KR100978678B1

KR100978678B1 - 투명 전극 일체형 봉지 모듈의 제조 방법

Info

Publication number: KR100978678B1
Application number: KR1020100011322A
Authority: KR
Inventors: 황용운; 강동호
Original assignee: 노바테크인더스트리 주식회사
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2010-08-27
Also published as: US20110195247A1; CN102147674B; US20130115446A1; CN102147674A

Abstract

본 발명은 터치스크린 패널을 탑재한 평판디스플레이 패널에 들어가는 유리 기판 또는 수지필름의 매수를 줄이기 위해 안출된 것이다.
본 발명에 따르면, 종래 원판 유리 기판에 TFT 회로 또는 화소 유기물 층을 형성하고 그 위에 밀폐용 봉지 유리 기판을 덮고, 다시 별도의 유리 기판 또는 수지필름에 터치스크린 회로용 투명 전극을 형성하던 방식과 달리, 별도의 유리 기판 또는 수지필름 없이 봉지 유리 기판 위에 터치스크린 회로용 투명 전극을 형성하는 방식을 채용하였다.
또한, 본 발명은, 유리 두께를 0.05 내지 0.5 mm 의 초박형으로 가공하고 취약성 보완을 위해 유리 기판을 강화 처리하며, 투명 전극의 증착은 150 내지 250 ℃의 저온 IPVD 공정으로 하였다.
본 발명에 따르면, 터치스크린 패널의 제조단가를 낮추어 가격 경쟁력이 있으며, 적용 제품의 경량화가 가능하고, 얇은 두께에 따른 휴대상의 편리함 및 터치스크린 패널의 투광도 향상 등의 장점을 가질 수 있다.

Description

투명 전극 일체형 봉지 모듈의 제조 방법{Transparent Electrode Integrated Encapsulation Module Manufacturing Method}

본 발명은 터치스크린 패널을 탑재한 평판디스플레이 패널의 구성에 관한 것으로 좀 더 특별하게는 터치스크린 패널을 탑재한 평판디스플레이 패널을 구성하는 유리 기판 또는 수지필름(PC, PMMA, PET 등) 기판의 매수를 줄이기 위한 터치스크린 회로 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.

터치스크린은 별도의 키보드 또는 키패드 없이 간편하게 입력장치를 구성할 수 있고 조작할 수 있다는 장점으로 점점 활용도가 높아지는 추세이다. 이러한 터치스크린은 평판 디스플레이에 널리 활용되고 있으며, 특히, 휴대전화 단말기, PMP, PDA 등 소형 단말기에는 더욱 각광받고 있다. 또한 휴대 단말기는 특성상 무게가 가볍고 두께가 얇을수록 선호하게 된다.

또한, 터치스크린 패널 제조사들의 경우, 모바일단말기에 터치스크린이 탑재된 이후, 많은 경쟁업체들의 출현으로 터치스크린 패널의 가격 하락을 피할 수 없는 상태이며 그에 따라 터치스크린 패널의 기능을 향상시키고 생산단가를 낮추는 데 주력하고 있는 상황이다.

터치스크린 패널은 1~2 장의 유리 기판이나 수지필름 기판으로 구성되며 특히 유리 기판의 경우 그들이 차지하는 가격과 무게와 두께가 상당하다.

이러한 터치스크린 패널을 탑재한 평판디스플레이 패널의 구성에는 유리 기판 또는 수지필름 기판이 여러 장 필요하다.

즉, TFT 회로나 화소 유기물 층을 형성하는 원판 유리 기판과 그러한 회로나 화소를 보호하기 위해 회로나 화소가 형성된 원판 유리 기판을 덮어 밀폐하는 봉지 유리가 필요하며, 또한 터치 동작에 반응하여 회로 또는 화소를 동작시키는 투명 전극을 형성할 전극 형성용 유리 기판 또는 수지필름이 필요하며 경우에 따라서는 이러한 전극형성용 유리 기판 또는 수지필름을 보호하는 또 하나의 유리 기판 또는 수지필름이 필요하게 된다.

도 3을 보면 종래 일반적인 터치스크린 패널의 구성 모듈(10) 일부가 나타나 있다.

