 채용된다. 저항막 방식 터치 스크린에서는, 사용자가 손가락이나 스타일러스(stylus)로 스크린을 터치하면, ITO 필름이 눌려 프로세서가 터치 이벤트(touch event)의 좌표를 계산하고 그 터치 지점에 적합한 처리를 할 수 있도록 해주는 전압 신호를 생성하는 ITO 유리와 접촉한다. ITO의 사용은 주지의 기술로 받아들여지고는 있지만, 이상적인 것은 아니다. ITO의 가장 큰 문제는 인듐의 제한된 공급과 가격 상승 외에, 다른 금속에 비해 그 취약성(fragility), 유연성 부족 및 낮은 전도성이다.
전술한 바와 같이, 터치 스크린 패널의 보호 커버로서, 유리 또는 폴리에스테르층을 채용하는 것이 일반적이다. 폴리에스테르 필름은, 유연하면서, 최소 수준의 경도를 제공할 수 있다. 구체적으로는, 그러한 필름은 약 2H에서 4H에 이르는 표면 경도를 제공한다. 그 결과, 폴리에스테르 필름은 긁힘에 취약하다. 한편, 7H보다 높은 연필 경도 측정값(reading)을 생성할 수 있는 유리 커버는 매우 양호한 긁힘 보호를 제공한다. 그러나, 그러한 유리 커버는 높은 수준의 유연성을 제공하지는 못하므로 단단한 표면과의 충돌에 따른 파괴에 취약하다.
본 발명은 투명한 유전체 기판; 상기 기판의 제1 측에 형성된 제1 도전층; 상기 기판의 제2 측에 형성된 제2 도전층; 및 상기 제1 도전층과 상기 제2 도전층 중 적어도 하나에 도포된 긁힘 방지 보호 코팅을 포함하고, 상기 코팅이 가교 폴리머 구조체(cross-linked polymer structure)를 포함하는 긁힘 방지 터치 센서에 관한 것이다.
다른 실시예는 긁힘 방지 터치 센서를 제조하는 방법에 관한 것으로, (1) (1) 터치 센서에 보호 코팅액(protective coating solution)을 도포하는 단계; (2) 보호 코팅액을 경화시켜 가교 폴리머 구조체를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예의 상세한 설명에서는, 첨부 도면을 참조한다.
도 1은 일반적인 정전용량 방식 터치 스크린의 단면도를 나타낸다.
도 2는 다른 정전용량 방식 터치 센서 스크린의 평면도를 나타낸다.
도 3은, 도 2에 도시된 정전용량 방식 터치 센서 스크린의 사시도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선형 폴리머 구조 A와 가교 폴리머 구조 B를 모두 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 투명한 긁힘 방지 코팅을 도포하기 위한 코팅 도포 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 경화 프로세스를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 투명한 긁힘 방지 코팅을 구비한 터치 스크린 센서의 등각 투상도(isometric view)를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 투명한 긁힘 방지 코팅을 도포하기 위한 코팅 도포의 다른 실시예의 개략도를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 마스터롤(master roll)의 실시예의 등각 투상도를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 투명한, 긁힘 방지 코팅을 구비한 터치 센서 스크린의 다른 실시예의 등각 투상도를 나타낸다.
도 11은 긁힘 방지 스크린의 표면에 대한 연필 경도 시험을 수행하기 위한 장치를 나타낸다.
아래의 설명은 본 발명의 다양한 실시예에 관한 것이다. 이들 실시예들 중 하나 이상이 바람직할 수 있지만, 개시된 실시예들은 특허청구범위를 포함하여, 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되거나 사용되어서는 안 된다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 이하의 설명이 광범위한 애플리케이션을 가지며, 임의의 실시예에 대한 설명은 그 실시예의 예시라는 것을 의미하고 특허청구범위를 포함하여, 본 발명의 범위가 그 실시예로 한정된다는 것을 시사하려는 의도는 아니라는 것을 알 것이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단어 "약"은 "+10% 또는 -10%"를 의미한다. 또, 본 명세서 사용되는 바와 같이, 단어 "투명"은 90% 이상의 투과율 내의 광파의 투과를 허용하는 임의의 재료를 의미한다.
