WO2016080738A1 - 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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WO2016080738A1
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touch sensor
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insulating layer
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최용석
유병묵
윤주인
박승준
박민혁
박성환
윤억근
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동우 화인켐 주식회사
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    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/7806—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices involving the separation of the active layers from a substrate

Definitions

  • an inorganic peeling material such as an organic peeling material such as a silicone resin or a fluororesin, a diamond like carbon thin film (DLC) thin film or a zirconium oxide thin film is applied to the surface of the substrate.
  • DLC diamond like carbon thin film
  • the insulating layer is formed on the sensing electrode to expose the pad electrode.
  • the elastic modulus difference at 25 °C of the protective layer and the insulating layer is characterized in that less than 100Mpa.
  • the base film is characterized in that any one of a polarizing plate, isotropic film, retardation film and a protective film.
  • the separation layer is formed on the carrier substrate first, characterized in that formed separately from the carrier substrate.
  • the separation layer is characterized in that the peel force with the carrier substrate is 1N / 25mm or less.
  • the carrier substrate is characterized in that the glass substrate.
  • the separation layer is characterized in that the polymer organic membrane.
  • the polymer organic film may include polyimide, polyvinyl alcohol, polyamic acid, polyamide, polyethylene, polystylene, polynorbornene ), Phenylmaleimide copolymer, polyazobenzene, polyphenylenephthalamide, polyester, polymethyl methacrylate, polyarylate, Cinnamate-based polymer, coumarin-based polymer, phthalimidine-based polymer, chalcone-based polymer, and aromatic acetylene-based polymer material do.
  • the step of attaching the base film is characterized in that the base film and the insulating layer is bonded by an adhesive.
  • the method of manufacturing the film touch sensor may include: attaching a base film on the insulating layer after the circuit board bonding step; And a carrier substrate removing step of separating the separation layer from the carrier substrate.
  • the method of manufacturing the film touch sensor includes a circuit board bonding step of bonding the pad electrode or the pad pattern layer and the circuit board after the insulating layer coating step; And a carrier substrate removing step of separating the separation layer from the carrier substrate.
  • a process of forming a separation layer on a carrier substrate is performed, and when the separation layer is separated from a carrier substrate, the separation layer is used as a wiring coating layer, thereby improving efficiency and productivity of the process.
  • 6a to 6b are cross-sectional views of a second embodiment of a method of manufacturing a film touch sensor according to the present invention.
  • the separation layer 20 may not be neatly separated upon separation from the carrier substrate, and the separation layer 20 may remain on the carrier substrate, and the separation layer 20 This is because cracks may occur in at least one of the protective layer 30, the electrode pattern layer 40, and the insulating layer 50.
  • the peeling force of the separation layer 20 is more preferably 0.1 N / 25 mm or less, and more preferably 0.1 N / 25 mm or less in terms of controllable curl generated in the film after peeling from the carrier substrate.
  • Curls do not cause problems in terms of film touch sensor functionality, but it is advantageous to generate less curl because it may lower the process efficiency in processes such as bonding and cutting processes.
  • An electrode pattern layer 40 is formed on the separation layer 20.
  • the separation layer 20 functions as a coating layer covering the electrode pattern layer 40 after separation from the carrier substrate or the electrode pattern layer 40. ) As a protective layer to protect against external contact.
  • the pad pattern layer may be formed of one or more materials selected from metals, metal nanowires, metal oxides, carbon nanotubes, graphene, conductive polymers, and conductive inks.
  • the electrode pattern layer 40 is a transparent conductive layer, and may be formed of one or more materials selected from metals, metal nanowires, metal oxides, carbon nanotubes, graphene, conductive polymers, and conductive inks.
  • the metal may be any one of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), molybdenum (Mo), aluminum, palladium, neodium, and silver-palladium-copper alloy (APC).
  • the metal nanowires may be any one of silver nanowires, copper nanowires, zirconium nanowires, and gold nanowires.
  • the electrode pattern layer may be included. More specifically, the electrode pattern layer may be formed by forming a transparent conductive layer of a metal or a metal oxide on the separation layer or the protective layer, and then further laminating the transparent conductive layer to form an electrode pattern, or one or more layers on the separation layer or the protective layer. After stacking the transparent conductive layer, the transparent conductive layer may be further formed of a metal or a metal oxide to form an electrode pattern. Specific examples of the laminated structure of the electrode pattern is as follows.
  • the electrode lamination structure includes a signal processing of a touch sensor, It may be changed in consideration of the resistance and is not limited to the above-described laminated structure.
  • the grid electrode structure may have a horizontal axis and a vertical axis.
  • the intersection of the horizontal and vertical electrodes may include a bridge electrode, or the horizontal and vertical electrode pattern layers may be formed to be electrically spaced apart from each other.
  • An insulating layer 50 is formed on the electrode pattern layer 40.
  • the insulating layer may serve to prevent corrosion of the electrode pattern and protect the surface of the electrode pattern.
  • the insulating layer 50 is preferably formed to a certain thickness to fill the gap between the electrode and the wiring. That is, the surface opposite to the surface in contact with the electrode pattern layer 40 is preferably formed flat so that the unevenness of the electrode is not exposed.
  • it is 300 Mpa or less, and, as for the difference of the elasticity modulus in 25 degreeC of the said protective layer 30 and the said insulating layer 50, it is more preferable that it is 100 Mpa or less. This is to suppress the occurrence of cracks due to the difference in stress resolving ability of each layer, the reason for the elastic modulus difference between the protective layer and the insulating layer to be less than 300MPa at 25 °C when the elastic modulus difference exceeds 300MPa, This is because cracks occur due to an imbalance in strain energy and ability to solve stress.
  • the circuit board may be a flexible printed circuit board (FPCB) as an example, and serves to electrically connect the touch control circuit and the film touch sensor of the present invention.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the separation layer An electrode pattern layer formed on the separation layer, the electrode pattern layer including a sensing electrode and a pad electrode formed at one end of the sensing electrode; An insulating layer formed on the electrode pattern layer and covering the electrode pattern layer; A base film directly formed on the insulating layer; Characterized in that it comprises a.
  • the protective film may be a film including an adhesive layer on at least one surface of a film made of a polymer resin, or a film having a self-adhesive property such as polypropylene, and may be used for protecting the touch sensor surface and improving processability.
  • the insulating layer 50 is formed on the sensing electrode SE of the electrode pattern layer 40.
  • the pad electrode PE is also made of a transparent conductive layer.
  • the pad pattern layer 70 may be formed on the pad electrode PE using a material of the material.
  • the pad pattern layer 70 may be omitted when the pad electrode PE is formed of a low resistance conductive material such as metal.
  • the circuit board 110 may be a flexible printed circuit board (FPCB) as an example, and serves to electrically connect the touch control circuit and the film touch sensor of the present invention.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the curing process for forming the separation layer 20 may be used by heat curing or UV curing alone, or a combination of thermosetting and UV curing.
  • the protective layer 30 is formed by applying an organic insulating layer on the separation layer 20 formed on the carrier substrate 10.
  • a liquid material that becomes an insulating layer is coated on the electrode pattern layer, and an insulating layer is formed through a coating film forming step.
  • the insulating layer coating may be performed by at least one of thermal curing, UV curing, thermal drying, vacuum drying, and the like, and is selected according to the characteristics of the insulating layer material.
  • the separation layer 20 on which an electrode is formed is separated from the carrier substrate 10 used to proceed the manufacturing process of the touch sensor.

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Abstract

본 발명은 캐리어 기판상에 분리층을 형성하여 공정을 진행하고, 투명 전도막 패턴상에 평탄화층 또는 접착층 또는 기재층으로 사용되는 절연층이 형성되는 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

필름 터치 센서 및 그의 제조 방법
본 발명은 필름 터치 센서에 관한 것으로, 구체적으로 캐리어 기판상에 공정을 진행하고, 전극 패턴이 형성되는 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
터치입력방식이 차세대 입력방식으로 각광받으면서 좀더 다양한 전자기기에 터치입력방식을 도입하려는 시도들이 이루어지고 있으며, 따라서 다양한 환경에 적용할 수 있고 정확한 터치인식이 가능한 터치 센서에 대한 연구개발도 활발히 이루어지고 있다.
예를 들어, 터치 방식의 디스플레이를 갖는 전자기기의 경우 초경량, 저전력을 달성하고 휴대성이 향상된 초박막의 유연성 디스플레이가 차세대 디스플레이로 주목받으면서 이러한 디스플레이에 적용 가능한 터치 센서의 개발이 요구되어 왔다.
유연성 디스플레이란 특성의 손실 없이 휘거나 구부리거나 말 수 있는 유연한 기판상에 제작된 디스플레이를 의미하며, 유연성 LCD, 유연성 OLED 및 전자종이와 같은 형태로 기술개발이 진행 중에 있다.
이러한 유연성 디스플레이에 터치입력방식을 적용하기 위해서는 휘어짐 및 복원력이 우수하고, 유연성 및 신축성이 뛰어난 터치 센서가 요구된다.
이와 같은 유연성 디스플레이 제조를 위한 필름 터치 센서에 관하여 투명 수지 기재 중에 매설된 배선을 포함하는 배선 기판이 제시되고 있다.
기판상에 금속배선을 형성하는 배선형성공정과, 상기 금속배선을 덮도록 투명 수지 용액을 도포 건조하여 투명 수지 기재를 형성하는 적층공정 및 상기 기판으로부터 투명 수지 기재를 박리시키는 박리공정을 포함하는 것이다.
이와 같은 제조 방법에서는 박리공정을 원활하게 수행하기 위하여, 실리콘 수지나 불소수지와 같은 유기 박리재, 다이아몬드 라이크 카본(Diamond Like Carbon, DLC) 박막, 산화 지르코늄 박막 등의 무기 박리재를 기판의 표면에 미리 형성시키는 방법을 사용한다.