TFT 회로 또는 화소를 형성하는 유기물 층(12)을 원판 유리 기판(11) 위에 형성하고, 이러한 회로 또는 화소 층을 밀폐하는 봉지 유리 기판(13)이 있으며, 이와 별도로 ITO 등의 투명 전극(14)을 형성한 투명 전극 형성용 유리 기판 또는 수지필름(15), 그리고 이러한 투명 전극을 보호할 목적으로 형성되는 봉지 유리 기판 또는 수지필름(16)이 나와 있다. 봉지 유리 기판 또는 수지필름(16)은 그 자체로서 봉합 기능을 가질 수도 있으나 실링 수단(17)에 의해 봉합할 수도 있다.

터치스크린 패널을 구성하는 여러 장의 유리 기판 또는 수지필름은 유리 기판 또는 수지필름의 가격으로 인해 터치스크린 패널의 제조단가를 높이게 되며, 터치스크린 패널의 투광도 또한 떨어뜨리는 문제를 지닌다.

또한, 유리 기판 또는 수지필름이 여러 장 들어 갈수록 터치스크린 패널의 무게가 증가하여 경량성에도 부합하지 못한다.

또한, 경량성과 더불어 모바일 디스플레이의 두께 또한 갈수록 얇은 것을 선호하는 추세로 이러한 면에서도 터치스크린 패널 구성에서 유리 기판 또는 수지필름이 여러 장 들어가는 것은 바람직하지 못하다.

한편, 상술한 바와 같이, 터치스크린 패널의 두께를 얇게 하는 것은 경량성과 더불어 투광도 향상에 부합하므로 터치스크린 패널을 구성하는 유리 기판 각각의 두께를 가능한 한 얇게 가공할 필요가 있다.

현재 터치스크린을 비롯한 디스플레이 패널의 유리 기판 슬리밍 가공은 0.05 내지 0.5 mm 수준까지 가능하나 얇아진 두께로 인해 유리 기판의 강도가 저하되는 문제가 있다. 그에 따라 초박형화 된 대면적 유리 기판에 대한 여러 가지 가공 공정에서 취급상의 취약성으로 인한 불량률이 문제된다.

따라서 본 발명의 목적은 터치스크린 패널을 탑재한 평판디스플레이 패널을 구성하는 유리 기판 또는 수지필름의 매수(枚數)를 줄인 터치스크린 회로를 탑재한 평판 디스플레이 패널의 구성 모듈의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.

삭제

본 발명은, 별도의 터치스크린 회로의 전극 형성용 유리 기판 없이 봉지 유리 기판 위의 일면(一面)에 투명 전극을 형성한 투명 전극 일체형 봉지 모듈을 제공하기 위해,
봉지 유리 기판을 0.05 내지 0.5 mm 두께의 초박형으로 슬리밍 하는 단계;
상기 슬리밍 하는 단계를 거친 상기 봉지 유리 기판 표면에 캐비티(Cavity)를 형성하는 단계; 및
상기 초박형 봉지 유리 기판상에 투명 전극 회로를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 전극 일체형 봉지 모듈의 제조 방법을 제공할 수 있다.

삭제

또한, 본 발명은, 캐비티를 형성하는 단계 이후, 상기 초박형 봉지 유리 기판을 화학적으로 강화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 전극 일체형 봉지 모듈의 제조 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 초박형 봉지 유리 기판에 대한 강화 처리는 질산칼륨(KNO₃) 용융액 속에서 380 내지 450 ℃로 열처리 하는 것을 특징으로 하는 투명 전극 일체형 봉지 모듈의 제조 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 초박형 강화 봉지 유리 기판 상에 투명 전극을 형성 하는 단계는 150 내지 250 ℃의 저온에서 수행되는 IPVD 공정임을 특징으로 하는 투명 전극 일체형 봉지 모듈의 제조 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 초박형 강화 봉지 유리 기판 상에 투명 전극을 형성 하는 단계는 상온 내지 150℃ 에서 투명 전극 물질을 도포하고 레이저를 국부적으로 조사하여 결정화시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 전극 일체형 봉지 모듈의 제조 방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 터치스크린 패널을 구성하는 유리 기판 또는 수지필름의 매수를 줄일 수 있어서 터치스크린 패널의 제조 단가를 낮추어 시장에서 가격 경쟁력을 갖출 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 터치스크린 패널을 구성하는 유리 기판 또는 수지필름 매수를 줄여 투광도를 향상시키는 기술상의 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 터치스크린 패널의 전체 두께를 더욱 얇게 할 수 있어 경량성과 휴대성을 모두 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작되는 투명 전극 일체형 봉지 모듈의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 투명 전극 일체형 봉지 모듈 제조 방법의 순서를 보여주는 순서도이다.
도 3은 종래 별도의 전극 형성용 유리 기판 또는 수지필름에 투명 전극을 형성한 터치스크린 패널 모듈의 구성을 보여주는 단면도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 투명 전극 일체형 봉지 모듈(100)을 제조하는 공정을 나타내는 순서도 이다.

