WO2016093557A1 - 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법 - Google Patents

필름 터치 센서 및 그의 제조 방법 Download PDF

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WO2016093557A1
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touch sensor
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separation layer
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유병묵
박성환
박용수
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동우 화인켐 주식회사
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    • G06F2203/04103—Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices

Definitions

  • the present invention relates to a film touch sensor, and more particularly, to a film touch sensor and a method of manufacturing the same, forming a separation layer on a carrier substrate to perform a process.
  • an ultra-thin flexible display that achieves ultra-light weight, low power and improved portability has been attracting attention as a next-generation display, and development of a touch sensor applicable to such a display has been required.
  • Flexible displays are displays made on flexible substrates that can bend, bend, or roll without loss of properties, and technology development is under way in the form of flexible LCDs, flexible OLEDs, and electronic paper.
  • a touch sensor having excellent bending and resilience and excellent flexibility and elasticity is required.
  • a wiring forming step of forming a metal wiring on the substrate a lamination step of forming a transparent resin substrate by coating and drying the transparent resin solution to cover the metal wiring, and a peeling step of peeling the transparent resin substrate from the substrate.
  • 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 method proposed in Korean Patent No. 10-1191865 includes a sacrificial layer, a metal wiring, and a metal layer, which may be removed by light or a solvent in the manufacturing of a flexible substrate having a metal wiring embedded therein. After the polymer material (flexible substrate) is formed on the substrate, the metal wiring and the polymer material (flexible substrate) are peeled off from the substrate by removing the sacrificial layer using light or a solvent.
  • the present invention is to solve the problems of the prior art flexible display manufacturing, forming a separation layer on the carrier substrate to proceed with the process, and when separated from the carrier substrate film touch sensor to be used as a wiring coating layer And a method for producing the same.
  • An object of the present invention is to provide a film touch sensor and a method of manufacturing the same, wherein an insulating layer used as a base layer is formed on a transparent conductive layer pattern.
  • the present invention provides a touch sensor and a method of manufacturing the same to ensure a high-definition, heat resistance, and to diversify the film substrate, which is impossible in the process of implementing the touch sensor directly on the film substrate because the touch sensor is implemented on the carrier substrate. There is a purpose.
  • An object of the present invention is to provide a film touch sensor and a method of manufacturing the same, in which a separation layer is formed on a carrier substrate, a touch sensor forming process is performed, and a circuit board can be attached after being separated from the carrier substrate.
  • An object of the present invention is to provide a film touch sensor and a method of manufacturing the same by forming a separation layer on a carrier substrate and proceeding the process, and not removing the separation layer even after separation from the carrier substrate. have.
  • Film touch sensor for achieving the above object is a 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; And an insulating layer formed on the electrode pattern layer and used as the base film layer. Characterized in that it comprises a.
  • the film touch sensor may further include a protective layer formed between the separation layer and the electrode pattern layer.
  • the insulating layer is characterized in that the elastic modulus difference at 25 °C with the protective layer is 300MPa or less.
  • the insulating layer is characterized in that the elastic modulus difference at 25 ° C. with the protective layer is 100 MPa or less.
  • the film touch sensor may further include a pad pattern layer formed under the pad electrode.
  • 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 pad pattern layer may be two or more conductive layers.
  • the insulating layer is formed to cover the electrode pattern layer, and the surface opposite to the surface contacting the electrode pattern layer is flat.
  • the tensile strength of the insulating layer is 1 to 30 MPa, and the elongation is 100 to 1000%.
  • the insulating layer may be formed of at least one material selected from a curable prepolymer, a curable polymer, and a plastic polymer.
  • the insulating layer may be formed of a filmable varnish-type material, and the varnish-type material may be at least one material selected from the group consisting of polysilicon, polyimide, and polyurethane-based materials. It may include.
  • the electrode pattern layer is characterized in that the transparent conductive layer.
  • the transparent conductive 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 may further include a bridge electrode.
  • the electrode pattern layer may be two or more conductive layers.
  • the separation layer is first formed on the carrier substrate, 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 separation layer is characterized in that the peel force with the carrier substrate is 0.1N / 25mm or less.
  • the separation layer is characterized in that the surface energy of the carrier substrate and the peeling after 30 to 70 mN / m.
  • the surface energy difference between the separation layer and the carrier substrate is characterized in that more than 10 mN / m.
  • the carrier substrate may be a glass substrate.
  • the separation layer is characterized in that the polymer organic membrane.
  • the polymer organic film may be formed of polyimide, polyvinyl alcohol, polyamic acid, polyamide, polyethylene, polystylene, polynorbornene, polynorbornene, phenylmaleimide copolymer, polyazobenzene, polyphenylenephthalamide, polyester, polymethyl methacrylate, polyarylate And at least one material selected from the group consisting of cinnamate-based polymers, coumarin-based polymers, phthalimidine-based polymers, chalcone-based polymers and aromatic acetylene-based polymer materials.
  • the thickness of the separation layer is characterized in that 10 to 1000nm.
  • the thickness of the separation layer is characterized in that 50 to 500nm.
  • the film touch sensor may further include a circuit board electrically connected to the pad electrode.