도 1은 일반적인 정전용량 방식의 터치 스크린(100)의 단면도를 나타낸다. 터치 스크린(100)은 투명한 도전 재료(conductive material)(104)로 이루어진 두 층으로 양면이 코팅된 투명한 유전체 기판(102)을 포함한다. 일반적인 구성에 있어서, 투명한 도전성 물질(104)은 ITO로 구성되지만, 투명한 도전성 재료(104)는 또한 도전성 플라스틱,은(Ag), 금(Au), 알루미늄 합금 등의 다른 재료로 구성될 수도 있다.
맨 위의 투명한 전기 절연성 커버(106)는 투명한 전기 절연성 접착제(108)에 의해, 투명한 도전 재료(104)의 상층(top layer)에 접착되어 있다. 투명한 전기 절연성 커버(106)에 적합한 재료의 예로는 폴리에스테르 필름, 유리, 및 폴리카보네이트 플라스틱을 포함한다. 또한, 적합한 투명한 전기 절연성 접착제(108)의 예는 3M의 # 8142이다.
도 2를 이제 참조하면, 바람직한 실시예에 따른 정전용량 방식의 터치 센서 스크린(이하 간단히 스크린이라고도 함)(200)의 평면도가 도시되어 있다. 스크린(200)은 일반적으로 얇고 유연하고 투명한 유전체 기판(210), 가로축(203), 세로축(201), 투명한 도전성의 용량성 그리드(capacitive grid)(202), 및 투명한 도전성의 용량성 테일(tail)(204)을 포함한다.
도 2 및 도 3에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 그리드(202)는 또한, 유전체 기판(210)의 한 면에서 가로축(203)과 평행한 방향으로 연장되는 복수의 제1 도전성 라인(208)으로 구성된다. 복수의 제2 도전성 라인(212)은 유전체 기판(210)의 반대 면에서 세로축(201)과 평행한 방향으로 연장된다. 복수의 제1 도전성 라인(208)과 복수의 제2 도전성 라인(212)은 절연 기판(210)에 의해 분리되어 있고, 차례로, 스크린과의 사용자 상호작용의 지점의 인식을 가능하게 하는 그리드(202)를 형성한다. 도전성 용량성 그리드(202)의 예는 약 2.5×2.5mm∼2.1×2.1m 범위의 표면적을 가지는 15×16 어레이 이상의 도전성 라인을 포함할 수 있다.
그리드(202)는 또한 상호 커패시턴스 원리에 따라 동작할 수 있고, 이에 의해 그리드(202)는 복수의 제1 도전성 라인(208) 각각과 복수의 제2 도전성 라인(212) 각각의 각 교차점에서 커패시터를 구성한다. 예를 들어, 9×16 어레이는 144개의 독립된 커패시터를 가질 것이다. 그리고 복수의 제1 도전성 라인(212)과 복수의 제2 도전성 라인(212)에는, 센서의 표면 가까이에 손가락이나 도전성 스타일러스를 가져가면 상호 커패시턴스를 감소시키는 국소적인(local) 전계를 변화시키도록, 전압이 인가된다. 그리드 위의 모든 개별 지점에서의 커패시턴스 변화는 가로축(203) 및 세로축(201) 양측의 전압을 측정함으로써 터치 위치를 정확하게 결정하기 위해 측정될 수 있다. 그 결과, 상호 커패시턴스는 다수의 손가락, 손바닥, 또는 스타일러스를 동시에 정확하게 추적할 수 있는 멀티 터치(multi-touch) 조작을 허용할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 테일(204)은 전기 리드(electrical lead)(214), 및 유전체 기판(210)의 일면에 배치되고 복수의 제1 도전성 라인(208)과 접속되는 전기 커넥터(216)를 포함한다. 마찬가지로, 테일(204)은 또한 전기 리드(215)와, 유전체 기판(210)의 반대 면에 배치되고 복수의 제2 도전성 라인(212)과 접속되는 전기 커넥터(217)를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 스크린(200)의 복수의 제1 도전성 라인(208), 복수의 제2 도전성 라인(212), 전기 리드(214), 전기 커넥터(216), 전기 리드(215) 및 전기 커넥터(217)는 구리, 은, 금, 니켈, 주석, 팔라듐, 및 전도성 고분자로 이루어질 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 유전체 기판(210)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 금속, 종이, 또는 유리를 포함할 수 있다. 구체적으로는, 기판(204)에 적합한 물질로는 듀폰/ 테이진 멜리넥스(DuPont/Teijin Melinex) 454 및 듀퐁/테이진 멜리넥스 ST505를 포함할 수 있고, 후자는 열처리가 관련된 프로세스를 위해 특별히 설계된 열 안정화 필름(heat stabilized film)을 포함할 수 있다.