도 2에는 2 가지의 제조 공정이 제시되어 있다.

(ⅰ) 공정

대면적(예를 들면, 730×920 mm)의 원판 소다라임(soda lime)유리를 절단 면취 가공한 후, 초박형으로 슬리밍 한다.

이 때, 슬리밍 가공 후의 유리 기판 두께는 0.05 내지 0.5 mm 로 하고, 슬리밍 가공 방법으로는 대면적 유리 기판을 수직으로 세운 상태에서 에칭 용액을 위에서 아래로 흘러내리게 하는 다운 플로우(down flow) 방식으로 처리하는 것이 바람직하다. 유리 기판이 대면적화 할수록 측면 스프레이 방식의 슬리밍은 유리 기판에 가하는 압력을 증가시키게 되어 유리 기판이 파손되는 등의 손상을 주어 불량률을 높일 수 있기 때문이다.

다음으로, 초박형화 된 유리 기판을 봉지 유리 기판(110)(TFT-LCD의 경우에는 컬러 필터(Color Filter) 기판에 해당함)으로 가공한다.

즉, 초박형화 된 유리 기판에 드라이 필름 코팅(Dry Film Coating)(예를 들면 에폭시(Epoxy)수지나 감광액 코팅)을 하고, 드라이 필름 패턴 가공(Dry Film Pattern Forming)으로 봉지용 캐비티 패턴을 위한 마스크 패턴을 형성한 후, 봉지 패턴(Encapsulation Pattern)을 에칭(etching)하여 캐비티를 형성하고, 에칭마스크로 사용된 드라이 필름 또는 에폭시 수지나 감광층을 박리한 후, 봉지 유리 기판을 세정하여 봉지 유리 기판을 완성한다.

초박형 슬리밍 공정을 거쳐 플랫(flat)한 상태로 봉지 유리 기판을 만들고 별도의 실링 수단으로 회로 또는 화소 형성 원판 유리 기판을 봉합할 경우, 상술한 캐비티 형성 공정을 생략할 수 있다.

초박형 봉지 유리 기판(110)은 두께가 취약하여 이후 공정에서 파손 위험이 커 그 이후의 여러 가공 공정에서 파손 등의 큰 불량률을 낼 수 있고 모바일 단말기에서 요구하는 강도를 만족시키지 못할 수가 있다.

따라서 초박형 봉지 유리 기판(110)을 강화 처리 할 필요가 있다.

그러나 초박형 유리 기판을 그 가공 과정에서 효율적으로 취급할 수 있는 대안이 있거나 모바일 단말기에서 요구하는 강도를 만족할 수 있는 초박형 유리 기판의 경우에는 본 공정은 생략할 수 있다.

본 실시예에서 봉지 유리 기판(110)을 무 알칼리(Alkali-free) 유리가 아닌 소다라임 유리로 선택한 이유는 무 알칼리 유리는 강화 처리 할 수 없기 때문이다.

따라서, 본 실시예의 초박형 봉지 유리 기판(110)은 화학적 강화 처리를 하여 이후의 여러 가지 가공 공정 내지는 모듈화 공정 등에서 변형 또는 파손되지 않도록 한다.

화학적 강화 공정은 질산칼륨(KNO₃) 욕조(bath)에 초박형 봉지 유리 기판(110)을 넣어 380 내지 450 ℃로 열처리하여 수행한다. 질산칼륨 욕조는 고체 상태의 질산칼륨으로 욕조를 채워 그 녹는점인 355 ℃ 이상으로 승온 하여 질산칼륨을 용융액 상태로 하여 만든다.

열처리 공정은 초박형 봉지 유리 기판(110)의 취약성을 고려하여 질산칼륨 욕조에 넣기 전에 실온에서부터 서서히 고온의 분위기를 형성하여 300 ℃ 정도의 온도에 머무르게 한다. 질산칼륨 욕조에서의 열처리는 380 내지 450 ℃에서 2 내지 8 시간 동안 액침시킨다. 상기 액침 공정을 통해 소다라임 유리의 구성 성분인 나트륨 이온(Na⁺)이 칼륨 이온(K⁺)으로 치환되어 유리 강도를 높이게 된다.