  • the circuit board may be electrically connected to the pad electrode through the separation layer.
  • the circuit board may be electrically connected to the pad electrode through the pad pattern layer.
  • the method for manufacturing a film touch sensor according to the present invention for achieving the above object comprises a separation layer forming step of forming a separation layer on a carrier substrate; An electrode pattern layer forming step of forming an electrode pattern layer including a sensing electrode and a pad electrode on the separation layer; An insulating layer forming step of forming an insulating layer used as a base film layer on the electrode pattern layer; And a carrier substrate removing step of separating the separation layer from the carrier substrate. It includes.
  • the method of manufacturing the film touch sensor includes a protective layer forming step of forming a protective layer on the separation layer after the separation layer forming step; Removing a portion of the protective layer to expose a separation layer by partially removing the protective layer in a region corresponding to the portion where the pad electrode is to be formed;
  • the electrode pattern layer forming step may further include forming an electrode pattern layer on the protective layer and the exposed separation layer.
  • the manufacturing method of the film touch sensor includes a protective layer forming step of forming a protective layer on top of the separation layer after the separation layer forming step; Further, wherein the protective layer forming step is formed so that the separation layer of the region where the pad electrode is to be formed is partially exposed, the electrode pattern layer forming step of forming an electrode pattern layer on the protective layer and the exposed separation layer It is characterized by.
  • the method of manufacturing the film touch sensor includes: forming a pad pattern layer in advance on a portion where the pad electrode is to be formed; It may further include.
  • the carrier substrate removing step is characterized in that the separation layer is separated from the carrier substrate by using a lift-off or peel-off method.
  • the removing of the carrier substrate is characterized in that to separate the separation layer with a force of less than 1N / 25mm from the carrier substrate.
  • the method of manufacturing the film touch sensor includes: a circuit board bonding step of bonding a circuit board to the pad electrode after the carrier substrate removing step; It may further include.
  • the manufacturing method of the film touch sensor may include a circuit board bonding step of bonding a circuit board to the pad pattern layer after the carrier substrate removing step; It may further include.
  • Such a film touch sensor and a manufacturing method thereof according to the present invention has the following effects.
  • 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 may be used as a wiring coating layer, thereby improving efficiency and productivity of the process.
  • the process for implementing the touch sensor on the carrier substrate to secure a high definition, heat resistance it is possible to diversify the film substrate.
  • the pad pattern layer may be formed of one layer or a plurality of laminates of metals or metal oxides on the separation layer, thereby effectively reducing contact resistance with the circuit board and increasing process stability.
  • the circuit board may be attached to the pad pattern layer to increase the efficiency of the process.
  • a separate separation layer removal process is not performed after separation from the carrier substrate, thereby simplifying the process and solving the problem applied to the touch sensor region in the removal process.
  • FIGS. 1A to 1C are structural cross-sectional views of a film touch sensor according to an embodiment of the present invention.
  • 2a to 2j is a cross-sectional view of a process according to an embodiment of the method for manufacturing a film touch sensor according to the present invention.
  • FIGS. 1A to 1C are structural cross-sectional views of a film touch sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the present invention is to form an insulating layer on the transparent conductive layer pattern to be used as a substrate (film) layer is controlled tensile strength and elongation.
  • the present invention forms a separation layer on the carrier substrate and proceeds the process of forming a touch sensor, and when separated from the carrier substrate, the separation layer is used as a wiring coating layer, so that the touch sensor on the film substrate can not be directly fixed. It is to ensure heat resistance and to diversify the film base material.
  • the present invention is to form a pad pattern layer consisting of a metal or metal oxide on the separation layer as a single layer or a plurality of laminates to effectively reduce the contact resistance with the circuit board and increase the stability of the process.
  • Film touch sensor for this purpose, as shown in Figure 1a to 1c, 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; And an insulating layer formed on the electrode pattern layer and used as the base film layer.
  • the separation layer is a polymer organic membrane, for example, polyimide, poly vinyl alcohol, polyamic acid, polyamide, polyamide, polyethylene, polystylene ), Polynorbornene, phenylmaleimide copolymer, polyazobenzene, polyphenylenephthalamide, polyester, polymethyl methacrylate, At least one selected from the group consisting of polyarylate, cinnamate-based polymer, coumarin-based polymer, phthalimidine-based polymer, chalcone-based polymer and aromatic acetylene-based polymer material Contains substances.
  • the separation layer 20 is coated on the carrier substrate 10, an electrode pattern layer or the like is formed thereon, and finally, the separation layer 20 is separated from the carrier substrate 10.
  • the separation force of the separation layer 20 is preferably 1 N / 25 mm or less, more preferably 0.1 N / 25 mm or less. That is, the separation layer 20 is preferably formed of a material such that the physical force applied when the separation layer 20 and the carrier substrate 10 are separated does not exceed 1 N / 25 mm, particularly 0.1 N / 25 mm.
  • 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 may be This is because cracks may occur in at least one of the protective layer 30, the electrode pattern layer 50, and the insulating layer 70.
  • the peeling force of the separation layer 20 is more preferably 0.1 N / 25 mm or less, 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.