터치 스크린 장치에 도포된 대부분의 보호 코팅은 폴리머 기반의 분자 구조를 나타낸다. 폴리머는 모노머(momomer)라고 하는 상대적으로 작은 분자 수천 개를 화학적으로 연결하여 얻은 비교적 큰 분자이다. 모노머는 작은 분자간력(intermolecular force)으로 인해, 기체, 액체, 또는 구조적으로 약한 분자 구조의 형태로 존재할 수 있다.
도 4는 선형 폴리머 구조 A와 가교 폴리머 구조 B의 예를 나타낸다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "가교(Cross-Linked)"는 하나의 모노머 또는 폴리머 사슬을 다른 것과 연결하는 화학 결합(공유 또는 이온)을 가리킨다. 전형적인 중합 반응(polymerization reaction)에서, 이중 작용기(dual functional group)를 가지는 모노머는 선형 폴리머 구조 A로 폴리머를 형성하기 위해 함께 결합된다. 그러나, 선형 폴리머 구조 A를 포함하는 폴리머계 코팅(polymer-based coating)으로 만들어진 스크린은, 보통 긁힘 방지되어 있지 않다. 그러므로, 코팅 필름의 긁힘 저항성(scratch resistance)을 향상시키기 위해, 폴리머 코팅(polymeric coating)의 기계적 강도를 향상시킬 필요가 있다.
가교 고분자 구조 B는 폴리머 사슬 내의 분자간력(일반적으로 공유결합)을 증가시키고 통상적으로 압력 하에서 움푹 들어간 곳(dent) 또는 파인 곳(gouge)으로서 나타나는 폴리머 사슬의 완화를 감소시키는 삼차원 구조로 서로 연결되어 있다. 따라서, 가교 폴리머 구조 B를 포함하는 폴리머계 코팅 막은 긁힘 방지 특성을 갖는 경향이 있다.
분자 강도가 가교 폴리머 구조로 인해 높지만, 기판 또는 스크린 위에 폴리머를 도포 또는 코팅하는 것은 용액 프로세스(solution process)를 통해 가능하지 않을 수도 있다. 이는 가교 폴리머는 임의의 용매로 용해할 수 없고 그 안에 위치되었을 때만 팽윤할 수 있다는 사실에 기인한다. 코팅 조성물(coating composition)은 일반적으로 분자가 이동하고 더욱 효율적으로 반응할 수 있도록 액체 상태일 필요가 있다. 저밀도를 가지는 재료, 가교 재료는 점성 액체 상태의 겔(viscous, liquid-like gel)처럼 행동하는 한편, 고밀도 가교 네트워크를 가지는 재료는 고체 상태로 매우 견고하다. 따라서, 기판 또는 스크린에 액체 형태로 도포된 후에 가교 구조를 달성하기 위해서는, 코팅이 도포된 후에 가교 구조를 형성할 필요가 있다.
본 발명의 실시예는 폴리머 사슬에서 유래하지 않은 가교 구조에 기초하여 긁힘 방지, 보호성 코팅을 채용한다. 이 대신에, 코팅은 매우 높은 가교 밀도 등을 나타내는 가교, 삼차원 폴리머 구조를 만들기 위해 상이한 조인트 지점들에서 동시에 반응하는 모노머로 구성될 수 있고, 따라서 긁힘 방지 특성을 가진다. 구체적으로, 투명한 긁힘 방지 코팅은 단일 및 다관능성(mono and multifunctional) 아크릴 모노머 및 올리고머(oligomer)를 포함할 수 있다. 이 코팅은 환경 조건, 화학제품, 마모(wear), 마멸(abrasion), 긁힘으로부터 스크린을 보호하는 터치 센서 스크린 위에 도포될 수 있어, 도 1에 나타낸 바와 같은 여분의 절연 유리 또는 PET 커버(106)를 사용할 필요가 없다.