그러나 무기 박리재를 이용하는 경우, 기판으로부터 기재 및 금속 배선을 박리시킬 때, 배선 및 기재의 박리가 원활하게 진행되지 않아 기판 표면에 금속 배선 및 기재의 일부가 잔류하는 문제가 있으며, 박리재로 사용된 유기 물질이 배선 및 기재의 표면에 묻어 나오는 문제가 있다.
즉, 박리재를 이용하더라도 배선기판의 금속배선을 기판으로부터 완벽하게 박리시킬 수 없는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-1191865호에서 제시되고 있는 방법은, 금속배선이 매립된 형태의 유연기판을 제조하는 단계에서 빛이나 용매에 의해 제거될 수 있는 희생층, 금속배선 및 고분자 물질(유연기판)을 기판상에 형성시킨 후, 빛이나 용매를 이용하여 희생층을 제거함으로써 금속배선 및 고분자 물질(유연기판)을 기판으로부터 박리시킨다.
하지만, 이와 같은 방법은 대형 사이즈에서의 희생층 제거 공정이 어렵고, 고온공정이 불가능하여 다양한 필름기재를 사용할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 유연성 디스플레이 제조의 문제를 해결하기 위한 것으로, 투명 도전층으로 이루어지는 전극 패턴층상에 평탄화층 또는 접착층 또는 기재층으로 사용되는 절연층이 형성되는 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 캐리어 기판상에 분리층을 형성하여 공정을 진행하고, 캐리어 기판과 분리되면 분리층이 배선 피복층으로 사용되도록 하는 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 캐리어 기판상에서 터치 센서를 구현하므로 필름 기재상에서 직접 터치 센서를 구현하는 공정에서는 불가능한 고정세, 내열성을 확보하고, 필름 기재를 다변화할 수 있도록 한 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 캐리어 기판상에 박리력과 두께가 제어된 분리층을 형성하여 공정을 진행하고, 캐리어 기판과의 분리 이후에도 분리층을 제거하지 않아 별도의 분리층 제거 공정이 없는 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 분리층과 절연층 사이에 탄성율이 제어된 보호층을 추가로 형성하여 각 층의 스트레스 해소능력 차이에 의한 크랙 발생을 억제할 수 있도록 한 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 캐리어 기판상에 분리층을 형성하여 터치 센서 형성공정을 진행하고, 캐리어 기판과 분리한 이후 또는 분리 이전에 절연층의 오픈 영역을 통하여 회로 기판을 부착할 수 있도록 한 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 필름 터치 센서는 분리층;상기 분리층 상에 형성되되, 센싱 전극 및 상기 센싱 전극의 일단에 형성되는 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층;상기 전극 패턴층 상부에 형성되며 상기 전극 패턴층을 덮도록 형성되는 절연층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 절연층은 상기 패드 전극이 노출되도록 상기 센싱 전극 상부에 형성되는 것이다.
그리고 상기 필름 터치 센서는 상기 분리층과 상기 전극 패턴층 사이에 형성되는 보호층을 더 포함하는 것이다.
그리고 상기 보호층과 상기 절연층의 25℃에서의 탄성율차가 300Mpa 이하인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 보호층과 상기 절연층의 25℃에서의 탄성율차가 100Mpa 이하인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 절연층은 상기 전극 패턴층의 센싱 전극을 덮도록 형성되며, 상기 센싱 전극과 접하는 면의 반대편 표면이 평탄한 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 절연층은 경화성 프리폴리머, 경화성 폴리머 및 가소성 폴리머에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성된 것이다.
그리고 상기 절연층은 필름화 가능한 바니쉬(varnish) 타입의 재료로 형성된 것이다.
그리고 상기 바니쉬(varnish) 타입의 재료는, 폴리실리콘계, 폴리이미드계 및 폴리우레탄계 물질로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 것이다.
그리고 상기 절연층은 접착층인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 접착층은 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리우레탄, 에폭시, 실리콘 및 아크릴로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 것이다.
그리고 상기 필름 터치 센서는 상기 절연층의 상부에 형성되는 기재필름을 더 포함하는 것이다.
그리고 상기 절연층과 상기 기재필름 사이에 형성되는 접착층을 더 포함하는 것이다.
그리고 상기 접착층은 점착제 또는 접착제로 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 기재필름은 편광판, 등방성필름, 위상차필름 및 보호필름 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 전극 패턴층은 투명 도전층인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 투명 도전층은, 금속, 금속나노와이어, 금속산화물, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 및 도전성 잉크에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성된 것이다.
그리고 상기 전극 패턴층은 브릿지 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 전극 패턴층은 2층 이상의 도전층인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 전극 패턴층은 금속 또는 금속산화물로 형성된 전극 패턴층을 적어도 1층 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 전극 패턴층은 금속산화물로 형성된 제 1 전극층 및 금속나노와이어 또는 금속으로 형성된 제 2 전극층이 적층된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 분리층은, 먼저 캐리어 기판상에 형성된 후 상기 캐리어 기판과 분리되어 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 분리층은, 상기 캐리어 기판과의 박리력이 1N/25mm 이하인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 분리층은, 상기 캐리어 기판과의 박리력이 0.1N/25mm 이하인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 분리층은 캐리어 기판과 박리 후의 표면에너지가 30 내지 70 mN/m인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 분리층과 상기 캐리어 기판과의 표면에너지 차이가 10 mN/m 이상인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 캐리어 기판은 글라스 기판인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 분리층은 고분자 유기막인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 고분자 유기막은, 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol), 폴리아믹산(polyamic acid), 폴리아미드(polyamide), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스타일렌(polystylene), 폴리노보넨(polynorbornene), 페닐말레이미드 공중합체(phenylmaleimide copolymer), 폴리아조벤젠(polyazobenzene), 폴리페닐렌프탈아미드(polyphenylenephthalamide), 폴리에스테르(polyester), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리아릴레이트(polyarylate), 신나메이트(cinnamate)계 고분자, 쿠마린(coumarin)계 고분자, 프탈리미딘(phthalimidine)계 고분자, 칼콘(chalcone)계 고분자 및 방향족 아세틸렌계 고분자 물질로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 분리층의 두께는 10 내지 1000nm인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 분리층의 두께는 50 내지 500nm인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 필름 터치 센서는 상기 패드 전극과 전기적으로 접속되는 회로기판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 필름 터치 센서는 상기 패드 전극의 상부에 형성되는 패드 패턴층을 더 포함하고, 상기 패드 패턴층이 노출되도록 상기 센싱 전극 상부에 형성되는 절연층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 패드 패턴층은 금속, 금속나노와이어, 금속산화물, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 및 도전성 잉크에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 패드 패턴층은 2층 이상의 도전층인 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 필름 터치 센서의 제조 방법은 캐리어 기판상에 분리층을 도포하는 분리층 도포단계;상기 분리층이 경화되는 분리층 경화단계;상기 분리층의 상부에 센싱 전극과 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층을 형성하는 전극 패턴층 형성단계;상기 전극 패턴층을 덮도록 절연층을 도포하는 절연층 도포단계; 및 상기 절연층이 도막화되는 절연층 도막화단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 분리층 경화단계 이후에 상기 분리층의 상부에 보호층을 형성하는 보호층 형성단계;를 더 포함하고, 상기 전극 패턴층 형성단계는 상기 보호층의 상부에 전극 패턴층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 보호층 형성단계 이후에 상기 패드 전극이 형성될 부분에 해당하는 영역의 상기 보호층을 일부 제거하여 분리층이 노출되도록 하는 보호층 일부 제거단계;를 더 포함하는 것이다.
그리고 상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 절연층 도막화 단계 이후에 상기 절연층 중 회로 기판과 접속되는 부분의 절연층을 제거하는 절연층 일부 제거단계;를 더 포함하는 것이다.
그리고 상기 분리층 경화단계는 열경화 및 UV경화에서 선택되는 적어도 한가지 방법으로 수행되는 것이다.
그리고 상기 절연층 도막화단계는 열경화, UV경화, 열건조 및 진공건조에서 선택되는 적어도 한가지 방법으로 수행되는 것이다.
그리고 상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 절연층상에 기재필름을 부착하는 기재필름 부착단계;를 더 포함하는 것이다.
그리고 상기 기재필름 부착단계는 상기 기재필름이 상기 절연층과 직접 접합되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 기재필름 부착단계는 상기 기재필름과 상기 절연층이 접착제에 의해 접합되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 기재필름 부착단계는 상기 기재필름과 상기 절연층이 점착제에 의해 접합되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 절연층 도포 단계는 상기 패드 전극이 노출되도록 센싱 전극만을 덮도록 절연층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 절연층 도막화 단계 이후에 상기 패드 전극의 상부에 패드 패턴층을 형성하는 패드 패턴층 형성단계;를 더 포함하는 것이다.
그리고 상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 기재 필름 부착단계 이후에,상기 패드 전극 또는 패드 패턴층과 회로 기판을 접합하는 회로 기판 접합단계; 및 상기 회로 기판 접합단계 이후에 상기 캐리어 기판으로부터 상기 분리층을 분리하는 캐리어 기판 제거단계;를 더 포함하는 것이다.
그리고 상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 기재 필름 부착단계 이후에, 상기 캐리어 기판으로부터 상기 분리층을 분리하는 캐리어 기판 제거단계; 및 상기 캐리어 기판 제거단계 이후에 상기 패드 전극 또는 패드 패턴층과 회로 기판을 접합하는 회로 기판 접합단계;를 더 포함하는 것이다.
그리고 상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 절연층 도막화단계 이후에 상기 패드 전극 또는 패드 패턴층과 회로 기판을 접합하는 회로 기판 접합단계;를 더 포함하는 것이다.
그리고 상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 회로 기판 접합단계 이후에, 상기 절연층상에 기재필름을 부착하는 기재필름 부착단계; 및 상기 캐리어 기판으로부터 상기 분리층을 분리하는 캐리어 기판 제거단계;를 더 포함하는 것이다.