  • the thickness of the separation layer 20 is preferably 10 to 1000 nm, more preferably 50 to 500 nm. If the thickness of the separation layer 20 is less than 10 nm, the uniformity during application of the separation layer may be poor, or the electrode pattern may be unevenly formed, or the peeling force may be locally increased to cause tearing, or after separation from the carrier substrate, There is a problem that curl is not controlled. And when the thickness exceeds 1000nm, there is a problem that the peeling force is no longer lowered, there is a problem that the flexibility of the film is lowered.
  • the separation layer preferably has a surface energy of 30 to 70 mN / m after separation of the carrier substrate, and the difference in surface energy between the separation layer and the carrier substrate is preferably 10 mN / m or more.
  • the separation layer must be stably in close contact with the carrier substrate in the film touch sensor manufacturing process until the film is peeled off from the carrier substrate, and easily peeled off to prevent tearing or curling of the film touch sensor during peeling from the carrier substrate. do.
  • the surface energy of the separation layer is 30 to 70 mN / m, the peeling force can be adjusted, and the adhesion between the protective layer or the electrode pattern layer adjacent to the separation layer is secured, thereby improving process efficiency.
  • the surface energy difference between the separation layer and the carrier substrate is 10mN / m or more can be peeled off smoothly from the carrier substrate to prevent tearing of the film touch sensor or cracks that may occur in each layer of the film touch sensor.
  • An electrode pattern layer 50 is formed on the separation layer 20, and the separation layer 20 functions as a coating layer covering the electrode pattern layer 50 after separation from the carrier substrate or the electrode pattern layer 50. It acts as a protective layer to protect it from external contact.
  • At least one protective layer 30 may be further formed on the separation layer 20. Since the separation layer 20 alone may be difficult to protect the electrode pattern against contact or impact from the outside, one or more protective layers 30 may be formed on the separation layer 20.
  • the protective layer 30 may include at least one of an organic insulating layer and an inorganic insulating layer, and may be formed by a method of coating and curing or deposition.
  • the protective layer may be formed by partially removing the portion where the pad electrode is to be formed by a method such as patterning or by applying except for the portion where the pad electrode is to be formed.
  • a protective layer may be formed to expose the separation layer. This is because the circuit board and the pad electrode can be smoothly connected at the time of the circuit board connection.
  • the pad pattern layer 40 may be formed under the pad electrode.
  • the pad pattern layer may be provided for the purpose of lowering the contact resistance when the circuit board and the pad electrode are connected.
  • the pad pattern layer may be omitted if the contact resistance is sufficiently low when the pad electrode and the circuit board are connected.
  • the pad pattern layer 40 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 metal oxide is indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), aluminum zinc oxide (AZO), gallium zinc oxide (GZO), florin tin oxide (FTO), zinc oxide (ZnO), indium tin oxide-silver-indium tin oxide (ITO-Ag-ITO), indium zinc oxide-silver-indium zinc oxide (IZO-Ag-IZO), indium zinc tin oxide-silver-indium zinc tin oxide ( IZTO-Ag-IZTO) and aluminum zinc oxide-silver-aluminum zinc oxide (AZO-Ag-AZO).
  • the pad pattern layer 40 may be formed of a carbon-based material including carbon nanotubes (CNT) or graphene.
  • the conductive polymer includes polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, PODOT, and polyaniline, and may be formed of such conductive polymer.
  • the conductive ink is an ink in which a metal powder and a curable polymer binder are mixed, and an electrode may be formed using the ink.
  • the pad pattern layer 40 is a structure in which the first pad pattern layer 41 made of metal oxide is formed or a second pad pattern layer 42 made of metal is formed, as shown in FIG. 1A or 1B.
  • two or more conductive layers may be formed in the form of the first pad pattern layer 41 and the second pad pattern layer 42.
  • An example of a specific laminated structure of the pad pattern layer 40 is as follows. A structure in which a metal oxide is stacked and a metal is stacked thereon, a metal is stacked and a metal oxide is stacked thereon, a metal is stacked and a metal oxide is stacked thereon, and a metal is further stacked thereon, And a structure in which a metal oxide is stacked, a metal is stacked on the top, and a metal oxide is further stacked on the top.
  • the electrode pattern layer 50 is formed on the separation layer 20 or the protection layer 30.
  • the electrode pattern layer 50 is configured to include a sensing electrode for sensing a touch and a pad electrode formed at one end of the sensing electrode.
  • the sensing electrode may include not only an electrode for sensing a touch but also a wiring pattern connected to the electrode.
  • the pad electrode may be electrically connected to the circuit board.
  • the electrode pattern layer 50 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 metal oxide is indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), aluminum zinc oxide (AZO), gallium zinc oxide (GZO), florin tin oxide (FTO), zinc oxide (ZnO), indium tin oxide-silver-indium tin oxide (ITO-Ag-ITO), indium zinc oxide-silver-indium zinc oxide (IZO-Ag-IZO), indium zinc tin oxide-silver-indium zinc tin oxide ( IZTO-Ag-IZTO) and aluminum zinc oxide-silver-aluminum zinc oxide (AZO-Ag-AZO).
