KR101480708B1 - 측면강화코팅된 정전용량 터치센서의 제조방법 - Google Patents

측면강화코팅된 정전용량 터치센서의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정전용량 터치센서의 제조방법에 관한 것으로서, 원판유리를 준비하는 단계, 상기 원판유리를 강화시키는 단계, 상기 강화된 원판유리의 하부에 터치센서층을 형성시키는 단계, 상기 터치센서층이 형성된 강화된 원판유리를 셀단위로 컷팅하여 셀단위 유리기판을 형성하는 단계, 상기 셀단위 유리기판의 컷팅면에 측면강화 코팅층을 형성하는 단계 및 상기 측면강화 코팅층을 자외선 경화시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 측면강화코팅된 정전용량 터치센서의 제조방법을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 셀단위 유리기판의 컷팅면에 측면강화 코팅층을 형성하여 충격강도저하를 개선시켜 셀단위 유리기판의 측면에서의 강도와 경도를 향상시켜 손상 및 마모를 방지하여 정전용량 터치센서의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

측면강화코팅된 정전용량 터치센서의 제조방법{Protective coating method on side edge of capacitive touch screen panel}
본 발명은 정전용량 터치센서의 제조방법에 관한 것으로서, 셀단위 유리기판의 컷팅면에 측면강화 코팅층을 형성하여 충격강도저하를 개선시키기 위한 측면강화코팅된 정전용량 터치센서의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)은 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT), 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emissin Display: FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP) 및 전계 발광 소자(Electro Luminescence Device: ELD)와 같은 표시장치의 표시면에 설치되는 표시장치이다. 터치 센서 모듈은 저항막형과 정전용량형으로 나뉘며, 현재 광범하게 사용되는 정전용량형 터치 센서 모듈은 셀 단위 공정에 의해 제조된다.
셀 단위 제조 공정은 기판을 절취하고 절취된 각각의 셀 단위 기판을 화학 강화한 후 전극층, 금속층, 필름층을 형성한다. 셀 단위 제조 공정은 터치 센서 모듈의 제조를 위한 각 공정이 셀 단위 기판상에 이루어지기 때문에 전극층, 금속층, 필름층의 패터닝이 용이하지 못하고, 터치 스크린 패널의 불량률이 높다는 문제점이 있다. 또한, 셀 단위 제조 공정의 특성상 공정 라인 및 시간이 길어 생산성이 낮다.
셀 단위 제조 공정으로 제조된 일반적인 정전용량형 터치 센서 모듈은 구동을 위해 손가락 접촉시 변화된 전압값을 출력하기 위한 전극층, 필름층이 복수로 형성된다. 이로 인해 터치 센서 모듈의 두께가 두꺼워져 터치 감도가 저하되고, 광 투과율이 낮아지게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 출원인이 출원하여 등록(등록번호 10-1288806호)받은 "윈도우 일체형 정전용량 터치 센서 모듈의 제조방법"이 있다.
이는 원판 유리(mother glass)인 윈도우 커버 유리 기판(window cover glass)을 화학 강화(chemical tempering)하고, 강화한 윈도우 커버 유리 기판 상에 투명전극층을 일체형으로 형성시킨 후 절삭 및 면취하는 원판단위 공정에 관한 것이다.
그러나, 상기 종래 기술은 원판 유리의 절삭 및 면취 공정 시 상하부 표면은 강화된 상태를 유지하게 되나, 컷팅 후 측면은 강화되어 있지 않아서 충격강도저하의 원인이 되고 있어, 최종 터치 센서 모듈의 내구성을 떨어뜨리는 문제점이 되고 있다.
