KR20120036219A - 블랭크 터치, 터치 센서 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PET 터치 센서를 포함한 Glass터치센서 제조방법에 관한 것으로 원가 및 품질향상에 적합한 블랭크 터치 구조 및 제조방법을 제공한다. 투광성 기판(2)상에 투명전도성 성질을 가지는 금속을 주성분으로 산소 및 질소를 포함하는 일층 또는 다층의 투명전도성막(3)을 가지며 투명전도성막 상에 패턴을 형성하기 위한 감광막을 갖는 것을 특징으로 하는 블랭크 터치 구조 및 제조방법에 관한 것이다.

도 2

Description

블랭크 터치, 터치 센서 및 제조방법{Blank Touch, Touch Sensor, manufacturing method}

본 발명은 터치스크린 센서 제작에 필요한 블랭크 터치에 관한 것으로, 특히 원재료에 해당하는 투명기판, 투명전도성 박막, 감광막, 보호지 등을 포함하는 일체형 블랭크 터치 구조 및 제조방법에 관한 것이다.

터치 스크린(touch screen)이란 키보드나 마우스와 같은 입력장치를 사용하지 않고, 화면에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면 그 위치를 파악하여 특정한 기능을 처리하도록 하는 입력장치이다. 터치센서를 구현하는 방식으로는 크게 저항막 방식 및 정전용량 방식 등이 알려져 있다. 이와 같이 터치센서의 구성을 살펴보면 PET필름 또는 glass등의 기판(substrate)에 ITO 물질과 같은 투명전도성 박막을 형성한 후, ITO 전극의 회로패턴을 형성하기 위하여 DFR 필름 및 다양한 감광막을 접착 및 도포한 후 보호층(protective layer)을 포함하여 구성된다.

그러나, 위에서 서술한 바와 같이 터치센서를 제작하기 위해서는 해당하는 각 원재료 즉, PET 및 Glass와 같은 투명기판 위에 투명전도성 박막을 증착시키는 공정과 투명전도성 박막상에 회로패턴을 형성하기 위한 DFR필름을 라미네이팅하는 공정 그리고 전극을 형성하기 위하여 Ag 프린팅을 실시하는 공정 등을 자체공정 또는 주문자 생산방식 등을 통해 터치센서 제품을 생산한다. 이때 다양한 경로 및 각 공정에서 발생하는 생산원가 및 품질 문제등 다양한 문제점을 가지고 있으므로 궁극적으로 터치센서 제품의 품질경쟁력을 악화시킨다.

이와 같이 블랭크 터치 제작 시 PET 및 Glass기판유리의 경우 1차 PET 및 Glass제작업체에서 가공 공정을 통해 제작을 하고, 투명전도성 박막은 2차 박막제조업체 제공하여 박막제공업체는 기판 상부 면에 투명전도성 박막 공정을 진행하여 보호지 및 포장공정 등을 거쳐 터치센서에 제공하면 3차 터치센서업체에서는 회로패턴을 형성하기 위한 공정으로 감광필름 접착 및 코팅공정 그리고 전극형성을 위한 Ag 프린팅등 다양한 공정을 진행함으로써 자체공정을 통한 생산방식으로 터치센서가 제조된다. 이때 불필요한 원가상승 및 원재료 비용상승, 품질저하를 야기시켜 공정의 문제점 파악 및 해결의 어려움을 초래할 수 있어 터치센서제작의 공정의 복잡성으로 인한 원가상승 및 품질저하를 가져온다.

도 1을 참조하여, 기존의 블랭크 터치 구조는 기판 상면에 투명전도성 박막을 증착을 완료한 후 투명전도성 박막의 오염을 방지하기 위한 방법으로 보호지를 부착하는 경우도 있다. 이 때 터치센서를 제작하기 위해 필요한 다수의 좌표패턴과 좌표패턴과 연결된 트레이스와 같은 전극 패턴을 형성하기 위해서 일반적으로 DFR 라미네이팅 공정과 Ag 프린팅 공정이 진행하여야 함으로써 다양한 공정 불량률이 증가되는 문제점을 가지고 있다. 상하부의 접착 시 발생할 수 있는 전극패턴간의 오차가 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하고자 기존의 기판상에 투명전도성 박막을 증착하고 동시에 회로 및 전극을 형성할 수 있는 DFR 및 감광막등을 라미네이팅 그리고 코팅 방법 등을 통해 실시한 싱글 레이어(Single Layer) 블랭크 터치 구조를 가지며, 또한 다수의 좌표패턴과 좌표패턴과 연결된 트레이스와 같은 전극패턴을 형성하기 위해서 기판상에 투명전도성 박막을 증착하고 동시에 전극물질로 사용될 수 있는 전이금속이 선택된 1종 이상을 단층 또는 다층구조로 형성되며 그 위에 회로 및 전극을 형성할 수 있는 DFR 및 감광막 등을 라미네이팅 그리고 코팅 방법 등을 통해 실시한 멀티 레이어(Multi Layer) 블랭크 터치 구조를 가지므로 공정을 최소화하여 생산원가 및 불량률을 감소시킬 수 있다. 또한, 터치센서 공정에서의 공정단축 및 공정에러를 줄임으로써 작업효율성 및 생산 용이성을 극대화 시킬 수 있으며, 공정 중에 발생하는 오차를 줄여 센서 불량률을 최소화함으로써 품질을 향상시키는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 블랭크 터치 제작에 필요한 구조 및 제조방법에 관한 것으로서,