  • the electrode pattern layer 50 may be formed of a carbon-based material including carbon nanotubes (CNT) or graphene.
  • the conductive polymer includes polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, PODOT, and polyaniline, and may be formed of such conductive polymer.
  • the conductive ink is an ink in which a metal powder and a curable polymer binder are mixed, and an electrode may be formed using the ink.
  • the electrode pattern layer 50 may be formed of two or more conductive layers in the form of the first electrode layer 51 and the second electrode layer 52 in order to reduce electrical resistance.
  • the electrode pattern layer 50 may be formed of one layer of ITO, AgNW (silver nanowire), or a metal mesh.
  • the first electrode layer 51 may be formed of a transparent metal such as ITO.
  • the second electrode layer 52 may be formed using an metal, AgNW, or the like on the ITO electrode layer in order to form an oxide and further lower the electrical resistance.
  • 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.
  • a structure in which a metal or metal oxide pattern layer is further formed between the separation layer and the electrode pattern layer a structure in which a metal or metal oxide pattern layer is further formed between the electrode pattern layer and the insulating layer, a metal or between the protective layer and the electrode pattern layer
  • the metal oxide pattern layer may be further formed, and may further include at least one electrode pattern layer made of a transparent conductive material.
  • the specific example of the laminated structure of the applicable electrode pattern layer 50 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.
  • an electrical insulation layer may be formed between the first electrode pattern layer and the second electrode pattern layer, and the second conductive layer may be formed as a bridge electrode by patterning the electrical insulation layer to form a contact hole.
  • the pattern structure of the electrode pattern layer is preferably an electrode pattern structure used in the capacitive method, a mutual capacitance method (self-capacitance) or a self-capacitance method (self-capacitance) may be applied.
  • 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.
  • the electrode layer structure may be a method of reading capacitance change by using one electrode at each point.
  • the electrode pattern layer 50 may have a structure in which a photosensitive resist 60 is formed on the upper portion as shown in FIGS. 1A to 1C.
  • the electrode pattern layer 50 may be formed by photolithography or the like, and may be removed or remain after forming the electrode pattern layer according to the type of photosensitive resist.
  • the photosensitive resist may serve to protect the electrode pattern layer.
  • An insulating layer 70 is formed on the electrode pattern layer 50.
  • the insulating layer 70 may serve to prevent corrosion of the electrode pattern and protect the surface of the electrode pattern.
  • the insulating layer 70 is preferably formed to a certain thickness to fill the gap between the electrode or the wiring. That is, the surface opposite to the surface contacting the electrode pattern layer 50 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 70, 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 solving 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, the stress between the two layers This is because there is an imbalance in the resolution capacity and cracks occur.
  • the reason for measuring the elastic modulus difference at 25 °C is because the crack should not occur in the environment used by the user.
  • the insulating layer is not particularly limited as long as it is an organic insulating material satisfying that the difference in elastic modulus from the protective layer is 300 Mpa or less.
  • the insulating layer is preferably made of a varnish type material that can be formed into a film. It may be formed of one or more materials selected from materials such as polysilicon, such as siloxane (polydimethylsiloxane) (PDMS), polyorganosiloxane (POS: polyorganosiloxane), or polyurethane, such as polyimide or spandex.
  • PDMS siloxane
  • POS polyorganosiloxane
  • polyurethane such as polyimide or spandex.
  • the insulating layer may also be formed of one or more materials selected from curable prepolymers, curable polymers, and plastic polymers, in terms of material form.
  • the tensile strength of the insulating layer 70 is preferably 1 to 30 MPa, and the elongation is preferably 100 to 1000%.
  • the reason for setting the tensile strength of the insulating layer 70 to 1 to 30 MPa is that, if it is less than 1 MPa, restoration is limited after deformation such as stretching or warping. Because it falls.
  • the reason why the elongation of the insulating layer 70 is 100 to 1000% is that local elongation occurs at a portion where the touch sensor is bent, and an appropriate elongation is required.
  • the insulating layer 70 may be formed of a material having a tensile strength of 1 to 30 MPa and an elongation of 100 to 1000% to manufacture a touch sensor having excellent flexibility, resilience, and elasticity.
  • the film touch sensor of the present invention may be electrically connected to a circuit board, as in FIGS. 1A-1C.
  • 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.
  • the film touch sensor can be bonded to the circuit board using a conductive adhesive.
  • An electrode corresponding to the pad electrode is formed at one end of the circuit board 80 and electrically connected to the pad electrode by the conductive adhesive. In addition, it may be connected through the pad pattern layer 40 to reduce the contact resistance between the pad electrode and the circuit board.
  • the circuit board may be bonded to the pad pattern layer as shown in FIGS. 1A to 1C, and may be connected through a separation layer.
  • the method of attaching the circuit board through the pad pattern layer when attaching the circuit board to the pad electrode is to lower the contact resistance between the circuit board and the pad electrode and may be selectively applied according to a manufacturing process and a product specification.
  • the circuit board may be connected to the exposed pad electrode or pad pattern layer by removing the separation layer.
  • a process of removing the separation layer 20 may be a wet etching process, and an etching solution may be selected according to the material of the separation layer 20.