이제 도 5를 참조하면, 터치 센서 스크린(200)에 투명한 긁힘 방지 코팅(504)을 도포하기 위한 코팅 도포 시스템(coating application system)(500)이 도시되어 있다. 코팅 도포 시스템(500)은 일반적으로 액상의 투명 코팅액(503)이 들어 있는 용기(502)를 포함한다. 스크린(200)에 보호 코팅(504)을 도포하기 위해, 스크린(200)을 용기(502)에 들어 있는 코팅 용액(503)에 침지한 다음 임의의 지터(jitter)를 회피하기 위해 일정한 속도 및 온도로 인출할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 격자(202)만이, 사용자와 상호작용하는 영역이기 때문에, 보호 코팅(504)을 필요로 한다. 따라서, 전기 리드(214, 215)와 전기 커넥터(216, 217)는, 사용자가 그것들과 상호작용하지 않기 때문에, 보호를 필요로 하지 않을 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 긁힘 방지 코팅(504)은 전기 리드(214, 215) 및 전기 커넥터(216, 217)의 적어도 일부에 도포될 수 있다.
도 7을 간단히 참조하면, 위의 도 5에서 설명한 코팅 도포 시스템(500)를 통과 한 후의 스크린(200)과 코팅(504)의 조합의 등각 투상도가 도시되어 있다.
다시 도 5를 참조하면, 긁힘 방지 코팅(504)의 두께는, 용기(502)로부터 스크린(200)을 인출하는 속도에 의해, 적어도 부분적으로 규정될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 용기(502)로 다시 흘러내리는 시간이 되기 전에 인출 속도가 빠를수록 더 많은 유체를 스크린(200)의 표면 위에 끌어올린다. 인출 속도는 몇몇 실시예에서 약 1in/min∼1ft/min 범위에서 변화할 수 있는 한편, 두께는 약 5미크론∼ 50미크론 범위일 수 있으며, 20미크론이 바람직하다.
긁힘 방지 코팅(504)의 두께에 영향을 미칠 수 있는 다른 요인은 점도, 밀도, 사용되는 용매의 휘발도(volatility), 및 코팅액(503)의 고형분 함량(solid content)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 긁힘 방지 코팅(504)은 약 6% ∼약 1% 범위의 광 개시제(photo-initiator) 농도를 가지는 70%∼80%의 고형분 함량과 점도를 조절하기 위한 약 20%∼약 30%의 용매의 조합을 나타낸다. 코팅액(503)에의 용매 첨가는, 도포 후에 용매가 증발하기 때문에, 긁힘 방지 코팅(504)의 특성에 영향을 미치지 않는다.
이제, 도 6을 참조하면, 코팅 도포 시스템(500)(도 5)을 통해 투명한 긁힘 방지 코팅(504)이 스크린(200)에 도포된 후, 코팅(504)은 경화 프로세스(600)를 통해 경화된다. 경화 프로세스(600)는 일반적으로 컨베이어(601), 및 자외선(UV) 광원(602)을 포함한다. 동작하는 동안, 스크린(200)과 코팅(504)의 조합은 컨베이어(601)를 따라 이동하므로, UV 광원(602)은 코팅(504)이 통과할 때 경화시킨다. 몇몇 실시예에서, UV 광원(602)은 매우 짧은 시간에 코팅(504)을 경화시킬 수 있는 산업 등급 UVA 광원이다. 구체적으로, 경화는 약 0.1∼2.0초 정도에서 일어날 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, UV 광원(602)은 0.5∼20.0J/cm2의 범위의 목표 강도를 가지는 약 280∼480 nm의 파장을 갖는다. 또한, 높은 수준의 가교 밀도를 달성하기 위해, 전술한 UV 광 경화 프로세스는 불활성 가스 환경에서 또는 산소가 실질적으로 없는 환경에서 수행되어야 한다. 이 프로세스에 적합한 불활성 가스의 예는 질소이다.