본 발명은 정전용량 터치센서의 제조방법에 관한 것으로서, 셀단위 유리기판의 컷팅면에 측면강화 코팅층을 형성하여 충격강도저하를 개선시키기 위한 측면강화코팅된 정전용량 터치센서의 제조방법의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 원판유리를 준비하는 단계, 상기 원판유리를 강화시키는 단계, 상기 강화된 원판유리의 하부에 터치센서층을 형성시키는 단계, 상기 터치센서층이 형성된 강화된 원판유리를 셀단위로 컷팅하여 셀단위 유리기판을 형성하는 단계, 상기 셀단위 유리기판의 컷팅면에 측면강화 코팅층을 형성하는 단계 및 상기 측면강화 코팅층을 자외선 경화시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 측면강화코팅된 정전용량 터치센서의 제조방법을 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 측면강화 코팅층은 유리기판과의 밀착력과 강도특성이 우수한 폴리머로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 폴리머는, 자외선 경화 특성을 가지는 것이 바람직하며, 우레탄계열, 실리콘계열, 아크릴계열, 에폭시계열 및 페놀계열의 수지 중 어느 하나 또는 이들을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리머에 실란커플링에이전트를 혼합하여 사용하거나, 상기 측면강화 코팅층을 형성하기 전에 실란커플링에이전트를 이용한 프라이머 코팅층(primer coating)을 먼저 형성하여 유리기판 측면에서의 밀착력을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 측면강화 코팅층은, 500nm~1mm 두께로 롤코팅(roll coating), 딥코팅(dip coating), 스프레이 코팅(spray coating) 및 스핀 코팅(spin coating) 등의 방법에 의해 형성할 수 있다.
또한, 상기 자외선 경화시키는 단계 이후에 열에 의한 추가 경화단계를 더 수행하여 유리기판과의 밀착력을 더욱 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 셀단위 유리기판의 컷팅면에 측면강화 코팅층을 형성하여 충격강도저하를 개선시켜 셀단위 유리기판의 측면에서의 강도와 경도를 향상시켜 손상 및 마모를 방지하여 정전용량 터치센서의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 - 본 발명에 따른 측면강화코팅된 정전용량 터치센서의 제조방법에 대한 모식도.
본 발명은 터치센서의 제조공정 중, 강화된 원판유리를 셀단위로 컷팅하는 경우, 그 컷팅면을 강화시키고자 측면강화 코팅층을 형성하여 셀단위 유리기판의 측면 강도 및 경도를 향상시켜 터치센서의 내구성을 개선시키고자 하는 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 측면강화코팅된 정전용량 터치센서의 제조방법에 대한 모식도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 원판유리를 준비하는 단계와, 상기 원판유리를 강화시키는 단계와, 상기 강화된 원판유리의 하부에 터치센서층을 형성시키는 단계와, 상기 터치센서층이 형성된 강화된 원판유리를 셀단위로 컷팅하여 셀단위 유리기판을 형성하는 단계와, 상기 셀단위 유리기판의 컷팅면에 측면강화 코팅층을 형성하는 단계 및 상기 측면강화 코팅층을 자외선 경화시키는 단계로 크게 이루어진다.
먼저, 원판유리를 준비하는 단계는, 원판유리에 스크래치나 이물질이 포함되어 있는지의 여부를 검사하고, 표면 정밀도 및 투명도를 향상시키기 위해 원판유리의 양쪽면을 연마처리하고, 세정하여 준비한다.
여기에서 원판유리는 투명한 재질의 소다라임 유리(Soldalime Glass) 또는 알루미노 실리케이트 유리(Alumino Silicate Glass) 중 어느 하나를 준비한다.
원판유리의 준비가 완료되면 원판유리를 강화시키게 되는데, 일반적인 유리 화학강화공법을 사용하며, 질산칼륨(KNO3)을 이용하여 350℃~450℃의 온도에서 화학 강화(Chemical Tempering)하는 방법을 사용한다.
고온에서 화학강화가 완료되면 열 충격에 의한 표면의 크랙을 방지하기 위해 8시간 ~ 24시간 동안 서냉하게 되며, 강화 깊이는 10㎛~50㎛ 정도 된다.
그 다음, 상기 강화된 원판유리의 일면(하부)에 터치센서층을 형성시킨다.
상기 터치센서층은 상기 강화된 원판유리 하부에 제1투명도전성 전극층을 형성하고, 상기 제1투명도전성 전극층 영역 이외의 영역에 제2투명도전성 전극층을 형성하고, 테두리에 형성된 베젤부위의 절연층 상부에 금속배선을 형성한 후, 오버코팅(Over Coating)하여 형성한다. 이러한 터치센서층은 공지된 방법에 의해 형성할 수 있으며, 특히 등록특허 10-1288806호를 참조한다.