  • the material of the separation layer 20 is a polyimide polymer, a polyvinyl alcohol polymer, a polyamic acid polymer, or the like
  • it can be removed with basic chemical solutions such as KOH, TMAH, amines, and the like.
  • basic chemical solutions such as KOH, TMAH, amines, and the like.
  • a polymer, a coumarin-based polymer, a chalcone-based polymer, an aromatic acetylene-based polymer, or the like it can be removed with an acidic chemical solution such as phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid.
  • FIGS. 2A to 2J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the film touch sensor according to the present invention, and a method of manufacturing the film touch sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
  • a polymer organic film is coated on a carrier substrate 10 to form a separation layer 20.
  • a known coating method can be used as a method of applying the separation layer.
  • the carrier substrate 10 is preferably a glass substrate, but is not limited to the glass substrate and other substrates may be used as the carrier substrate 10. However, a material having heat resistance that does not deform even at high temperatures, that is, maintains flatness, is preferable to withstand the process temperature at the time of electrode formation.
  • the curing process for forming such a separation layer 20 may be used by thermosetting or UV curing alone, or a combination of thermosetting and UV curing.
  • an organic insulating material is coated on the separation layer to form the protective layer 30.
  • the region where the pad pattern layer 40 is to be formed is patterned to remove the protective layer of the region where the pad pattern layer 40 is to be formed in the protective layer 30.
  • the protective layer 30 may be removed by patterning or the like to form a pad pattern layer for circuit connection, or may be applied except for a portion where the pad pattern layer is to be formed.
  • the pad pattern layer for connection with the circuit board can be formed in the portion where the protective layer is not formed.
  • the protective layer is patterned and removed.
  • the metal layer is deposited on the region where the protective layer and the protective layer are patterned and removed, and the pad pattern layer is formed by leaving the metal layer only in the region where the protective layer is patterned.
  • 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, and may include one or two or more conductive layers in consideration of electrical resistance. Can be formed. In the case of one layer, the pad pattern layer may be formed of one or more materials selected from metals and metal oxides. In the case of two layers, for example, the first pad pattern layer 41 may be formed of copper, and the second pad pattern layer 42 may be formed of a material having better conductivity than the electrode material. In addition, the pad pattern layer may be omitted if the pad electrode is formed of a material having a low resistance and the contact resistance is sufficiently low at the time of circuit connection. In the present embodiment, the pad pattern layer has a laminated structure of two layers.
  • An electrode pattern layer is then formed on the protective layer and the pad pattern layer.
  • a silver nanowire (AgNW) transparent conductive layer is formed as the first electrode layer 51, and metal is deposited as a second electrode layer 52 thereon.
  • a photosensitive resist 60 is formed on the metal conductive layer.
  • the electrode pattern layer 50 is selectively formed through a photolithography process, as shown in FIG. 2G.
  • the transparent conductive layer is a sputtering process such as chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), screen printing, gravure printing, reverse offset, and reverse offset.
  • CVD chemical vapor deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • PECVD plasma enhanced chemical vapor deposition
  • screen printing gravure printing
  • reverse offset reverse offset
  • reverse offset reverse offset
  • a mask having a desired electrode pattern shape is disposed on a substrate and subjected to a sputtering process.
  • a pattern layer can also be formed.
  • a conductive layer may be formed on the entire surface by the film forming method, and an electrode pattern layer may be formed using a photolithography method.
  • the photosensitive resist 60 a negative type photosensitive resist or a positive type photosensitive resist may be used. After the patterning process, the photosensitive resist may remain on the electrode pattern layer 50 as necessary. May be removed. In this embodiment, the negative photosensitive resist is used to describe a laminate structure remaining on the electrode pattern after the patterning process.
  • the electrode pattern formation may further add an additional electrode pattern forming process according to the electrode pattern structure.
  • the insulating layer 70 used as the base film layer is formed to cover the electrode pattern layer 50.
  • the thickness of the insulating layer 70 is the same or thicker than the thickness of the electrode so that the upper surface of the insulating layer is formed to have a flat shape. That is, an insulating material having proper viscoelasticity should be used so that the unevenness of the electrode is not transferred.
  • the liquid material that becomes the insulating layer 70 is coated on the electrode pattern layer 50, and the insulating layer 70 is formed by a method such as thermosetting or UV curing.
  • a well-known coating method can be used as a method of apply
  • the separation layer 20 on which the electrode is formed is separated from the carrier substrate 10 used to proceed the manufacturing process of the touch sensor.
  • the separation layer 20 is separated using a method of peeling from the carrier substrate 10.
  • the peeling method is a method of lift-off or peel-off, but is not limited thereto.
  • the magnitude of the force applied during peeling may vary depending on the peeling force of the separation layer, but is preferably 1 N / 25 mm or less, more preferably 0.1 N / 25 mm or less.
  • the film touch sensor may be torn when peeling from the carrier substrate. Excessive force may be applied to the film touch sensor and the film touch sensor may be deformed and may not function as a device. have.
  • the film touch sensor may be bonded to the circuit board 80, and at this time, the film touch sensor may be bonded to the circuit board 80 using a conductive adhesive.