a1)터치센서에 사용되는 물질로써 PET 및 Glass와 같은 투명기판을 포함하고;

b1)상기 기판 상면의 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimon Thin Oxide)와 같은 투명전도성 박막을 형성하기 위하여 스퍼터링과 같은 다양한 증착 방법 이용하는 것을 포함하고;

c1)상기 투명전도성 박막상면에 접착력을 향상시키는 목적으로 Cr과 같은 전이금속이 선택된 1종 이상의 금속이 단층 또는 다층구조로 형성되는 것을 포함하고;

d1)상기 접착력 향상 목적으로 형성된 박막 상면에 트레이스 패턴을 형성하기 위한 목적으로 전도성이 우수한 Cu와 같은 전이금속이 선택된 1종이상의 금속이 단층 또는 다층 구조로 형성되는 것을 포함하고;

e1)상기 전도성이 우수한 Cu와 같은 전이금속 상면에 회로 및 전극을 형성할 수 있는 DFR 및 감광막을 갖는 멀티 레이어 블랭크 터치 구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 a1) 단계에 있어서, 투명기판이라 함은 투과율이 반사율보다 높은 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 a1) 단계에 있어서, 투명기판과 투명전도성 박막간의 접착력을 향상시키기 위한 표면 개질 방법 및 Particle, 이물질제거 목적으로 Heating, UV, Plasma, Oven, IR장치 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 b1) 단계에 있어서, 다양한 증착방법은 CVD, PVD, IBD, Evaporation, Ink Jet 프린팅등 박막을 형성할 수 있는 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 b1) 단계에 있어서, 투명전도성 박막을 형성하기에 index Matching Layer를 단층 또는 다층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 b1) 단계에 있어서, 투명전도성 박막은 CNT 및 전도성 폴리머와 같은 투명전도성 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 c1) 단계에 있어서, 투명전도성 박막과의 접착력 향상을 위한 전이금속에 반응성 가스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 c1) 단계에 있어서, 전이금속 형성방법은 CVD, PVD, IBD, Evaporation, Ink Jet 프린팅 등 박막을 형성할 수 있는 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 d1) 단계에 있어서, 전이금속은 전도성 특성을 향상시키기 위해서 전이금속에 반응성 가스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 d1) 단계에 있어서, 전이금속 형성방법은 CVD, PVD, IBD, Evaporation, Ink Jet 프린팅 등 박막을 형성할 수 있는 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 e1) 단계에 있어서, 감광막 형성방법은 스캔, 스프레이, 스핀, Ink Jet 프린팅방법을 이용하여 형성할 수 있는 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 e1) 단계에 있어서, 감광막의 접착력을 향상시키기 위해서 Heating, UV, Plasma, Oven, IR장치 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 a1) 내지 e1) 단계를 포함하는 멀티 레이어 블랭크 터치구조는 기판 관련 모든 터치센서에 적용이 가능하다.

상기 a1) 내지 e1) 단계를 포함하는 멀티 레이어 블랭크 터치구조는 공정에러를 줄임으로써 불량률을 향상시킬 수 있다.

상기 a1) 내지 e1) 단계를 포함하는 멀티 레이어 블랭크 터치구조는 생산성을 향상시킴으로써, 작업효율성 및 터치센서의 품질을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멀티 레이어 블랭크 터치구조를 이용하여 터치센서를 제작하면, 공정을 최소화하여 생산원가 및 불량률을 감소시킬 수 있다. 또한, 터치센서 공정에서의 공정단축 및 공정에러를 줄임으로써 작업효율성 및 생산 용이성을 극대화 시킬 수 있으며, 공정 중에 발생하는 오차를 줄여 센서 불량률을 최소화함으로써 품질을 향상시킬 수 있어 우수한 품질 능력을 가지는 터치 센서 제조가 가능해 진다.