그리고 상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 절연층 도막화단계 이후에,상기 패드 전극 또는 패드 패턴층과 회로 기판을 접합하는 회로 기판 접합단계; 및 상기 캐리어 기판으로부터 상기 분리층을 분리하는 캐리어 기판 제거단계;를 더 포함하는 것이다.
그리고 상기 캐리어 기판 제거단계는 리프트오프(Lift-off) 또는 필오프(Peel-off)의 방법을 이용하여 캐리어 기판으로부터 분리층을 분리하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 캐리어 기판 제거단계는, 상기 캐리어 기판으로부터 1N/25mm 이하의 힘으로 상기 분리층을 분리하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 캐리어 기판 제거단계는, 상기 캐리어 기판으로부터 0.1N/25mm 이하의 힘으로 상기 분리층을 분리하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 전극 패턴층 형성단계는, 투명 도전층으로 제 1 전극층을 형성하는 제 1 전극층 형성단계;상기 제 1 전극층을 패터닝하는 패터닝 단계를 포함하는 것이다.
그리고 상기 전극 패턴층 형성단계는, 브릿지 전극 형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 전극 패턴층 형성단계는, 상기 제 1 전극층 형성단계 이후에 상기 제 1 전극층의 상면에 금속나노와이어 또는 금속으로 제 2 전극층을 형성하는 제 2 전극층 형성단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1 전극층과 상기 제 2 전극층을 동시에 패터닝하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 패드 패턴층 형성단계는, 상기 패드 전극의 상부에 금속 도전층을 형성하는 제 1 단계;상기 금속 도전층을 패터닝하는 제 2 단계를 포함하는 것이다.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 필름 터치 센서의 제조 방법은 캐리어 기판상에 분리층을 형성하는 분리층 형성단계;상기 분리층의 상부에 센싱 전극과 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층을 형성하는 전극 패턴층 형성단계;상기 전극 패턴층의 상부에 절연층을 형성하는 절연층 형성단계;상기 절연층 중 상기 패드 전극의 상부에 형성된 절연층을 제거하는 절연층 일부 제거단계; 및 상기 절연층상에 기재필름을 부착하는 기재필름 부착단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 투명 전도막 패턴상에 평탄화층 또는 접착층 또는 기재층으로 사용되는 절연층을 형성하여 터치 센서 제조 공정의 효율성을 높일 수 있다.
둘째, 캐리어 기판상에 분리층을 형성하여 공정을 진행하고, 캐리어 기판과 분리되면 분리층이 배선 피복층으로 사용되도록 하여 공정의 효율성 및 생산성을 높일 수 있다.
셋째, 캐리어 기판상에서 터치 센서를 구현하기 위한 공정을 진행하여 고정세, 내열성을 확보하고, 필름 기재를 다변화할 수 있다.
넷째, 캐리어 기판과의 분리 이후에 별도의 분리층 제거 공정을 하지 않아 공정을 단순화하고 제거 공정에서 터치 센서 영역에 가해지는 문제를 해결할 수 있다.
다섯째, 분리층과 절연층 사이에 탄성율이 제어된 보호층을 추가로 형성하여 각 층의 스트레스 해소능력 차이에 의한 크랙 발생을 억제할 수 있다.
여섯째, 캐리어 기판과의 분리 이후에 필름 터치 센서에 발생하는 컬(Curl) 발생을 억제할 수 있다.
일곱째, 전극이 형성된 필름을 캐리어 기판으로부터 분리한 후 또는 분리 이전에 기재필름의 오픈 영역을 통하여 회로 기판을 부착하여 공정의 효율성을 높일 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 필름 터치 센서의 구조 단면도
도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 따른 필름 터치 센서 제조 방법의 제 1 실시예에 따른 공정 단면도
도 6a 내지 6b는 본 발명에 따른 필름 터치 센서 제조 방법의 제 2 실시예에 따른 공정 단면도
도 7a 내지 7b는 본 발명에 따른 필름 터치 센서 제조 방법의 제 3 실시예에 따른 공정 단면도
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 필름 터치 센서의 구조 단면도
도 9a 내지 도 9j는 본 발명에 따른 필름 터치 센서 제조 방법의 제 4 실시예에 따른 공정 단면도
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 필름 터치 센서 제조 방법의 제 5 실시예에 따른 공정 단면도
이하, 본 발명에 따른 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 필름 터치 센서의 구조 단면도이다.
그리고 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 필름 터치 센서의 구조 단면도이다.
본 발명은 캐리어 기판상에 분리층을 형성하고 터치 센서 형성 공정을 진행하고, 캐리어 기판과 분리되면 분리층이 배선 피복층으로 사용되도록 하여 필름 기재상에서 직접 터치 센서를 구현하는 공정에서는 불가능한 고정세, 내열성을 확보하고, 필름 기재를 다변화할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 캐리어 기판상에 분리층을 형성하여 터치 센서 형성 공정을 진행하고, 절연층을 형성하여 이후의 필름 접착을 위한 접착층으로 사용하거나, 기재(필름)층 또는 평탄화층으로 사용할 수 있도록 한 것이다. 평탄화층으로 사용되는 절연층은 전극 패턴의 부식을 막고 표면이 평탄화되어, 점착제 또는 접착제를 통한 필름 기재와의 접착시 미세기포 발생을 억제할 수 있도록 한다.
이를 위한 본 발명에 따른 필름 터치 센서의 일 실시예는 도 1에서와 같이, 분리층; 상기 분리층 상에 형성되되, 센싱 전극 및 상기 센싱 전극의 일단에 형성되는 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층; 상기 전극 패턴 상부에 형성되며 상기 전극 패턴층을 덮도록 형성되는 절연층; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 분리층(20)은 고분자 유기막으로, 예를 들면 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol), 폴리아믹산(polyamic acid), 폴리아미드(polyamide), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스타일렌(polystylene), 폴리노보넨(polynorbornene), 페닐말레이미드 공중합체(phenylmaleimide copolymer), 폴리아조벤젠(polyazobenzene), 폴리페닐렌프탈아미드(polyphenylenephthalamide), 폴리에스테르(polyester), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리아릴레이트(polyarylate), 신나메이트(cinnamate)계 고분자, 쿠마린(coumarin)계 고분자, 프탈리미딘(phthalimidine)계 고분자, 칼콘(chalcone)계 고분자 및 방향족 아세틸렌계 고분자 물질로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함한다.
분리층(20)은 캐리어 기판(10)상에 도포 후 그 상부에 전극 패턴층 등을 형성한 후에 최종적으로 캐리어 기판(10)으로부터 분리하게 된다.
그리고, 분리층(20)의 박리력은 1N/25mm 이하인 것이 바람직하며, 0.1N/25mm 이하인 것이 보다 바람직하다. 즉, 분리층(20)과 캐리어 기판(10)의 분리시에 가해지는 물리적 힘이 1N/25mm, 특히 0.1N/25mm을 넘지 않도록 하는 물질로 분리층(20)이 형성되는 것이 바람직하다.
분리층의(20)의 박리력이 1N/25mm 초과인 경우에는 캐리어 기판과의 분리시 깔끔하게 분리되지 않아, 분리층(20)이 캐리어 기판상에 잔존할 가능성이 있으며, 또한 분리층(20), 보호층(30), 전극 패턴층(40), 절연층(50) 중 한 곳 이상에서 크랙이 생길 가능성도 있기 때문이다.
특히, 분리층의(20) 박리력은 0.1N/25mm 이하인 것이 보다 바람직한데, 0.1N/25mm 이하인 경우에는 캐리어 기판으로부터 박리 후에 필름에 발생하는 컬(curl)이 제어 가능하다는 측면에서 보다 바람직하다. 컬(curl)은 필름 터치 센서 기능적 측면에서 문제를 주지 않지만, 접합 공정, 커팅 공정 등의 공정에서 공정효율성을 떨어뜨릴 수 있기 때문에 적게 발생하도록 하는 것이 유리하다.
여기서, 분리층(20)의 두께는 10 내지 1000nm가 바람직하고, 50 내지 500nm인 것이 보다 바람직하다. 분리층(20)의 두께가 10nm 미만이면 분리층 도포시의 균일성이 떨어져 전극 패턴 형성이 불균일하거나, 국부적으로 박리력이 상승하여 찢겨짐이 발생하거나, 캐리어 기판과 분리 후, 필름 터치 센서에 컬(curl)이 제어되지 않는 문제점이 있다. 그리고 두께가 1000nm를 초과하면 상기 박리력이 더 이상 낮아지지 않는 문제점이 있으며, 필름의 유연성이 저하되는 문제점이 있다.
분리층은 캐리어 기판과 박리 후의 표면에너지가 30 내지 70mN/m인 것이 바람직하며, 분리층과 캐리어 기판과의 표면에너지 차이는 10mN/m 이상인 것이 바람직하다. 분리층은 필름 터치 센서 제조 공정에서, 캐리어 기판과 박리될 때까지의 공정에서 캐리어 기판과 안정적으로 밀착되어야 하고, 캐리어 기판으로부터 박리시에는 필름 터치 센서의 찢김이나 컬이 발생하지 않도록 용이하게 박리되어야 한다. 분리층의 표면에너지를 30 내지 70mN/m이 되도록 하면 박리력 조절이 가능하고, 분리층과 인접하는 보호층 또는 전극 패턴층과의 밀착력이 확보되어 공정 효율이 향상된다. 또한 분리층과 캐리어 기판과의 표면에너지 차이가 10mN/m 이상일 경우 캐리어 기판으로부터 원활하게 박리되어 필름 터치 센서의 찢김이나 필름 터치 센서의 각 층에 발생할 수 있는 크랙을 방지할 수 있다.