질산칼륨 욕조에서의 열처리 공정을 마친 초박형 봉지 유리 기판(110)은 다시 실온으로 서냉(徐冷) 시킨다. 이는 대면적의 초박형 유리 기판을 급랭 시킬 경우 파손의 위험성 및 물성의 변화를 우려해서이다.

상술한 바와 같이 초박형으로 슬리밍 되고 화학적으로 강화된 봉지 유리 기판(110) 위에 직접 투명 전극(120)(터치 센싱용 전극)을 형성한다.

본 실시예의 투명 전극(120)은 ITO(Induim Tin Oxide) 전극으로 하였으나 여기에 제한되는 것은 아니고 ZnO 등의 다른 물질로 형성할 수 있다. 투명 전극(120) 형성에서 유의할 점은 일반적인 증착 공정에서와 같이 300 내지 800 ℃의 고온으로 진행할 경우, 앞서 처리한 화학적 강화 공정의 효과를 상실한다는 점이다.

따라서, 본 실시예에서는 증착 온도를 낮출 수 있는 방법을 택하여 투명 전극(120)을 형성하였다. 즉, 고밀도 플라즈마 발생 효율 및 증착 효율이 우수한 IPVD(Inductively coupled plasma Physical Vapor Deposition)법으로 저온 증착하였다. 그에 따라 증착 온도를 150 내지 250 ℃로 낮출 수 있으며, 화학적 강화 처리의 효과를 그대로 유지하여 이후 모듈 가공 공정에서 취약성으로 인한 불량률 문제를 해결할 수 있다.

저온 증착 방법은 상기한 IPVD 방법 이외에도 중성입자빔을 이용한 증착 방법이 사용될 수 있다.

또한, ITO 회로를 상온에서 라미네이팅(laminating) 방법으로 형성한 후, 레이저 등을 조사(照射)하여 ITO 물질이 순간적 결정화되도록 국부적으로 열처리하는 방법 등이 가능하다. 레이저 출력에 따라 조사 시간에 차이는 있으나 통상 엑시머(excimer) 레이저나 야그(YAG) 레이저로 180 ℃로 온도를 올려 수 μsec 동안 조사하여 ITO를 결정화한다.

상술한 바와 같은 방법으로 봉지 유리 기판(110) 위에 직접 투명 전극(120)을 형성하여 터치스크린 회로를 형성하기 위해서는 별도의 유리 기판을 사용하지 않는 도 1과 같은 투명 전극 일체형 봉지 모듈(100)을 제조할 수 있다.

(ⅱ) 공정

(ⅱ) 공정은 (ⅰ) 공정과 거의 동일하나 원판 유리를 먼저 봉지 유리 기판으로 형성하고 나서 초박형으로 슬리밍 한다는 점에 차이가 있다. 이는 슬리밍 가공 후 봉지 유리 기판을 위한 캐비티 가공 시에 가공 상 어려움이 있을 경우 적용할 수 있다

그 외의 처리 공정은 (ⅰ) 공정과 동일하게 진행한다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100: 투명 전극 일체형 봉지 모듈
110: 봉지 유리 기판
120: 투명 전극

Claims

삭제
삭제
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봉지 유리 기판을 0.05 내지 0.5 mm 두께의 초박형으로 슬리밍 하는 단계;
상기 슬리밍 하는 단계를 거친 상기 봉지 유리 기판 표면에 캐비티(Cavity)를 형성하는 단계; 및
상기 초박형 봉지 유리 기판상에 투명 전극 회로를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 전극 일체형 봉지 모듈의 제조 방법.
삭제
제4항에 있어서, 캐비티를 형성하는 단계 이후, 상기 초박형 봉지 유리 기판을 화학적으로 강화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 전극 일체형 봉지 모듈의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 초박형 봉지 유리 기판에 대한 강화 처리는 질산칼륨(KNO₃) 용융액 속에서 380 내지 450 ℃로 열처리하는 것을 특징으로 하는 투명 전극 일체형 봉지 모듈의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 초박형 강화 봉지 유리 기판 상에 투명 전극을 형성 하는 단계는 150 내지 250 ℃의 저온에서 수행되는 IPVD 공정임을 특징으로 하는 투명 전극 일체형 봉지 모듈의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 초박형 강화 봉지 유리 기판 상에 투명 전극을 형성 하는 단계는 상온 내지 150℃ 에서 투명 전극 물질을 도포하고 레이저를 국부적으로 조사하여 결정화시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 전극 일체형 봉지 모듈의 제조 방법.