  • a conductive adhesive means that conductive fillers, such as gold, silver, copper, nickel, carbon, aluminum, and plating, are disperse
  • the circuit board 80 may be connected to the pad pattern layer 40 through the separation layer 20, or may be connected to the pad electrode through the pad pattern layer 40 formed under the pad electrode through the separation layer 20. Can be.
  • the pad electrode and the circuit board 80 are connected through the pad pattern layer 40. That is, this embodiment demonstrates that the pad electrode and the circuit board 80 are connected by the circuit board being bonded to the pad pattern layer through the separation layer by the conductive adhesive.
  • the film touch sensor manufactured according to the present invention can be used by being disposed such that the insulating layer is positioned at the viewer side when the display panel is bonded to the display panel, and may be arranged to be attached to the display panel.
  • the separation layer may be bonded to another optical film, for example, a polarizing plate, a transparent film, or the like.
  • Such a film touch sensor and a method of manufacturing the same according to the present invention implements a touch sensor on a carrier substrate, thereby securing a high definition and heat resistance, which is impossible in a process of implementing a touch sensor directly on a film substrate, and thus allowing the film substrate to be diversified.
  • the substrate film having low heat resistance can also be used after bonding to form the electrode.
  • the circuit board may be attached through the separation layer after separation from the carrier substrate without removing the separation layer formed on the carrier substrate, or the efficiency of the process may be increased by removing the separation layer and attaching the circuit board. have.
  • the separation force and the surface energy of the separation layer in the progress of the process may be parameterized to increase the efficiency of the process and to prevent cracking.

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Abstract

본 발명은 캐리어 기판상에 분리층을 형성하여 공정을 진행하는 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 분리층; 상기 분리층상에 형성되되, 센싱 전극 및 상기 센싱 전극의 일단에 형성되는 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층; 및 상기 전극 패턴층의 상부에 형성되어 기재필름층으로 사용되는 절연층;을 포함하는 것이다.

Description

필름 터치 센서 및 그의 제조 방법
본 발명은 필름 터치 센서에 관한 것으로, 구체적으로 캐리어 기판상에 분리층을 형성하여 공정을 진행하는 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 진행중에 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 묻어나오는 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, 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 투명 도전층 패턴상에 기재층으로 사용되는 절연층이 형성되는 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 분리층을 형성하여 터치 센서 형성 공정을 진행하고, 캐리어 기판과 분리한 이후에 회로 기판을 부착할 수 있도록 한 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 캐리어 기판상에 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 스트레스 해소능력 차이에 의한 크랙 발생을 억제할 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 분리층상에 형성되되, 센싱 전극 및 상기 센싱 전극의 일단에 형성되는 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층; 및 상기 전극 패턴층의 상부에 형성되어 기재필름층으로 사용되는 절연층; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 필름 터치 센서는 상기 분리층과 전극 패턴층 사이에 형성되는 보호층을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 절연층은 상기 보호층과의 25℃에서의 탄성율차가 300MPa 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절연층은 상기 보호층과의 25℃에서의 탄성율차가 100MPa 이하인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 필름 터치 센서는 상기 패드 전극의 하부에 형성되는 패드 패턴층을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 패드 패턴층은 금속, 금속나노와이어, 금속산화물, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 및 도전성 잉크에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 패드 패턴층은 2층 이상의 도전층일 수 있다.
그리고, 상기 절연층은 상기 전극 패턴층을 덮도록 형성되되, 상기 전극 패턴층과 접하는 면의 반대편 표면이 평탄한 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 절연층의 인장 강도는 1 ~ 30MPa이고, 연신율은 100 ~ 1000%인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 절연층은 경화성 프리폴리머, 경화성 폴리머 및 가소성 폴리머에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 절연층은 필름화 가능한 바니쉬(varnish) 타입의 재료로 형성될 수 있으며, 상기 바니쉬(varnish) 타입의 재료는, 폴리실리콘계, 폴리이미드계, 폴리우레탄계 물질로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 전극 패턴층은 투명 도전층인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 투명 도전층은 금속, 금속나노와이어, 금속산화물, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 및 도전성 잉크에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 전극 패턴층은 브릿지 전극을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 전극 패턴층은 2층 이상의 도전층이 될 수 있다.
또한, 상기 분리층은 먼저 캐리어 기판상에 형성된 후 상기 캐리어 기판과 분리되어 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 분리층은 상기 캐리어 기판과의 박리력이 1N/25mm 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 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.
또한, 상기 분리층과 상기 캐리어 기판과의 표면에너지 차이가 10 mN/m 이상인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 캐리어 기판은 글라스 기판인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분리층은 고분자 유기막인 것을 특징으로 한다.
여기서, 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 포함한다.
그리고, 상기 분리층의 두께는 10 내지 1000nm인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 분리층의 두께는 50 내지 500nm인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 필름 터치 센서는 상기 패드 전극과 전기적으로 접속되는 회로 기판을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 회로 기판은 분리층을 통하여 패드 전극과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회로 기판은 패드 패턴층을 통하여 패드 전극과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기와 같은 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 패턴층 상부에 기재필름층으로 사용되는 절연층을 형성하는 절연층 형성단계; 및 상기 캐리어 기판으로부터 상기 분리층을 분리하는 캐리어 기판 제거단계; 를 포함한다.