다른 실시예에서, 긁힘 방지 코팅(504)의 경화는 열 경화 프로세스(thermo-curing process)에 의해 달성된다. 열 경화 프로세스 동안에 스크린(200)과 코팅(504)의 조합은 열 오븐 내에서 라인 컨베이어 지나가고, 열 복사선(heat radiation)이 인가되어 긁힘 방지 코팅(504)을 경화하고 그 속에 가교 폴리머 구조가 형성될 수 있도록 한다. 긁힘 방지 코팅(504)에 인가된 열 복사선은 약 5∼300초의 시간 동안 약 100℃∼ 70℃의 온도 범위일 수 있다. 또한, 높은 수준의 가교 밀도를 달성하기 위해, 전술한 열 경화 프로세스는 불활성 가스 환경에서 또는 산소가 실질적으로 없는 환경에서 수행되어야 한다. 이 프로세스에 적합한 불활성 가스의 예는 질소 또는 이산화탄소이다.
또 다른 실시예에서, 긁힘 방지 코팅(504)의 경화는 코팅(504)에 전리 방사선(ionizing radiation)을 인가함으로써 달성된다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 전자 빔(electronic beam, E-빔) 경화 프로세스가 코팅(504)을 경화하는 데 사용된다. E-빔 경화 프로세스는 전자 방전(404)을 인가하여 긁힘 방지 코팅을 경화시킨다. 더욱 구체적으로는, E-빔 경화 프로세스는 폴리머 재료를 신속하게 중합 및 가교하기 위해 제어된 투여량(dose)으로 고 에너지의 전자를 이용한다. E-빔 경화 프로세스를 사용하는 경우, 용액 내의 전자가 개시제(initiator)로서 작용하기 때문에, 투명한 긁힘 방지 코팅(504) 내에 열 또는 광 개시제를 사용할 필요가 없다. 긁힘 방지 코팅(504)에 인가되는 E-빔의 투여량은 약 0.5∼5.0MRads 범위일 수 있다. 다른 경화 방법과 마찬가지로, 높은 수준의 가교 밀도를 달성하기 위해서는, 전술한 E-빔 경화 프로세스는 불활성 가스 환경에서 또는 산소가 실질적으로 없는 환경에서 수행되어야 한다. 이 프로세스에 적합한 불활성 가스의 예는 질소이다.
가교 밀도는 주어진 폴리머 내에서의 가교 결합의 비율을 의미한다. 이러한 밀도는 반응 시간 및 온도에 관련되어 있다. 일반적으로, 강도가 높을수록 그리고 반응 속도가 빠를수록 높은 가교 밀도로 변환한다. 코팅(504)의 가교 밀도는, UV 경화 프로세스(예: 도 6에 도시된 코팅 도포 시스템(500))의 경우 약 60%∼70% 범위, 열 경화 프로세스의 경우 50%∼60%, E-비임 경화 프로세스의 경우 최대 80%일 수 있다. 상기한 바에 비추어, UV 경화 프로세스는 처리 속도, 비용 및 전력 요구 사항을 고려할 때, 제조 관점에서 효과적인 경화 방법이다.
이제, 도 8을 참조하면, 코팅 도포 시스템(800)의 대안 실시예가 도시되어 있다. 코팅 도포 시스템템(500)(도 5)이 딥 코팅법을 채용하는 반면, 대안의 코팅 도포 시스템(800)은 플렉소그래픽(flexographic) 또는 그라비아(Gravure) 인쇄 프로세스를 사용하여 복수의 제1 도전성 라인(208)에 코팅액(coating solution)을 도포한다. 코팅 도포 시스템은 일반적으로
일반적으로 풀기 롤(unwind roll)(802), 웹 클리너(web cleaner)(804), 플렉소그래픽 인쇄 모듈(809), UV 광원(816) 및 권취 롤(wind-up roll)(803)을 포함한다. 동작하는 동안에, 스크린(200)이 풀기 롤(802)로부터 풀려서, 먼지 입자 및 불순물이 제거되는 웹 클러너(804)를 통과하고, 스크린(200)의 표면에 코팅(504)이 퇴적(형성)되는 플렉소그래픽 인쇄 모듈(809)로 들어간다. 스크린(200)과 코팅(504)의 조합은 그 후, 전술한 바와 같이, 코팅(540)이 경화되어 가교 폴리머 구조가 형성되는 UV 광원(504)을 지나 이동한다. 마지막으로, 스크린(200)과 코팅(504)의 조합은 감기 롤(windup roll)(803) 위에 퇴적된다. 전술한 단계들 및 모듈에 대해 이하에 보다 상세하게 설명한다.