도 1은 본 발명에 의한 블랭크 터치의 개략도 이다.
도 2는 본 발명에 의한 블랭크 터치 제조 공정을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 의해 제조된 블랭크 터치를 통해 제조하는 터치 마스크

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 실시예는 단지 본 발명의 예시 및 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 실시 예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.

실시예 1)

도 1에 나타난 실시예 1에 따른 멀티 레이어 터치 블랭크(100)에는, 투명기판으로서 양 주표면 미 단면이 정밀 연마된 500mX500mX0.07m의 소다라임 글라스를 이용하고 있다. 그리고 투명기판(2)상에 접착력 및 파티클을 제거하고자 대기압 플라즈마를 N2와 O2를 이용하여 표면의 거칠기를 변화시켰으며, 상기 투명기판(2)상에 반사도의 차이를 최소화하고자 Index matching layer물질인 SiO₂(3)를 형성 하였다. 상기 SiO2(3)상에 투명전도성 박막물질인 ITO물질을 250옹스트롬, 접착막(4)으로서의 질화크롬(CrN)막이 형성되고, 전극으로 사용되는 트레이스막(5)이 형성된다. 또한, 전극 및 회로패턴을 형성하기 위해서 DFR을 라미네이팅으로 형성하거나, 감광막(6)이 도포되어 있다.

그리고 다음은 도 1의 멀티 레이어 블랭크 터치를 노광 및 현상 그리고 에칭, 박리공정 진행한 것에 의해 형성되는 것이다.

도 2는 실시예 1의 멀티 레이어 블랭크 터치(100)의, 도 3은 실시예 1의 터치센서(200) 각각의 제조방법을 설명하기 위한 모의적인 단면도이다.

먼저 도 2를 참조하여, 소다라임 글라스의 주표면 및 측면(단면)을 정밀 연마하여 얻은 500mX500mX0.07m의 글라스기판(1)을 사용함과 동시에, 대기압 플라즈마를 이용하여 글라스 표면을 개질 한 후, Index Matching Layer를 형성하기 위하여 SiO2를 E-Beam Evaporation장치를 이용하여 도2에 나타나 있는 바와 같이, Index Matching Layer로서 막두께 400옴스트롱의 SiO2막(2)을 형성하였다. 또한 SiO2상에 ITO 타겟을 이용하여 아르곤과 산소의 혼합가스 분기위 중에서 반응성 스퍼터링에 의해 도3에 나타나 있는 바와 같이, 막두께 250옴스트롱의 ITO막(3)을 형성하였다.

여기서, 상기 투명기판(1)으로서는 각종 글라스(예를 들어, 알루미노실리케이트글라스, 알루미노보로실리케이트 글라스 등), 불화칼슘, 불화마그네슘, 실리콘등이 이용된다.

도 4에 나타나 있는 바와 같이, 크롬 타겟을 이용하고 아르곤, 질소에 의해 이루어진 혼합가스 분위기 중에서 반응성 스퍼터링에 의해 질화크롬막(4)을 두께 200A으로 형성하였다. 또한 도5에 나타나 있는 바와 같이, 구리 타겟을 이용하고 아르곤에 의해 이루어진 분위기에서 스퍼터링에 의해 구리막(5)을 두께 1000A으로 형성하였다. 본 실시예에서는 접착막과 트레이스막을 기판의 전면에 증착을 시켰지만, 기판의 전면이 아니라, 스퍼터링 시 차폐 기능의 적용을 통해 원하는 영역에만 국부적으로 형성할 수 있다. 예를 들면, 본 실시예에서는 전극 배선을 Patterning 공정을 통해 증착을 실시하였지만, 애초 Sputtering 공정부터 배선 형태로 접착막 및 트레이스막의 형성이 가능하다.

그리고, 도6에 나타나 있는 바와 같이, 상기 구리막상에 레지스트(6)를 스프레이 방법에 의해 10000A의 두께를 형성하였다. 이를 통해 블랭크터치(100)의 제조를 실시하였다.

또한, 상기 멀티 레이어 블랭크 터치에 있어서, 투과율을 측정한 결과 92% 시트저항은 270오옴/ㅁ 이었으며 Haze 2.0 이하, B* 1.5이하 이다.