그리고, 상기 터치센서층이 형성된 강화된 원판유리를 셀단위로 컷팅하여 셀단위 유리기판을 형성한다.
여기에서 셀단위 유리기판을 형성하는 방법으로는 물리적, 화학적 또는 이들을 혼용한 컷팅방법을 모두 사용할 수 있으며, 특히 고른 컷팅면 형성과 셀단위 유리기판의 충격 및 파손을 최소화하기 위한 방법으로 물리적 또는 화학적으로 하프에칭(half etching) 후에 풀컷팅(full cutting)하는 방법을 사용할 수도 있다.
더욱 바람직하게는 상기 터치센서층이 형성된 강화된 원판유리의 상하부에 셀단위로 마스크층을 형성하고, 상기 마스크층 영역 외의 강화된 원판유리 영역을 하프에칭하며, 상기 강화된 원판유리를 셀단위로 컷팅하여 셀단위 유리기판을 형성할 수 있다.
상기 마스크층은 상기 터치센서층이 형성된 강화된 원판유리의 상하부에 DFR(Dry Film Photoresist, 감광성 수지)의 라미네이션(Lamination) 또는 감광성 잉크의 실크 스크린(Silk Screen) 도포 후 UV 자외선을 통해 패터닝하여 형성한다.
또한, 상기 셀단위로 마스크층은, 상기 터치센서층이 형성된 강화된 원판유리의 상하부에 필름을 적층하여 레이저 컷팅에 의하여 형성할 수 있다.
여기에서, 마스크층 사이의 간격은 일반적으로 0.4mm~0.8mm로 형성되도록 한다.
그리고, 상기 마스크층 영역 외의 강화된 원판유리 영역을 건식 식각 공정 또는 습식 식각 공정에 의해 0.01mm~0.1mm 정도 하프에칭(half etching)하게 된다.
구체적으로는 하프에칭을 위해 입자크기 50㎛ 이하의 Al2O3 파우더를 이용하여 셀간격 사이로 집중 분사시키는 건식 식각 공정에 의하거나, HF가 포함된 에칭용액에 일정시간 노출시키는 습식 식각 공정에 의한다.
또한, 상기 건식 식각 공정 및 습식 식각 공정은 개별 공정으로 적용하거나, 필요에 의해 혼합 공정으로 적용하여도 무방하다.
그리고, 상기 강화된 원판유리를 레이저 컷팅 또는 스크라이빙에 의해 하프에칭된 강화된 원판유리를 셀단위로 완전히 컷팅(Full Cut)하는 것이다. 이는 셀단위 유리기판 간의 간격을 최소화할 수 있어 고집적 셀단위 유리기판의 제조에 유리하다.
그리고, 상기 셀단위 유리기판을 분리하고, 이온 빔 식각(Ion-Beam Etching) 및 마이크로 블러스트(Micro Blast) 공정으로 셀단위 유리기판의 컷팅면을 절삭하여 면취부(Chamfer)를 형성하게 된다.
면취부 형성이 완료된 셀단위 유리기판의 컷팅면은 다시 한번 화학적 에칭을 수행하여, 컷팅면을 스무딩하게(Edge Smoothing) 하는 마이크로 크랙층을 형성시켜 컷팅면의 강화를 도모할 수도 있다.
상기와 같이 터치센서층이 형성된 강화된 원판유리의 셀단위 유리기판 형성방법은, 강화된 원판유리를 셀단위로 풀컷팅(full cutting)하여 셀단위 유리기판을 형성하거나, 하프에칭 후 풀컷팅에 의해 셀단위 유리기판을 형성하거나, 위의 두가지 방법으로 셀단위 유리기판의 형성 후 그 컷팅면에 화학적 에칭을 수행하여 컷팅면의 강화를 도모한 셀단위 유리기판을 형성할 수 있다.
위의 방법으로 셀단위 유리기판을 형성한 경우 셀단위 유리기판의 상하부 표면은 강화처리가 되어 있어 강도 및 경도가 높으나 그 컷팅면은 강화처리가 되어 있지 않아 상대적으로 강도 및 경도가 낮은 단점이 있다.