분리층(20)의 상부에는 전극 패턴층(40)이 형성되는데, 상기 분리층(20)은 캐리어 기판으로부터 분리 후에는 전극 패턴층(40)을 피복하는 피복층의 기능을 하거나 전극 패턴층(40)을 외부의 접촉으로부터 보호하는 보호층의 기능을 하게 된다.
분리층(20)의 상부에는 다시 하나 이상의 보호층(30)이 더 형성될 수 있다. 분리층(20)만으로는 외부로부터의 접촉이나 충격에 대해 전극 패턴을 보호하기 힘들 수 있으므로, 하나 이상의 보호층(30)이 분리층(20)상에 형성될 수 있다.
보호층(30)은 유기절연막 또는 무기절연막중 적어도 하나를 포함하며, 코팅 및 경화의 방법 또는 증착을 통하여 형성될 수 있다.
보호층은 회로 접속을 위하여 패드 전극이 형성될 부분은 제거되거나 패드 전극이 형성될 부분은 제외하고 형성될 수 있다. 또한 패드 전극 하부에 패드 패턴층이 형성될 수도 있는데, 보호층은 패드 패턴층 형성을 위하여 분리층 상부를 전부 덮도록 도포하고 패터닝하거나, 패드 패턴층이 형성될 부분은 제외하고 도포하여 형성될 수 있다.
분리층(20) 또는 보호층(30)의 상부에는 전극 패턴층(40)이 형성된다. 전극 패턴층(40)은 터치 여부를 감지하는 센싱 전극 및 상기 센싱 전극의 일단에 형성되는 패드 전극을 포함하여 구성된다. 여기서, 센싱 전극은 터치를 감지하는 전극뿐 아니라, 그 전극에 연결된 배선 패턴을 포함할 수 있다.
패드 패턴층은 패드 전극의 상부 또는 하부에 형성될 수 있다. 패드 전극은 패드 패턴층을 통하여 회로 기판과 전기적으로 접속될 수 있으며, 회로 기판과 접속시 접촉저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 회로 기판이 절연층 방향에서 접합되는 경우, 패드 전극 상부에 패드 패턴층이 형성되고, 회로기판이 분리층 방향에서 접합되는 경우에는 패드 전극 하부에 패드 패턴층이 형성될 수 있다. 패드 전극이 회로 기판과 접속시 접촉저항이 충분히 낮은 경우 패드 패턴층은 생략될 수 있다.
패드 패턴층은 금속, 금속나노와이어, 금속산화물, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 및 도전성 잉크에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
전극 패턴층(40)은 투명 도전층으로, 금속, 금속나노와이어, 금속산화물, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 및 도전성 잉크에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
여기서, 금속은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄, 팔라듐, 네오듐, 은-팔라듐-구리합금(APC) 중 어느 하나가 될 수 있다.
그리고, 금속나노와이어는 은나노와이어, 구리나노와이어, 지르코늄나노와이어, 금나노와이어 중 어느 하나가 될 수 있다.
그리고, 금속산화물은 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO), 플로린틴옥사이드(FTO), 징크옥사이드(ZnO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO) 중 어느 하나가 될 수 있다.
또한 전극 패턴층(40)은 탄소나노튜브(CNT) 또는 그래핀 (graphene)을 포함하는 탄소(carbon)계 물질로 형성할 수도 있다.
상기 전도성 고분자는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 피닷(PEDOT) 및 폴리아닐린(polyaniline)을 포함하며, 이런 전도성 고분자로 형성될 수도 있다.
상기 도전성 잉크는 금속파우더와 경화성 고분자 바인더가 혼합된 잉크로, 이를 이용하여 전극을 형성할 수도 있다.
상기 전극 패턴층(40)은 전기 저항을 저감시키기 위해 경우에 따라서는 도 2와 같이 제 1 전극층(41) 및 제 2 전극층(42)의 형태로 2 이상의 도전층으로 이루어 질 수 있다.
전극 패턴층(40)은 일 실시예로 ITO, AgNW(은나노와이어), 메탈 메쉬로 1층으로 형성할 수 있으며, 2 이상의 층을 형성하는 경우에는 제 1 전극층(41)을 ITO와 같은 투명 금속산화물로 형성하고, 전기적 저항을 더 낮추기 위하여 ITO 전극층 상부에 금속이나 AgNW 등을 이용하여 제 2 전극층(42)을 형성할 수 있다.
전극 패턴층(40)의 전기 전도도 향상을 위하여 금속 또는 금속산화물로 이루어진 전극 패턴층을 적어도 1층 이상 포함하여 형성할 수 있다. 보다 상세하게는, 전극 패턴층은 분리층 또는 보호층상에 금속 또는 금속산화물로 투명 도전층을 형성한 후 추가로 투명 도전층을 적층하여 전극 패턴을 형성하거나, 분리층 또는 보호층상에 1층 이상의 투명 도전층을 적층한 후 추가로 금속 또는 금속산화물로 투명 도전층을 형성하여 전극 패턴을 형성할 수 있다. 상기 전극 패턴의 적층 구조의 구체적인 예는 다음과 같다. 분리층과 전극 패턴층 사이에 금속 또는 금속산화물 패턴층이 더 형성되는 구조, 전극 패턴층과 절연층 사이에 금속 또는 금속산화물 패턴층이 더 형성되는 구조, 보호층과 전극 패턴층 사이에 금속 또는 금속산화물 패턴층이 더 형성되는 구조일 수 있으며, 또한 투명 도전성 재료로 이루어지는 전극 패턴층을 1층 이상 더 포함할 수 있다.
적용 가능한 전극 패턴층(40)의 적층 구조의 구체적인 예는 다음과 같다.
금속산화물을 적층하고 그 상부에 은나노와이어를 적층하는 구조, 금속산화물을 적층하고 그 상부에 금속을 적층하는 구조, 금속산화물을 적층하고 그 상부에 메탈 메쉬 전극을 적층하는 구조, 은나노와이어를 적층하고 그 상부에 금속산화물을 적층하는 구조, 금속을 적층하고 그 상부에 금속산화물을 적층하는 구조, 메탈 메쉬 전극을 적층하고 그 상부에 금속산화물을 적층하는 구조, 금속산화물을 적층하고 그 상부에 은나노와이어를 적층하고 그 상부에 금속층을 더 적층하는 구조, 은나노와이어를 적층하고 그 상부에 금속산화물을 적층하고 그 상부에 금속층을 더 적층하는 구조 등이 있으며, 상기 전극 적층 구조는 터치 센서의 신호처리, 저항을 고려하여 변경할 수 있으며 상기 기재한 적층 구조에 제한되는 것은 아니다.
전극 패턴층은 제1 전극 패턴층과 제2 전극 패턴층 사이에 전기절연층이 형성될 수 있고, 전기 절연층을 패터닝하여 컨택홀을 형성하여 제 2 도전층을 브릿지 전극이 되도록 형성할 수도 있다.
또한, 전극 패턴층의 구조를 터치 센서 방식의 관점에서 설명하면 다음과 같다.
전극 패턴층의 패턴 구조는 정전용량 방식에 사용되는 전극 패턴구조가 바람직하며, 상호 정전용량 방식(mutual-capacitance) 또는 셀프 정전용량 방식(self-capacitance)이 적용될 수 있다.
상호 정전용량 방식(mutual-capacitance)일 경우, 가로축과 세로축의 격자 전극구조일 수 있다. 가로축과 세로축의 전극의 교차점에는 브릿지 전극을 포함할 수 있으며, 또는, 가로축 전극 패턴층과 세로축 전극 패턴층이 각각 형성되어 전기적으로 이격되는 형태일 수도 있다.
셀프 정전용량 방식(self-capacitance)일 경우, 각 지점의 한 개의 전극을 사용해 정전용량 변화를 읽어내는 방식의 전극층 구조일 수 있다.
전극 패턴층(40)의 상부에는 절연층(50)이 형성된다. 절연층은 전극 패턴의 부식을 막고 전극 패턴의 표면을 보호하는 역할을 할 수 있다. 절연층(50)은 전극이나 배선의 틈 사이를 메우고 일정한 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 전극 패턴층(40)과 접하는 면의 반대편 표면은 전극의 요철이 드러나지 않도록 평탄하게 형성하는 것이 바람직하다.
상기 보호층(30)과 상기 절연층(50)의 25℃에서의 탄성율 차는 300MPa 이하인 것이 바람직하고, 100Mpa 이하인 것이 보다 바람직하다. 이는 각 층의 스트레스 해소능력 차이에 의한 크랙 발생을 억제하기 위한 것으로, 상기 보호층과 상기 절연층의 탄성율차를 25℃에서 300MPa 이하가 되도록 하는 이유는 탄성율 차이가 300MPa을 초과하면, 두 층간의 변형에너지 및 스트레스 해소능력에 불균형이 발생하여 크랙이 발생하기 때문이다.
또한, 25℃에서의 탄성율 차이를 측정하는 이유는 사용자가 사용하는 환경에서 크랙이 발생하지 않아야 하기 때문이다.
절연층은 보호층과의 탄성율 차이가 300Mpa 이하가 되는 것을 만족하는 유기절연물질이면 특별히 제한되지 않으나, 절연층은 열경화성 또는 UV경화성 유기고분자인 것이 바람직하다. 절연층은 에폭시 화합물, 아크릴 화합물, 멜라민 화합물 등 물질에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
또한, 절연층은 재료 형태의 관점에서, 경화성 프리폴리머, 경화성 폴리머 및 가소성 폴리머에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
절연층(50)은 그 자체가 기재필름의 역할을 할 수 있다. 이 경우 필름화 가능한 바니쉬(varnish) 타입의 재료로 이루어진 것이 바람직하며, 바니쉬타입의 재료는 폴리다이메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane), 폴리오가노실록산(POS: polyorganosiloxane) 등의 폴리실리콘계 또는 폴리이미드계 또는 스판덱스 등의 폴리우레탄계 등 물질에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 필름 터치 센서는 패드 전극이 회로기판과 전기적으로 접속될 수 있다.