그리고, 상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 분리층 형성단계 이후에 상기 분리층의 상부에 보호층을 형성하는 보호층 형성단계; 상기 패드 전극이 형성될 부분에 해당하는 영역의 상기 보호층을 일부 제거하여 분리층이 노출되도록 하는 보호층 일부 제거단계; 를 더 포함하고, 상기 전극 패턴층 형성 단계는 상기 보호층 및 노출된 분리층 상에 전극 패턴층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 분리층 형성단계 이후에 상기 분리층의 상부에 보호층을 형성하는 보호층 형성단계; 를 더 포함하고, 상기 보호층 형성단계는 패드 전극이 형성될 영역의 분리층이 일부 노출되도록 형성하며, 상기 전극 패턴층 형성 단계는 상기 보호층 및 노출된 분리층 상에 전극 패턴층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 패드 전극이 형성될 부분에 미리 패드 패턴층을 형성하는 패드 패턴층 형성단계; 를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 캐리어 기판 제거단계는 리프트오프(Lift-off) 또는 필오프(Peel-off)의 방법을 이용하여 캐리어 기판으로부터 분리층을 분리하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 캐리어 기판 제거단계는 상기 캐리어 기판으로부터 1N/25mm 이하의 힘으로 상기 분리층을 분리하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 캐리어 기판 제거단계 이후에 상기 패드 전극에 회로 기판을 접합하는 회로 기판 접합단계; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 캐리어 기판 제거단계 이후에 상기 패드 패턴층에 회로 기판을 접합하는 회로 기판 접합단계; 를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 캐리어 기판상에 분리층을 형성하여 공정을 진행하고, 캐리어 기판과 분리되면 분리층이 배선 피복층으로 사용되도록 하여 공정의 효율성 및 생산성을 높일 수 있다.
둘째, 투명 도전층 패턴상에 기재층으로 사용되는 절연층을 형성하여 터치 센서 제조 공정의 효율성을 높일 수 있다.
셋째, 캐리어 기판상에서 터치센서를 구현하기 위한 공정을 진행하여 고정세, 내열성을 확보하고, 필름 기재를 다변화할 수 있다.
넷째, 분리층상에 패드 패턴층을 금속 또는 금속 산화물로 이루어지는 1층 또는 복수의 적층체로 형성하여 회로 기판과의 접촉 저항을 효과적으로 줄이고 공정의 안정성을 높일 수 있다.
다섯째, 캐리어 기판상에 형성되는 분리층을 제거하지 않고 캐리어 기판과 분리한 이후에 패드 패턴층에 회로 기판을 부착하여 공정의 효율성을 높일 수 있다.
여섯째, 캐리어 기판과의 분리 이후에 별도의 분리층 제거 공정을 하지 않아 공정을 단순화하고 제거 공정에서 터치센서 영역에 가해지는 문제를 해결할 수 있다.
일곱째, 분리층과 절연층 사이에 탄성율이 제어된 보호층을 추가로 형성하여 스트레스 해소능력 차이에 의한 크랙 발생을 억제할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 필름 터치 센서의 구조 단면도
도 2a내지 도 2j는 본 발명에 따른 필름 터치 센서의 제조 방법의 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 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 필름 터치 센서의 구조 단면도이다.
본 발명은 투명 도전층 패턴상에 절연층을 형성하여 인장강도 및 연신율이 제어된 기재(필름)층으로 사용될 수 있도록 한 것이다.
또한, 본 발명은 캐리어 기판상에 분리층을 형성하고 터치센서 형성 공정을 진행하고, 캐리어 기판과 분리되면 분리층이 배선 피복층으로 사용되도록 하여 필름 기재상에서 직접 터치센서를 구현하는 공정에서는 불가능한 고정세, 내열성을 확보하고, 필름 기재를 다변화할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 분리층상에 금속 또는 금속 산화물로 이루어지는 패드 패턴층을 1층 또는 복수의 적층체로 형성하여 회로 기판과의 접촉 저항을 효과적으로 줄이고 공정의 안정성을 높일 수 있도록 한 것이다.
이를 위한 본 발명에 따른 필름 터치 센서는 도 1a 내지 도 1c에서와 같이, 분리층; 상기 분리층상에 형성되되, 센싱 전극 및 상기 센싱 전극의 일단에 형성되는 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층; 및 상기 전극 패턴층의 상부에 형성되어 기재필름층으로 사용되는 절연층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 분리층은 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.
분리층(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(50), 절연층(70) 중 한 곳 이상에서 크랙이 생길 가능성도 있기 때문이다.
특히, 분리층(20)의 박리력은 0.1N/25mm 이하인 것이 보다 바람직한데, 0.1N/25mm 이하인 경우에는 캐리어 기판으로부터 박리후에 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 두께는 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.