이를 위해 상기 셀단위 유리기판의 컷팅면에 측면강화 코팅층을 형성하는 것이다.
본 발명에 따른 측면강화 코팅층 형성방법은 기존의 원판유리를 강화시키는 방법에 비해 공정이 매우 간단하면서 충격강도는 향상시키는 것이다.
상기 측면강화 코팅층은 폴리머를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 특히, 유리기판에 대해 밀착력이 우수하며 강도 특성이 우수한 폴리머로서, 우레탄계열, 실리콘계열, 아크릴계열, 에폭시계열 및 페놀계열의 수지 중 어느 하나 또는 이들을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 측면강화 코팅층은 500nm~1mm 정도의 두께로 형성한다. 500nm보다 얇을 경우에는 강화기능을 제대로 수행하지 못할 수 있으며 유리기판과의 밀착력이 떨어지게 되고, 1mm보다 두꺼울 경우에는 오히려 강화기능이 떨어지거나 재료의 낭비를 초래하여 불필요하므로 500nm~1mm 정도가 적절하다.
또한, 상기 폴리머는 자외선 경화 특성을 가지는 것을 사용하여, 자외선 램프를 일정 시간 및 세기로 조사하는 것에 의해 신속하고 간단하게 경화시킬 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.
여기에서, 측면강화 코팅층 형성방법으로는 롤코팅(roll coating), 딥코팅(dip coating), 스프레이 코팅(spray coating) 또는 스핀 코팅(spin coating) 중 어느 하나의 방법에 의하여 형성하는 것이 바람직하다.
상기 롤코팅은 셀단위 유리기판의 컷팅면을 일정 간격으로 위치시켜 폴리머가 침지된 롤러를 컷팅면 상으로 이동시켜 측면강화 코팅층을 형성하고, 상기 스프레이 코팅은 셀단위 유리기판의 컷팅면을 특정 방향으로 위치시킨 후 컷팅면 상측에서 폴리머를 스프레이하여 측면강화 코팅층을 형성하며, 상기 딥코팅은 셀단위 유리기판의 컷팅면을 폴리머에 담구는 것에 의해 측면강화 코팅층을 형성하는 것이고, 상기 스핀코팅은 셀단위 유리기판의 컷팅면이 상측을 향하도록 스핀코팅기에 고정시키고 폴리머를 떨어뜨려 일정 속도로 회전시킴에 의해 일정 두께의 측면강화 코팅층을 형성하는 것이다.
이러한 측면강화 코팅층은 상술한 바와 같이 유리기판과의 밀착력을 향상시키고, 강도특성이 우수한 폴리머 특히 우레탄계열, 실리콘계열, 아크릴계열, 에폭시계열 및 페놀계열의 수지 중 어느 하나 또는 이들을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
특히, 본 발명에 따른 폴리머의 유리기판 컷팅면 상의 밀착력(접착성)은 측면강화 성능에 매우 중요한 역할을 하므로, 이러한 밀착력을 더욱 향상시키기 위해서 본 발명에서는 폴리머에 실란커플링에이전트를 혼합하여 측면강화 코팅층 형성에 사용하도록 한다.
또한, 상기 측면강화 코팅층을 형성하기 전에 실란커플링에이전트를 이용한 프라이머 코팅층(primer coating)을 먼저 형성하고, 그 상부에 측면강화 코팅층을 형성하는 방법으로 폴리머로 이루어진 측면강화 코팅층과 유리기판과의 밀착력을 향상시킬 수 있도록 한다.
이와 같이, 셀단위 유리기판의 컷팅면에 측면강화 코팅층을 형성하고, 상기 측면강화 코팅층을 자외선 경화시킨다.
또한, 자외선 경화시킨 후 필요에 의해 열에 의한 추가 경화를 실시하여, 유리기판과 측면강화 코팅층과의 밀착력을 더욱 향상시키도록 한다.
이하에서는 본 발명의 몇 가지 실시예와 이에 의한 충격강도 테스트 데이타를 나타낸 것이다.
실시예 1.