회로 기판은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)을 일례로 들 수가 있으며, 터치 제어 회로와 본 발명의 필름 터치 센서를 전기적으로 접속시키는 기능을 한다.
회로 기판의 일단에는 패드 전극과 대응하는 전극이 형성되어 있으며, 도전성 접착제에 의해 패드 전극과 회로기판이 전기적으로 접속될 수 있다. 또한 상기 필름 터치 센서는 패드 전극 상부의 오픈된 영역을 통해 회로 기판과 접속되거나, 분리층을 통하여 회로 기판과 접속될 수 있다. 패드 전극의 상부 또는 하부에는 저항이 낮은 물질로 이루어진 패드 패턴층이 형성될 수 있고, 이 경우 회로 기판은 패드 패턴층을 통하여 패드 전극과 접속될 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 필름 터치 센서의 또 다른 실시예는 도 3에서와 같이, 분리층; 상기 분리층 상에 형성되되, 센싱 전극 및 상기 센싱 전극의 일단에 형성되는 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층; 상기 전극 패턴층 상부에 형성되며 상기 전극 패턴층을 덮도록 형성되는 절연층; 상기 절연층 상에 직접 형성되는 기재필름; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
절연층(50)은 그 자체가 점착제나 접착제로 이루어진 접착층의 기능을 할 수 있다. 이 절연층은 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리우레탄, 에폭시, 실리콘 및 아크릴로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 또한 절연층(50)이 접착층의 기능을 할 경우, 절연층(50) 상부에 직접 기재필름(100)이 접합될 수도 있다.
여기서, 상기 기재필름(100)은 투명필름 또는 편광판이 될 수 있다.
투명필름은 투명성, 기계적 강도, 열안정성이 우수한 필름이 사용될 수 있으며, 구체적인 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 이용할 수도 있다. 이와 같은 투명 필름의 두께는 적절히 결정할 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성, 박층성 등의 점에서 1 ∼ 500㎛ 정도이다. 특히 1 ∼ 300㎛가 바람직하고, 5 ∼ 200㎛가 보다 바람직하다.
이러한 투명 필름은 적절한 1종 이상의 첨가제가 함유된 것일 수도 있다. 첨가제로는, 예컨대 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다. 상기 투명 필름은 필름의 일면 또는 양면에 하드코팅층, 반사방지층, 가스배리어층과 같은 다양한 기능성층을 포함하는 구조일 수 있으며, 기능성층은 전술한 것으로 한정되는 것은 아니며, 용도에 따라 다양한 기능성층을 포함할 수 있다.
또한, 필요에 따라 투명 필름은 표면 처리된 것일 수 있다. 이러한 표면 처리로는 플라즈마 처리, 코로나 처리, 프라이머 처리 등의 건식 처리, 검화 처리를 포함하는 알칼리 처리 등의 화학 처리 등을 들 수 있다.
또한, 투명필름은 등방성필름, 위상차필름 또는 보호필름(Protective Film)일 수 있다.
등방성필름일 경우 면내 위상차(Ro, Ro=[(nx-ny)×d], nx, ny는 필름 평면 내의 주굴절률, nz는 필름 두께 방향의 굴절률, d는 필름 두께이다)가 40nm 이하이고, 15nm 이하가 바람직하며, 두께방향 위상차(Rth, Rth=[(nx+ny)/2-nz]×d ) 가 -90nm ∼ +75nm 이며, 바람직하게는 -80nm ∼ +60nm, 특히 -70nm ∼ +45nm 가 바람직하다.
위상차필름은 고분자필름의 일축 연신, 이축 연신, 고분자코팅, 액정코팅의 방법으로 제조된 필름이며, 일반적으로 디스플레이의 시야각보상, 색감개선, 빛샘개선, 색미조절 등의 광학특성 향상 및 조절을 위하여 사용된다.
위상차필름의 종류에는 1/2 이나 1/4 등의 파장판, 양의 C플레이트, 음의 C플레이트, 양의 A플레이트, 음의 A플레이트, 이축성 파장판을 포함한다.
보호필름은 고분자수지로 이루어진 필름의 적어도 일면에 점착층을 포함하는 필름이거나 폴리프로필렌 등의 자가점착성을 가진 필름일 수 있으며, 터치 센서 표면의 보호, 공정성 개선을 위하여 사용될 수 있다.
편광판은 표시 패널에 사용되는 공지의 것이 사용될 수 있다.
구체적으로는 폴리비닐알코올 필름을 연신하여 요오드나 이색성 색소를 염색한 편광자의 적어도 일면에 보호층을 설치하여 이루어진 것, 액정을 배향하여 편광자의 성능을 갖도록 하여 만든 것, 투명필름에 폴리비닐알코올 등의 배향성 수지를 코팅하고 이것을 연신 및 염색하여 만든 것을 들 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 본 발명에 따른 필름 터치 센서의 또 다른 실시예는 도 4에서와 같이, 분리층; 상기 분리층 상에 형성되되, 센싱 전극 및 상기 센싱 전극의 일단에 형성되는 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층; 상기 전극 패턴층 상부에 형성되며 상기 전극 패턴층을 덮도록 형성되는 절연층; 상기 절연층 상에 형성되는 접착층; 상기 접착층 상에 형성되는 기재필름; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
절연층(50)의 상부에 기재필름을 더 포함할 수 있다. 이 경우 절연층(50)과 기재필름(100)사이에 별도의 접착층(60)을 형성하여 이에 의해 접합될 수 있다. 접착층(60)은 점착제 또는 접착제로 형성되며, 열경화형이나 UV경화형 모두 가능하다.
기재필름(100)의 접합에 사용되는 접착제나 점착제는 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리우레탄, 에폭시, 실리콘, 아크릴계 물질인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 필름 터치 센서의 구조를 도 8을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 필름 터치 센서는 캐리어 기판상에 분리층을 형성하여 터치 센서 형성공정을 진행하고, 캐리어 기판과 분리한 이후 또는 분리 이전에 절연층의 오픈 영역을 통하여 회로 기판을 부착하여 공정의 효율성을 높일 수 있도록 한 것이다.
이를 위한 본 발명에 따른 필름 터치 센서는 도 8에서와 같이, 분리층; 상기 분리층상에 형성되되, 센싱 전극 및 상기 센싱 전극의 일단에 형성되는 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층; 상기 패드 전극이 노출되도록 상기 센싱 전극 상부에 형성되는 절연층; 상기 절연층의 상부에 형성되는 기재필름;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
전극 패턴층(40) 중 센싱 전극(SE)의 상부에는 절연층(50)이 형성된다.
절연층(50)은 패드 전극(PE)이나 패드 패턴층(70)이 회로 기판(110)과 접속되는 공간을 제공하기 위해 패드 전극(PE) 부분은 덮지 않고, 외부로 노출되도록 센싱 전극(SE)만을 덮도록 형성된다.
여기서, 패드 전극(PE)이 노출되도록 절연층(50)을 형성하는 방법은, 절연층이 전극 패턴층 상부를 전부 덮도록 도포하고 패터닝 등의 방법으로 절연층을 일부 제거하여 형성하는 방법 또는 절연층을 패드 전극(PE)이 노출되도록 패드 전극(PE)영역은 제외하고 도포하여 형성하는 방법이 있다.
여기서, 절연층(50)은 전극이나 배선의 틈 사이를 메우고 일정한 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 센싱 전극(SE)과 접하는 면의 반대편 표면은 기재필름(100)접착을 위하여 전극의 요철이 드러나지 않도록 평탄하게 형성하는 것이 바람직하다.
패드 전극(PE)은 필름 터치 센서 패널의 외곽부에 주로 형성되며, 센싱 전극(SE)과 전기적으로 연결되어 있으며, 회로 기판(110)과 전기적으로 연결되는 부분이다.
이 패드 전극(PE)은 앞서 설명한 바와 같이 센싱 전극(SE)과 동시에 형성되어 전극 패턴층(40)을 구성하기 때문에, 역시 투명 도전층으로 이루어지는데, 보다 저항값을 낮추기 위하여 금속 또는 금속산화물 등의 재질을 이용하여 패드 전극(PE)의 상부에 패드 패턴층(70)이 형성될 수 있다. 패드 패턴층(70)은 패드 전극(PE)이 금속 등의 낮은 저항의 도전성재료로 형성될 경우 생략될 수도 있다.
패드 패턴층(70)은 금속, 금속나노와이어, 금속산화물, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 및 도전성 잉크에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
패드 패턴층(70) 역시 둘 이상의 도전층이 적층된 적층 구조를 가질 수 있다.
패드 패턴층(70)의 구체적인 적층 구조의 예는 다음과 같다. 금속산화물이 적층되고 그 상부에 금속이 적층되는 구조, 금속이 적층되고 그 상부에 금속산화물이 적층되는 구조, 금속이 적층되고 그 상부에 금속산화물이 적층되고 그 상부에 금속이 더 적층되는 구조, 금속산화물이 적층되고 그 상부에 금속이 적층되고 그 상부에 금속산화물이 더 적층되는 구조 등을 들 수 있다.
절연층(50)이나 접착층(60)의 상부에는 기재필름(100)이 부착된다.
기재필름(100)은 패드 전극(PE)이 노출되도록 패드 전극(PE)이 형성된 부분이 오픈된 형태이거나, 패드 전극(PE)을 덮는 형태를 가진다. 패드 전극(PE) 상부에 패드 패턴층(70)이 형성된 경우에도 마찬가지로, 기재필름은 패드 패턴층(PE)이 형성된 부분이 오픈된 형태이거나, 패드 패턴층(70)을 덮는 형태를 가진다.
회로 기판(110)은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)을 일례로 들 수가 있으며, 터치 제어 회로와 본 발명의 필름 터치 센서를 전기적으로 접속시키는 기능을 한다.