플렉소그래픽 인쇄 모듈(809)은 일반적으로 코팅 팬(coating pan)(808), 전사 롤(transfer roll)(810), 아니록스 롤(anilox roll)(812), 닥터 블레이드(doctor blade)(814) 및 마스터 플레이트(808)를 포함한다. 그 후 코팅액(503)은 아니록스 롤(812)이 전사 롤(810)과 접촉하는 하는 지점에서 전사 롤(810)에서 아니록스 롤(812)로 전사된다. 몇몇 실시예에서, 아니록스 롤(812)은 강철 또는 알루미늄 코어로 구 되고 그 외면이 셀(cell)로 지칭되는 매우 미세한 딤플(dimple)을 많이 포함하는 산업용 세라믹으로 덮여있다.
과잉의 코팅은 그 후 닥터 블레이드(814)로 긁어 내진다. 닥터 블레이드(814)는 고정된 위치에 배치되어 과잉 코팅을 긁어낸 후에 구체적으로 원하는 양의 코팅액(503)만이 아니록스 롤(812) 위에 남도록 해준다. 그 후, 코팅액(503)이 스크린(200)의 표면에 퇴적되도록 회전하는 마스터 롤(806)에, 측정된 양의 코팅액(503)이 퇴적된다. 마스터 롤(810)은, 코팅액(503)이 사용자가 상호작용할 스크린(200)의 영역에만 분포될 수 있도록 스크린(200) 위에 배치된, 복수의 제1 도전성 라인(208)의 방향과 일치할 수 있는 그 외면을 따라 분포된 인쇄 패턴(902)을 가진다. 다른 실시예에서, 코팅액(503)은 스크린(200)의 전체 면을 따라 균일하게 인쇄된다. 도 9를 간단히 참조하면, 인쇄 패턴(902)이 매우 자세하게 나타나 있는, 일 실시예의 마스터 롤(806)의 등각 투상도가 도시되어 있다. 다시 도 8을 참조하면, 스크린(200)과 코팅(504)의 조합이 플렉소그래픽 인쇄 모듈(809)을 벗어나면, 도포액(504)이 전술 한 바와 동일한 방식으로 경화되도록 UV 광원(816)을 향해 이동한다.
도 10을 참조하면, 위의 도 8에 기재된 코팅 도포 시스템(800)를 통과 한 후의 스크린(200)과 코팅(504)의 조합의 등각 투상도가 도시되어 있다.
이제 도 11을 참조하면, 코팅(504)의 표면 경도를 측정하기 위한 시험 방법 ASTM D3363을 준수하는 연필 경도 시험(1100)이 도시되어 있다. 시험을 수행하기 위해, 6B에서 9H까지의 경도 범위를 나타내는 연필의 세트에서 연필(1104)을 선택한다. 최고 경도에서부터 최저 경도까지 선택하면, 첫 번째 연필(1104)이 측정 카트(1106)에 로드된다. 이 시험에 사용된 측정 카트(1106)는 BAMR에서 상업적으로 입수 가능한 ELCOMETER 3080이다. 이 측정기는 연필이 약 7.5N의 일정한 압력으로, 그리고 적절한 각도로 유지되도록 할 수 있어, 시험의 재현성을 증대시킨다.
연필(1104)이 로드됨에 따라, 측정 카트(1106)가 코팅(504)의 표면을 가로질러 이동된다. 연필(1104)이 긁힘 자국을 남기면, 그 다음으로 더 부드러운 연필(1104)을 사용하여 프로세스를 반복한다. 긁힘을 남기지 않는 첫 번째 연필(1104)의 경도 번호가 코팅(504)의 연필 경도로 간주된다.
약 5∼50 미크론의 두께를 사용하여, PET로 이루어진 기판 필름(1102)의 맨 위 코팅(504)의 연필 경도를 2H에서 8H까지 측정한다. PET 기판(204)에 도포된 코팅(202)의 성능 특성을 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
이상의 설명은 발명의 원리 및 다양한 실시예의 예시를 의미한다. 이상의 개시내용을 완전히 이해한다면, 많은 변형과 수정은 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백해질 것이다. 다음의 특허청구범위는 이러한 모든 변형 및 수정을 포함하는 것으로 해석되도록 의도된다.