다음으로, 노광기를 이용하여 레지스트를 노광하고, THAM 2.38%현상을 20sec사용하여 현상에 의해 레지스트 패턴(6a)을 도 7에 나타나 있는 바와 같이 형성시켰다.

다음으로, 레지스트 패터닝 후에 전극으로 사용되는 트레이스막인 구리막을 패터닝 하기 위해서 염산, 황산, 과산화수소 중에서 선택된 1종 이상의 용액으로 60초간 wet에칭을 실시하여 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 구리막 패턴(5a)과 질화크롬막 패턴(4a)을 도 8과 같이 패터닝하였다.

다음으로 도 9와 같이, 레지스트를 strip을 실시한 후 레지스트 코팅을 실시하여 레지스트막(9)의 형성을 실시하였다.

다음으로 도 10을 참조하여, 노광공정 및 현상 공정을 통해 레지스트 패턴(9a)의 형성을 실시하였다.

도 11과 같이, 초산, 제1 염화철, 질산 용액 중에서 선택된 용액을 60초간 에칭액의 온도 50도 유지하고 이 에칭액에 의해 wet에칭을 실시하여 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 ITO막을 패터닝 하여 ITO 패턴(3a)을 형성한 후, 도 12를 참조하여, 염기성 용액에 60초간 dipping하므로써 레지스트 패턴을 박리시킴으로써 터치센서(200)를 제작할 수 있다.

이와 같이, 적어도 동일한 생산라인에서 전극에 필요한 구리막 및 패터닝을 위한 레지스트를 공정을 진행하므로써 품질이 양호한 멀티 레이어 블랭크 터치를 얻을 수 있었다. 또한, 이 멀티 레이어 블랭크 터치를 이용하여 터치센서 제작 시 생산성을 극대화시킬 수 있으며 양호한 품질을 얻을 수 있다.

1 : 투명기판
2 : 투명 박막
3 : ITO 박막
3a : ITO 박막 패턴
4 : 접착력층
4a : 접착력층 패턴
5 : 트레이스층
5a : 트레이스층 패턴
6 : 레지스트막
6a: 레지스트패턴
9 : 레지스트막
9a: 레지스트패턴
100 : 블랭크 터치
200 : 터치 센서

Claims (11)

1. 투명기판 상에 투명전도성막이 형성되고,
   투명전도성막 위에 투명 박막이 형성되고,
   투명박막 위에, 접착막이 형성되고,
   접착막 위에 트레이스막이 형성되고,
   트레이스막 위에 레지스트막이 형성된 것을 특징으로 하는 블랭크 터치
   
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 투명기판은 투과율이 반사율보다 높은 기판을 포함하는 알루미노실리케이트글라스, 알루미노보로실리케이트 글라스, 불화칼슘, 불화마그네슘, 실리콘 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 블랭크 터치
   
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 투명전도성막은 ITO, ATO, IZO, CNT, Graphine, 전도성 폴리머 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 블랭크 터치
   
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 접착력막은 Cr과 같은 전이금속이 선택된 1종 이상의 금속이 단층 또는 다층구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 블랭크 터치
   
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 트레이스막은 전도성이 우수한 Cu와 같은 전이금속이 선택된 1종이상의 금속이 단층 또는 다층 구조로 형성되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 터치
   
   
6. 제 1항 내지 제 5 항에 있어서,
   상기 투명전도상막, 투명박막, 접착력, 트레이스막은 CVD, PVD, IBD, Evaporation, Ink Jet 프린팅 중에서 선택된 1종의 방법을 통해서 형성되는 것을 특징으로 하는 블랭크 터치
   
   
7. 제 1항 내지 제 5 항에 있어서,
   상기 투명전도상막, 투명박막, 접착력, 트레이스막에 있어서 Particle 및 접착력 향상을 목적으로 위해 Heating, UV, Plasma, Oven, IR장치 등을 통해 표면처리를 실시하는 것으로 특징으로 하는 블랭크 터치
   
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 레지스트막은 스캔, 스프레이, 스핀, Ink Jet 프린팅방법중에서 선택된 1종의 방법을 통해 형서되는 것을 특징으로 하는 블랭크 터치
   
   
9. 제 1항 내지 제 8 항에 있어서,
   상기 블랭크 터치를 제조하기 위한 터치 블랭크 제조 방법
   
   
10. 제 1항 내지 제 8 항에 있어서,
    상기 블랭크 터치를 통해 제조된 터치 센서
    
    
11. 제 1항 내지 제 8 항에 있어서,
    상기 블랭크 터치를 통해 제조된 터치 센서를 제조하는 제조 방법
    
    

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