회로 기판(110)의 일단에는 패드 전극(PE)과 대응하는 전극이 형성되어 있으며, 도전성 접착제에 의해 기재필름의 오픈된 영역 또는 절연층의 오픈된 영역에서 패드 전극(PE)과 전기적으로 접속된다. 또한 패드 전극과 회로 기판의 접촉 저항을 줄이기 위하여 패드 패턴층(70)을 통하여 접속될 수 있다.
회로 기판을 패드 전극에 부착할 때 패드 패턴층을 통하여 부착하는 방법은 회로 기판과 패드 전극의 접촉 저항을 낮추기 위한 것으로 제조 공정 및 제품 사양에 따라 선택적으로 적용될 수 있다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 필름 터치 센서의 제조 공정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 따른 필름 터치 센서 제조 방법의 제 1 실시예에 따른 공정 단면도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이 먼저 캐리어 기판(10)상에 고분자 유기막을 도포하여 분리층(20)을 형성한다.
여기서 분리층을 도포하는 방법으로는 공지의 코팅 방법을 사용할 수 있다.
예를 들면, 스핀 코팅, 다이 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 스크린 코팅, 슬릿 코팅, 딥 코팅, 그라비아 코팅 등을 들 수 있다.
분리층(20)을 형성하기 위한 경화 공정은 열경화 또는 UV경화를 단독으로 사용하거나, 열경화 및 UV 경화를 조합하여 사용할 수 있다.
캐리어 기판(10)은 글라스 기판이 사용되는 것이 바람직하나, 글라스 기판으로 제한되지 않고 다른 기재도 캐리어 기판(10)으로 사용될 수 있다. 다만, 전극 형성시의 공정 온도를 견딜 수 있도록 고온에서도 변형이 되지 않는, 즉 평탄성을 유지할 수 있는 내열성을 가진 재료가 바람직하다.
이어, 도 5b에서와 같이, 캐리어 기판(10) 상에 형성된 분리층(20) 상에 유기 절연막을 도포하여 보호층(30)을 형성한다.
보호층(30)은, 회로 접속을 위한 패드 패턴층 형성을 위하여 패터닝 등의 방법으로 제거되거나, 패드 패턴층이 형성될 부분은 제외하고 도포할 수 있다. 그리고, 보호층이 형성되지 않은 부분에는 회로 기판과의 접속을 위한 패드 패턴층을 형성할 수 있는데, 본 실시예에서는 패드 패턴층이 없는 것을 설명한다.
그 다음 보호층(30) 상에 전극 패턴층을 형성하는데, 본 실시예에서는 전극 패턴층이 단일층의 적층구조로 된 것을 설명한다.
먼저, 도 5c와 같이 투명 도전층으로서, ITO 투명 전극층을 형성하고, 그 위에 감광성 레지스트(미도시)을 형성한다. 이후에 포토리소그래피 공정을 통하여 선택적으로 패터닝하여 도 5d와 같이 전극 패턴층(40)을 형성한다.
상기 투명 도전층은 CVD(Chemical Vapor Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등의 스퍼터링(Sputtering)공정, 스크린인쇄, 그라비아(Gravure)인쇄, 리버스오프셋(Reverse Offset), 잉크젯(Ink Jet) 등의 인쇄공정, 건식 또는 습식의 도금 공정을 이용하여 성막할 수 있으며, 스퍼터링공정으로 성막하는 경우에는 원하는 전극 패턴 형상을 갖는 마스크를 기재 위에 배치하고 스퍼터링공정을 실시하여 전극 패턴층을 형성할 수도 있다. 또한 상기의 성막방식으로 전면에 도전층을 형성하고 포토리소그래피 공법을 이용하여 전극 패턴을 형성할 수도 있다.
감광성 레지스트는 네가티브형(negative type) 감광성 레지스트 또는 포지티브형(positive type) 감광성 레지스트가 사용될 수 있으며, 패터닝과정을 마친 후 감광성 레지스트는 필요에 따라서 전극 패턴층(40)상에 잔존하여도 되고, 제거되어도 된다. 본 실시예에서는 포지티브형 감광성 레지스트를 사용하여, 패터닝과정을 마친 후 전극 패턴상에서 제거된 구조로 된 것을 설명한다.
다음으로, 도 5e와 같이 전극 패턴층(40)이 덮히도록 절연층(50)을 형성한다. 절연층(50)의 두께는 전극의 두께보다 같거나 더 두껍도록 하여 절연층의 상부면이 평탄한 형태를 가지도록 형성한다. 즉, 전극의 요철이 전사되지 않도록 적절한 점탄성을 가진 절연재료를 사용하여야 한다.
구체적으로 전극 패턴층 상부에 절연층이 되는 액상의 재료를 도포하고, 도막화단계를 통하여 절연층을 형성한다.
여기서 절연층을 도포하는 방법으로는 공지의 코팅 방법을 사용할 수 있다.
예를 들면, 스핀 코팅, 다이 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 스크린 코팅, 슬릿 코팅, 딥 코팅, 그라비아 코팅 등을 들 수 있다.
절연층 도막화는 열경화, UV경화, 열건조, 진공건조 등의 방법 중 적어도 한가지 방법으로 수행할 수 있으며, 절연층 재료의 특성에 따라 선택된다.
절연층은 그 자체로 지지체의 기능을 할 수 있다. 이 경우 절연층이 기재필름의 기능을 하므로 추가로 기재필름을 부착하지 않아도 된다. 절연층의 상부면이 평탄하지 않는 경우, 절연층이 요철로 인하여 기재필름의 역할이 불가능하다. 절연층 상부에 추가로 기재필름을 부착하는 경우 균일한 접합이 불가능하고 터치 센서의 성능이 저하되는 문제점이 발생한다.
여기서, 절연층(50)은 패드 전극이나 패드 패턴층이 회로 기판과 접속되는 공간을 제공하기 위해 패드 전극 부분은 덮지 않고, 외부로 노출되도록 센싱 전극만을 덮도록 형성될 수 있다.
패드 전극이 노출되도록 절연층(50)을 형성하는 방법은, 절연층이 전극 패턴층 상부를 전부 덮도록 도포하고 패터닝하여 형성하는 방법 또는 절연층을 패드 전극이 노출되도록 패드 전극영역은 제외하고 도포하여 형성하는 방법이 있다.
절연층 형성 후 패드 패턴층을 형성할 수도 있는데, 본 실시예에서는 패드 패턴층이 없는 구조를 설명한다.
다음으로, 도 5f 와 같이 터치 센서의 제조 공정을 진행하기 위하여 사용된 캐리어 기판(10)으로부터 전극이 형성된 분리층(20)을 분리한다.
본 발명에서는 상기 분리층(20)을 캐리어 기판(10)으로부터 박리하는 방법을 사용하여 분리한다.
박리하는 방법은 리프트오프(Lift-off) 또는 필오프(Peel-off)의 방법이 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
이 경우 박리시 가해지는 힘의 크기는 분리층의 박리력에 따라 달라질 수 있으나, 1N/25mm 이하가 바람직하며, 0.1N/25mm 이하가 보다 바람직하다. 박리력이 1N/25mm를 초과할 경우, 캐리어 기판으로부터 박리시에 필름 터치 센서가 찢어지는 문제가 발생할 수 있으며, 필름 터치 센서에 과도한 힘이 가해져 필름 터치 센서가 변형되어 디바이스의 기능을 하지 못할 수 있다.
다음으로, 필름 터치 센서와 회로 기판을 접합할 수 있는데, 이 때 도전성 접착제를 사용하여 회로 기판과 접합할 수 있다.
도전성 접착제는, 에폭시, 실리콘, 우레탄, 아크릴, 폴리이미드계 수지 등의 바인더에 은, 구리, 니켈, 카본, 알루미늄, 도금 등의 도전성 필러가 분산되어 있는 것을 말한다.
회로 기판은 캐리어 기판과 터치 센서를 분리하기 전 또는 분리한 후에 접합이 가능하다.
캐리어 기판과 분리하기 전에 회로 기판을 접합하는 경우에는, 절연층 도포단계, 절연층 도막화단계 및 기재필름 부착단계 중 적어도 하나의 단계에서 패드 전극의 일부가 노출되도록 적층구조를 형성하거나, 별도의 패터닝단계를 거쳐 패드 전극의 일부가 노출되도록 적층구조를 형성할 수 있다. 그리고 상기 노출된 패드 전극에 회로 기판을 접합하고 캐리어 기판과 분리한다. 패드 전극 상부에 패드 패턴층이 형성되는 경우는 상기 패드 패턴층에 회로 기판을 접합하고 기판을 분리한다.
캐리어 기판과 분리한 후에 회로 기판을 접합하는 경우에는, 분리층 방향에서 분리층을 관통하여 패드 전극과 접합할 수 있는데, 패드 전극 하부에는 패드 패턴층이 형성될 수 있고, 이 경우 회로 기판은 패드 패턴층을 통하여 패드 전극과 접속된다. 또한 회로 기판은 절연층 또는 기재필름방향에서 노출된 패드 전극 또는 패드 패턴층에 접합될 수 있다.
회로 기판이 패드 전극과 접속될 때 패드 패턴층을 통하여 접속하는 방법은 회로 기판과 패드 전극의 접촉 저항을 낮추기 위한 것으로 제조 공정 및 제품 사양에 따라 선택적으로 적용될 수 있다.
도 6a 내지 6b는 본 발명에 따른 필름 터치 센서의 제조 방법의 제 2 실시예에 따른 공정 단면도이다.
캐리어 기판(10)상에 분리층(20)을 형성하고, 보호층(30) 형성 후 전극 패턴층(40)과 절연층(50)을 형성하는 과정은 상기 실시예 1 과 실질적으로 동일하다.