Claims (17)

  1. 투명한 유전체 기판;
    상기 유전체 기판의 제1 측에 형성된 제1 도전층;
    상기 유전체 기판의 제2 측에 형성된 제2 도전층; 및
    상기 제1 도전층과 상기 제2 도전층 중 적어도 하나에 도포된 긁힘 방지 보호 코팅
    을 포함하고,
    상기 보호 코팅은 가교 폴리머 구조체(cross-linked polymer structure)를 포함하는,
    긁힘 방지 터치 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전층은 복수의 제1 도전성 라인을 더 포함하고;
    상기 제2 도전층은 복수의 제2 도전성 라인을 더 포함하는, 긁힘 방지 터치 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 긁힘 방지 보호 코팅의 가교 밀도는 50% 이상인, 긁힘 방지 터치 센서.
  4. 터치 센서에 비폴리머 보호 코팅액(non-polymer protective coating solution)을 도포하는 단계; 및
    상기 비폴리머 보호 코팅액을 경화시켜 가교 폴리머 구조체를 형성하는 단계
    를 포함하는 긁힘 방지 터치 센서의 제조 방법
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비폴리머 보호 코팅액을 도포하는 단계는, 단일 및 다관능성(mono and multifunctional) 아크릴 모노머 및 올리고머 용액을 도포하는 단계를 포함하는, 긁힘 방지 터치 센서의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 비폴리머 보호 코팅액의 경화는 불활성 가스 환경에서 수행되는, 긁힘 방지 터치 센서의 제조 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 가교 폴리머 구조체를 형성하는 단계는, 50% 이상의 가교 밀도를 달성하는, 긁힘 방지 터치 센서의 제조 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 긁힘 방지 터치 센서 위에 복수의 제1 도전성 라인을 형성하는 단계; 및
    상기 긁힘 방지 터치 센서 위에 복수의 제2 도전성 라인을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 복수의 제1 도전성 라인과 상기 복수의 제2 도전성 라인은 투명한 유전체 기판의 제1 측과 제2 측에 각각 배치되는, 긁힘 방지 터치 센서의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비폴리머 보호 코팅액을 도포하는 단계는 상기 복수의 제1 도전성 라인에만 상기 비폴리머 보호 코팅액을 도포하는 단계를 포함하는, 긁힘 방지 터치 센서의 제조 방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 비폴리머 보호 코팅액을 도포하는 단계는 상기 비폴리머 보호 코팅액을 함유하는 용기에 터치 센서 스크린을 담그는 단계를 포함하는, 긁힘 방지 터치 센서의 제조 방법.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 비폴리머 보호 코팅액을 도포하는 단계는 플렉소그래픽 인쇄법(flexographic printing process)을 포함하는, 긁힘 방지 터치 센서의 제조 방법.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 비폴리머 보호 코팅액을 도포하는 단계는 슬롯 다이(slot-die) 또는 그라비아(Gravure) 코팅 기법 중 하나를 포함하는, 긁힘 방지 터치 센서의 제조 방법.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 비폴리머 보호 코팅액을 경화시키는 단계는 파장 280∼480nm의 UV 광원을 적용하는 단계를 포함하는, 긁힘 방지 터치 센서의 제조 방법.
  14. 제4항에 있어서,
    상기 비폴리머 보호 코팅액을 경화시키는 단계는 상기 비폴리머 보호 코팅액에 전리 방사선(ionizing radiation)을 적용하는 단계를 포함하는, 긁힘 방지 터치 센서의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전리 방사선을 적용하는 단계는 0.5∼5MRads 범위의 전자 투여량을 적용하는 단계를 포함하는, 긁힘 방지 터치 센서의 제조 방법.
  16. 제4항의 방법에 따라 제조된 긁힘 방지 터치 센서 스크린.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 비폴리머 보호 코팅액의 가교 밀도가, 상기 비폴리머 보호 코팅액의 경화 후에 50% 이상인, 긁힘 방지 터치 센서 스크린.
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