폴리머로 아크릴올리고머 및 아크릴 수지를 사용하고, 아크릴올리고머 및 아크릴 혼합 수지 100부피비에 대해 실란커플링에이전트 2부피비를 혼합하고, 여기에 자외선경화제 0.5부피비를 혼합한 후 셀단위 유리기판의 컷팅면을 딥핑(dipping)법으로 0.250mm 정도의 두께로 코팅하여 자외선 도즈(Dose) 100mJ/cm2로 자외선 경화 후, 120℃에서 5시간 정도 열경화시켜, 셀단위 유리기판의 컷팅면에 측면강화 코팅층을 얻었다.
실시예 2.
폴리머로 에폭시 아크릴레이트계열의 수지 100부피비에 대해 광개시제 및 열경화제 0.5부피비를 혼합하여 딥핑법으로 0.50mm 정도의 두께로 코팅하고, 자외선 도즈(Dose) 200mJ/cm2로 자외선 경화 후, 150℃에서 4시간 정도 열경화시켜, 셀단위 유리기판의 컷팅면에 측면강화 코팅층을 얻었다.
실시예 3.
폴리머로 페놀 노볼락계 아크릴레이트수지 30무게비와 실리콘 우레탄 메타크릴레니트수지 65무게비를 혼합한 후 광개시제 5무게비로 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 딥핑법으로 0.10mm 정도의 두께로 코팅하고, 자외선 도즈(Dose) 100mJ/cm2로 자외선 경화 후, 150℃에서 4시간 정도 열경화시켜, 셀단위 유리기판의 컷팅면에 측면강화 코팅층을 얻었다.
다음 표 1은 상기의 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3의 측면강화 코팅층이 형성된 셀단위 유리기판의 충격강도(각도)를 측정한 것이다. 충격강도측정방법은 진자식 볼충격강도로 측정하였고, 더 높은 각도가 더 큰 충격을 나타내는 것이다. 진자식 볼충격시험조건은 30g steel ball과 30cm의 줄을 사용하였다.
측면강화 코팅층이 형성되지 않은 셀단위 유리기판
실시예 1
실시예 2
실시예 3

충격강도(각도)
20
35
35
40
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 상하부면만 강화된 셀단위 유리기판에 비해 측면강화 코팅층을 형성하여 컷팅면까지 강화된 셀단위 유리기판이 그 충격강도가 더욱 개선됨을 확인할 수 있었다.
이에 의해 본 발명은 기존의 화학 강화 방법이 아닌 폴리머를 이용한 측면강화 코팅층을 셀단위 유리기판의 컷팅면에 형성하여 비교적 간단한 방법으로 측면을 강화시킬 수 있어, 셀단위 유리기판의 강도 및 경도를 향상시켜 손상 및 마모를 방지하여 정전용량 터치센서의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

Claims (8)

  1. 원판유리를 준비하는 단계;
    상기 원판유리를 강화시키는 단계;
    상기 강화된 원판유리의 하부에 터치센서층을 형성시키는 단계;
    상기 터치센서층이 형성된 강화된 원판유리를 셀단위로 컷팅하여 셀단위 유리기판을 형성하는 단계;
    상기 셀단위 유리기판의 컷팅면에 폴리머로 형성된 측면강화 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 측면강화 코팅층을 자외선 경화시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 측면강화코팅된 정전용량 터치센서의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 폴리머는,
    자외선 경화 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 측면강화코팅된 정전용량 터치센서의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 폴리머는,
    우레탄계열, 실리콘계열, 아크릴계열, 에폭시계열 및 페놀계열의 수지 중 어느 하나 또는 이들을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 측면강화코팅된 정전용량 터치센서의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 폴리머에 실란커플링에이전트를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 측면강화코팅된 정전용량 터치센서의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 측면강화 코팅층을 형성하기 전에 실란커플링에이전트를 이용한 프라이머 코팅층(primer coating)을 먼저 형성하는 것을 특징으로 하는 측면강화코팅된 정전용량 터치센서의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 측면강화 코팅층은,
    500nm~1mm 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 측면강화코팅된 정전용량 터치센서의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 자외선 경화시키는 단계 이후에 열에 의한 추가 경화단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 측면강화코팅된 정전용량 터치센서의 제조방법.
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