다만, 본 발명의 제 2 실시예는 절연층(50)의 상부에 기재필름(100)을 부착할 수 있다. 절연층이 접착층의 기능을 포함하고 있어서 도 6a와 같이 절연층 상부에 직접 기재필름(100)을 접합하는 것이 특징이다.
이와 같이, 기재필름을 접합하는 단계에서 기재필름을 절연층에 부착하는 압력조건은, 필름에 가해지는 압력이 1 ~ 200Kg/cm2의 조건이고, 바람직하게는 10 ~ 100Kg/cm2의 조건이다.
그 후에 도 6b와 같이 분리층을 캐리어 기판(10)으로부터 박리하는 방법을 사용하여 분리한다. 그 후에 패드 전극 또는 패드 패턴층에 회로 기판을 접합한다.
도 7a 내지 7b는 본 발명에 따른 필름 터치 센서의 제조 방법의 제 3 실시예에 따른 공정 단면도이다.
본 발명의 제 3 실시예는 절연층(50)을 형성한 후에, 절연층(50)의 상부에 접착층(60)을 형성하여 기재필름(100)을 부착하는 것이다. 이 경우 접착층(60)은 기재필름(100)의 일면에 먼저 형성한 후에 기재필름을 부착할 수 있는데, NCF(Non Carrier Film)타입의 접착필름 또는 점착필름이 사용될 수 있다. 또한 절연층 상면에 접착층을 코팅하여 기재필름(100)을 부착할 수도 있는데, OCR(Optically Clear Resin)타입의 액상의 접착제를 도포하고 기재필름을 덮고 경화하여 부착할 수 있다.
도 7a와 같이, 절연층상에 접착층을 형성하여 기재필름을 접착한 적층 구조를 나타냈다.
다음으로, 도 7b와 같이 분리층을 캐리어 기판(10)으로부터 박리하는 방법을 사용하여 분리한다. 그 후에 패드 전극 또는 패드 패턴층에 회로 기판을 접합한다.
도 9a 내지 도 9j는 본 발명에 따른 필름 터치 센서 제조 방법의 제 4 실시예에 따른 공정 단면도이다.
도 9a에 도시된 바와 같이 먼저 캐리어 기판(10)상에 고분자 유기막을 코팅하여 분리층(20)을 형성한다.
이어, 도 9b에서와 같이, 캐리어 기판(10)상에 형성된 분리층(20)상에 유기 절연막을 코팅하여 보호층(30)을 형성한다.
그 다음 보호층(30) 상에 전극 패턴층을 형성하는데, 본 실시예에서는 전극 패턴층이 2층의 적층구조로 된 것을 설명한다.
먼저, 도 9c와 같이 제 1 전극층(41)으로서, ITO 투명 전극층을 형성하고, 그 위에 도 9d와 같이 AgNW의 제 2 전극층(42)을 형성한다.
상기와 같이 형성된 전극 패턴층(40)을 도 9e와 같이 제 1 전극층(41)과 제 2 전극층(42)을 동시에 선택적으로 패터닝하여 전극 패턴을 형성한다.
다음으로, 도 9f와 같이 패드 전극(PE)부위가 노출되도록 센싱 전극(SE) 부분만 절연층(50)으로 덮이도록 한다. 절연층(50)의 두께는 전극의 두께보다 같거나 더 두껍도록 하여 절연층의 상부면이 평탄한 형태를 가지도록 형성한다. 즉, 전극의 요철이 전사되지 않도록 적절한 점탄성을 가진 절연재료를 사용하여야 한다.
절연층의 상부면이 평탄하지 않는 경우 후에 기재필름(100)을 접착할 경우 불량이 발생할 수 있기 때문이다.
이 경우, 도 9g와 같이 센싱 전극(SE)뿐만 아니라, 패드 전극(PE)까지 모두 덮이도록 절연층(50)을 형성한 후, 패드 전극 상부만을 선택적으로 절연층을 제거하여 패드 전극(PE)부분이 노출되도록 후처리하여 제조할 수도 있다.
다음으로 도 9h와 같이, 절연층(50)이 형성되지 않은 패드 전극(PE) 상면에 금속, 기타 도전성 재료를 이용하여 패드 패턴층(70)을 형성한다. 이 경우 패드 패턴층(70)도 제 1 패드 패턴층(71) 및 제 2 패드 패턴층(72)의 적층 구조로 형성할 수도 있다. 예를 들면 제 1 패드 패턴층(71)은 구리, 제 2 패드 패턴층(72)은 금 등과 같이 전극 재료보다 전도성이 좋은 물질이 바람직하다.
다음으로, 절연층(50)의 상부에 접착층(60)이 일면에 형성된 기재필름(100)을 부착한다.
이 경우 접착층(60)을 절연층(50)에 먼저 형성한 후에 기재필름(100)을 부착할 수도 있다.
상기 접착층(60)은 점착제 또는 접착제를 절연층의 상면 또는 기재필름의 일면에 코팅을 하거나, NCF(Non Carrier Film)타입의 접착필름 또는 점착필름을 부착하여 형성할 수 있다.
이 때, 기재필름(100)은 절연층(50)과 마찬가지로 패드 패턴층(70)이 형성된 영역은 노출되도록 패드 패턴층(70) 영역이 오픈된 형태를 가질 수 있다.
여기서, 회로기판을 패드 패턴층에 부착한 후에 기재필름(100)을 부착하는 경우에는, 기재필름이 패드 패턴층을 덮는 형태이어도 된다.
그리고 도 9i에서와 같이, 상기 기재필름(100)의 오픈 영역을 통하여 패드 패턴층(70)에 회로 기판(110)을 부착한다. 이 때 도전성 접착제 등을 사용하여 회로 기판(110)을 부착할 수 있다.
도전성 접착제는 에폭시, 실리콘, 우레탄, 폴리이미드계 수지 등의 바인더에 은, 동, 니켈, 카본, 알루미늄, 도금 등의 도전성 필러가 분산되어 있는 것을 말한다.
이런 공정을 통해 패드 패턴층(70)과 회로 기판(110)이 전기적으로 연결된다.
다음으로, 도 9j와 같이 터치 센서의 제조 공정을 진행하기 위하여 사용된 캐리어 기판(10)으로부터 전극이 형성된 분리층(20)을 분리한다.
본 발명에서는 상기 분리층(20)을 캐리어 기판(10)으로부터 박리하는 방법을 사용하여 분리한다.
이 경우 박리시 가해지는 힘의 크기는 분리층의 박리력에 따라 달라질 수 있으나, 1N/25mm 이하가 바람직하다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 필름 터치 센서의 제조 방법의 제 5 실시예에 따른 공정 단면도이다.
캐리어 기판(10)상에 분리층(20)을 형성하고, 보호층(30) 형성 후 절연층(50)과 패드 패턴층(70)을 형성하는 과정은 상기 실시예 4와 실질적으로 동일하다.
다만, 본 발명의 제 5 실시예는 기재필름(100)을 부착하기 전에 패드 패턴층(70)과 회로 기판(110)을 전기적으로 접합하는 단계가 먼저 이루어진다.
그 후에 기재필름(100)이 접착층(60)을 매개로 부착되는 것이 특징이다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 회로 기판(110)을 부착하기 전에, 전극과 기재필름이 부착된 분리층(20)을 캐리어 기판(10)으로부터 분리하고, 분리가 이루어지고 난 후에 회로 기판(110)을 기재필름(100)의 오픈 영역을 통해 패드 패턴층(70)과 전기적으로 접합하는 것이다.
본 발명의 실시예에서 다 설명하진 않았지만, 각층을 적층하는 공정의 순서는 변경될 수 있다.
본 발명에 의해 제조된 필름 터치 센서는 표시 패널과의 접합시, 기재필름이 시인 측에 위치하도록 배치되어 사용이 가능하며, 반대로 표시 패널쪽에 부착이 되도록 배치될 수도 있다. 또한, 분리층이 다른 광학 필름, 예를 들면 편광판, 투명필름 등과 접합될 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법은 캐리어 기판상에서 터치 센서를 구현하므로 필름 기재상에서 직접 터치 센서를 구현하는 공정에서는 불가능한 고정세, 내열성을 확보하고, 필름 기재를 다변화할 수 있도록 한 것이다. 즉 내열성이 약한 기재필름도 전극 형성 후에 접합을 하게 되기 때문에 사용이 가능한 것이다.
또한, 캐리어 기판상에 형성되는 분리층을 제거하지 않고 캐리어 기판과 분리한 이후 또는 분리 이전에 패드 패턴층에 회로 기판을 부착하여 공정의 효율성을 높일 수 있다.
또한, 분리층과 절연층 사이에 탄성율이 제어된 보호층을 추가로 형성하여 스트레스 해소능력 차이에 의한 크랙 발생을 억제하며 필름 터치 센서의 컬(Curl)을 방지할 수 있도록 한 것이다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
10. 캐리어 기판 20. 분리층
30. 보호층 40. 전극 패턴층
41. 제 1 전극층 42. 제 2 전극층
50. 절연층 60. 접착층
70. 패드 패턴층 71. 제 1 패드 패턴층
72. 제 2 패드 패턴층 100. 기재필름
110. 회로 기판 SE. 센싱 전극
PE. 패드 전극

Claims (61)

  1. 분리층;
    상기 분리층 상에 형성되되, 센싱 전극 및 상기 센싱 전극의 일단에 형성되는 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층;
    상기 전극 패턴층 상부에 형성되며 상기 전극 패턴층을 덮도록 형성되는 절연층;
    을 포함하는 필름 터치 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 패드 전극이 노출되도록 상기 센싱 전극 상부에 형성되는 필름 터치 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서는 상기 분리층과 상기 전극 패턴층 사이에 형성되는 보호층을 더 포함하는 필름 터치 센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보호층과 상기 절연층의 25℃에서의 탄성율차가 300Mpa 이하인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 보호층과 상기 절연층의 25℃에서의 탄성율차가 100Mpa 이하인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 전극 패턴층의 센싱 전극을 덮도록 형성되며, 상기 센싱 전극과 접하는 면의 반대편 표면이 평탄한 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 절연층은 경화성 프리폴리머, 경화성 폴리머 및 가소성 폴리머에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성된 필름 터치 센서.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 절연층은 필름화 가능한 바니쉬(varnish) 타입의 재료로 형성된 필름 터치 센서.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 바니쉬(varnish) 타입의 재료는,
    폴리실리콘계, 폴리이미드계 및 폴리우레탄계 물질로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 필름 터치 센서.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 절연층은 접착층인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 접착층은 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리우레탄, 에폭시, 실리콘 및 아크릴로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 필름 터치 센서.
  12. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서는 상기 절연층의 상부에 형성되는 기재필름을 더 포함하는 필름 터치 센서.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 절연층과 상기 기재필름 사이에 형성되는 접착층을 더 포함하는 필름 터치 센서.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 접착층은 점착제 또는 접착제로 형성되는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 기재필름은 편광판, 등방성필름, 위상차필름 및 보호필름 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 패턴층은 투명 도전층인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 투명 도전층은,
    금속, 금속나노와이어, 금속산화물, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 및 도전성 잉크에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성된 필름 터치 센서.
  18. 제 1항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 전극 패턴층은 브릿지 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  19. 제 1 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 전극 패턴층은 2층 이상의 도전층인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  20. 제 1 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 전극 패턴층은 금속 또는 금속산화물로 형성된 전극 패턴층을 적어도 1층 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 전극 패턴층은 금속산화물로 형성된 제 1 전극층 및 금속나노와이어 또는 금속으로 형성된 제 2 전극층이 적층된 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리층은,
    먼저 캐리어 기판상에 형성된 후 상기 캐리어 기판과 분리되어 형성된 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 분리층은,
    상기 캐리어 기판과의 박리력이 1N/25mm 이하인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 분리층은,
    상기 캐리어 기판과의 박리력이 0.1N/25mm 이하인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 분리층은 캐리어 기판과 박리 후의 표면에너지가 30 내지 70 mN/m인 필름 터치 센서.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 분리층과 상기 캐리어 기판과의 표면에너지 차이가 10 mN/m 이상인 필름 터치 센서.
  27. 제 22 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판은 글라스 기판인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  28. 제 1 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 분리층은 고분자 유기막인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 고분자 유기막은,
    폴리이미드(polyimide), 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol), 폴리아믹산(polyamic acid), 폴리아미드(polyamide), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스타일렌(polystylene), 폴리노보넨(polynorbornene), 페닐말레이미드 공중합체(phenylmaleimide copolymer), 폴리아조벤젠(polyazobenzene), 폴리페닐렌프탈아미드(polyphenylenephthalamide), 폴리에스테르(polyester), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리아릴레이트(polyarylate), 신나메이트(cinnamate)계 고분자, 쿠마린(coumarin)계 고분자, 프탈리미딘(phthalimidine)계 고분자, 칼콘(chalcone)계 고분자 및 방향족 아세틸렌계 고분자 물질로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 필름 터치 센서.
  30. 제 1 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 분리층의 두께는 10 내지 1000nm인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  31. 제 1 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 분리층의 두께는 50 내지 500nm인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  32. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서는 상기 패드 전극과 전기적으로 접속되는 회로기판을 더 포함하는 필름 터치 센서.
  33. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서는 상기 패드 전극의 상부에 형성되는 패드 패턴층을 더 포함하고,
    상기 패드 패턴층이 노출되도록 상기 센싱 전극 상부에 형성되는 절연층을 포함하는 필름 터치 센서.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 패드 패턴층은 금속, 금속나노와이어, 금속산화물, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 및 도전성 잉크에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 패드 패턴층은 2층 이상의 도전층인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  36. 캐리어 기판상에 분리층을 도포하는 분리층 도포단계;
    상기 분리층이 경화되는 분리층 경화단계;
    상기 분리층의 상부에 센싱 전극과 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층을 형성하는 전극 패턴층 형성단계;
    상기 전극 패턴층을 덮도록 절연층을 도포하는 절연층 도포단계; 및
    상기 절연층이 도막화되는 절연층 도막화단계;
    를 포함하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 분리층 경화단계 이후에 상기 분리층의 상부에 보호층을 형성하는 보호층 형성단계;
    를 더 포함하고,
    상기 전극 패턴층 형성단계는 상기 보호층의 상부에 전극 패턴층을 형성하는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 보호층 형성단계 이후에 상기 패드 전극이 형성될 부분에 해당하는 영역의 상기 보호층을 일부 제거하여 분리층이 노출되도록 하는 보호층 일부 제거단계;
    를 더 포함하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  39. 제 36 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 절연층 도막화 단계 이후에 상기 절연층 중 회로 기판과 접속되는 부분의 절연층을 제거하는 절연층 일부 제거단계;
    를 더 포함하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  40. 제 36 항에 있어서,
    상기 분리층 경화단계는 열경화 및 UV경화에서 선택되는 적어도 한가지 방법으로 수행되는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  41. 제 36 항에 있어서,
    상기 절연층 도막화단계는 열경화, UV경화, 열건조 및 진공건조에서 선택되는 적어도 한가지 방법으로 수행되는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  42. 제 36 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 절연층상에 기재필름을 부착하는 기재필름 부착단계;
    를 더 포함하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 기재필름 부착단계는 상기 기재필름이 상기 절연층과 직접 접합되는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  44. 제 42 항에 있어서,
    상기 기재필름 부착단계는 상기 기재필름과 상기 절연층이 접착제에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  45. 제 42 항에 있어서,
    상기 기재필름 부착단계는 상기 기재필름과 상기 절연층이 점착제에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  46. 제 36 항에 있어서,
    상기 절연층 도포 단계는 상기 패드 전극이 노출되도록 센싱 전극만을 덮도록 절연층을 형성하는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 절연층 도막화 단계 이후에 상기 패드 전극의 상부에 패드 패턴층을 형성하는 패드 패턴층 형성단계;
    를 더 포함하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  48. 제 42 항 또는 제47항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 기재 필름 부착단계 이후에,
    상기 패드 전극 또는 패드 패턴층과 회로 기판을 접합하는 회로 기판 접합단계; 및
    상기 회로 기판 접합단계 이후에 상기 캐리어 기판으로부터 상기 분리층을 분리하는 캐리어 기판 제거단계;
    를 더 포함하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  49. 제 42 항 또는 제47항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 기재 필름 부착단계 이후에,
    상기 캐리어 기판으로부터 상기 분리층을 분리하는 캐리어 기판 제거단계; 및
    상기 캐리어 기판 제거단계 이후에 상기 패드 전극 또는 패드 패턴층과 회로 기판을 접합하는 회로 기판 접합단계;
    를 더 포함하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  50. 제 36 항 또는 제47항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 절연층 도막화단계 이후에 상기 패드 전극 또는 패드 패턴층과 회로 기판을 접합하는 회로 기판 접합단계;
    를 더 포함하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 회로 기판 접합단계 이후에,
    상기 절연층상에 기재필름을 부착하는 기재필름 부착단계; 및
    상기 캐리어 기판으로부터 상기 분리층을 분리하는 캐리어 기판 제거단계;
    를 더 포함하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  52. 제 36 항 또는 제47항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 절연층 도막화단계 이후에,
    상기 패드 전극 또는 패드 패턴층과 회로 기판을 접합하는 회로 기판 접합단계; 및
    상기 캐리어 기판으로부터 상기 분리층을 분리하는 캐리어 기판 제거단계;
    를 더 포함하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  53. 제 48 항, 제 49 항, 제 51 항 및 제 52 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판 제거단계는 리프트오프(Lift-off) 또는 필오프(Peel-off)의 방법을 이용하여 캐리어 기판으로부터 분리층을 분리하는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  54. 제 48 항, 제 49 항, 제 51 항 및 제 52 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판 제거단계는,
    상기 캐리어 기판으로부터 1N/25mm 이하의 힘으로 상기 분리층을 분리하는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  55. 제 48 항, 제 49 항, 제 51 항 및 제 52 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판 제거단계는,
    상기 캐리어 기판으로부터 0.1N/25mm 이하의 힘으로 상기 분리층을 분리하는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  56. 제 36 항 또는 제 37 항에 있어서,
    상기 전극 패턴층 형성단계는,
    투명 도전층으로 제 1 전극층을 형성하는 제 1 전극층 형성단계;
    상기 제 1 전극층을 패터닝하는 패터닝 단계를 포함하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  57. 제 36 항 또는 제 37 항에 있어서,
    상기 전극 패턴층 형성단계는,
    브릿지 전극 형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  58. 제 56 항에 있어서,
    상기 전극 패턴층 형성단계는,
    상기 제 1 전극층 형성단계 이후에 상기 제 1 전극층의 상면에 금속나노와이어 또는 금속으로 제 2 전극층을 형성하는 제 2 전극층 형성단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 제 1 전극층과 상기 제 2 전극층을 동시에 패터닝하는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  60. 제 47 항에 있어서,
    상기 패드 패턴층 형성단계는,
    상기 패드 전극의 상부에 금속 도전층을 형성하는 제 1 단계;
    상기 금속 도전층을 패터닝하는 제 2 단계를 포함하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  61. 캐리어 기판상에 분리층을 형성하는 분리층 형성단계;
    상기 분리층의 상부에 센싱 전극과 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층을 형성하는 전극 패턴층 형성단계;
    상기 전극 패턴층의 상부에 절연층을 형성하는 절연층 형성단계;
    상기 절연층 중 상기 패드 전극의 상부에 형성된 절연층을 제거하는 절연층 일부 제거단계; 및
    상기 절연층상에 기재필름을 부착하는 기재필름 부착단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
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