또한, 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(50)이 형성되는데, 상기 분리층(20)은 캐리어 기판으로부터 분리 후에 전극 패턴층(50)을 피복하는 피복층의 기능을 하거나 전극 패턴층(50)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 패드 전극이 형성될 부분을 패터닝 등의 방법으로 일부 제거하거나, 패드 전극이 형성될 부분을 제외하고 도포하여 형성될 수 있다. 바람직하게는 분리층이 노출되도록 보호층이 형성될 수 있다. 이는 회로 기판 접속시에 회로 기판과 패드 전극이 원활하게 접속할 수 있기 때문이다.
패드 패턴층(40)은 패드 전극의 하부에 형성될 수 있다. 패드 패턴층은 회로 기판과 패드 전극이 접속될 때 접촉 저항을 낮게 하는 목적으로 설치될 수 있다. 패드 전극과 회로 기판이 접속될 때 접촉 저항이 충분히 낮은 경우 패드 패턴층은 생략되어도 된다.
패드 패턴층(40)은 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 패드 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.
패드 패턴층(40)은 도 1a 또는 도 1b에서와 같이, 금속 산화물로 이루어진 제 1 패드 패턴층(41)이 형성되는 구조 또는 금속으로 이루어진 제 2 패드 패턴층(42)이 형성되는 구조이거나, 전기 저항 저감 및 회로 기판과의 접촉 저항을 줄이기 위해 도 1c에서와 같이, 제 1 패드 패턴층(41) 및 제 2 패드 패턴층(42)의 형태로 2 이상의 도전층으로 이루어질 수 있다.
패드 패턴층(40)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.
분리층(20) 또는 보호층(30)의 상부에는 전극 패턴층(50)이 형성된다. 전극 패턴층(50)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 전극은 회로 기판과 전기적으로 접속될 수 있다.
전극 패턴층(50)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(50)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(50)은 전기 저항을 저감시키기 위해 경우에 따라서는 제 1 전극층(51) 및 제 2 전극층(52)의 형태로 2 이상의 도전층으로 이루어질 수 있다.
전극 패턴층(50)은 일 실시예로 ITO, AgNW(은나노와이어), 메탈 메쉬로 1층으로 형성할 수 있으며, 2 이상의 층을 형성하는 경우에는 제 1 전극층(51)을 ITO와 같은 투명 금속산화물로 형성하고, 전기적 저항을 더 낮추기 위하여 ITO 전극층 상부에 금속이나 AgNW 등을 이용하여 제 2 전극층(52)을 형성할 수 있다.
전극 패턴층(50)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(50)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(50)은 도 1a 내지 도 1c와 같이 상부에 감광성 레지스트(60)가 형성된 구조일 수 있다. 전극 패턴층(50)은 포토리소그래피 등의 방법으로 형성될 수 있는데, 감광성 레지스트의 종류에 따라 전극 패턴층 형성 후 제거될 수도 있고, 남아있을 수도 있다. 감광성 레지스트가 남아있는 구조에서 감광성 레지스트는 전극 패턴층을 보호하는 역할을 할 수 있다.
전극 패턴층(50)의 상부에는 절연층(70)이 형성된다. 절연층(70)은 전극 패턴의 부식을 막고 전극 패턴의 표면을 보호하는 역할을 할 수 있다. 절연층(70)은 전극이나 배선의 틈 사이를 메우고 일정한 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 전극 패턴층(50)과 접하는 면의 반대편 표면은 전극의 요철이 드러나지 않도록 평탄하게 형성하는 것이 바람직하다.
상기 보호층(30)과 상기 절연층(70)의 25℃에서의 탄성율 차는 300MPa 이하인 것이 바람직하고, 100Mpa 이하인 것이 보다 바람직하다. 이는 각층의 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 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, 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.
또한, 절연층은 재료 형태의 관점에서, 경화성 프리폴리머, 경화성 폴리머 및 가소성 폴리머에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
그리고 절연층(70)의 인장 강도는 1 내지 30MPa인 것이 바람직하고, 연신율은 100 내지 1000%인 것이 바람직하다.
여기서, 절연층(70)의 인장 강도를 1 내지 30MPa로 하는 이유는, 1MPa 미만이면 연신 또는 휨 등의 변형 후에 복원이 제한되고, 30MPa을 초과하면 연신 또는 휨 등의 변형에 저항력이 커 유연성이 떨어지기 때문이다.
또한, 절연층(70)의 연신율을 100 내지 1000%로 하는 이유는 터치센서가 휘어지는 부분에서 국부적인 연신이 일어나기 때문이며, 적절한 연신율이 필요하기 때문이다.
이와 같이 인장 강도를 1 내지 30MPa로 하고, 연신율을 100 내지 1000%인 물질로 절연층(70)을 형성하여 유연성과 복원성 및 신축성이 우수한 터치센서를 제작할 수 있다.
본 발명의 필름 터치 센서는 도 1a 내지 도 1c에서와 같이, 회로 기판과 전기적으로 접속될 수 있다. 이때 회로 기판은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)을 일례로 들 수가 있으며, 터치 제어 회로와 본 발명의 필름 터치 센서를 전기적으로 접속시키는 기능을 한다. 필름 터치 센서는 도전성 접착제를 사용하여 회로 기판과 접합할 수 있다.
회로 기판(80)의 일단에는 패드 전극과 대응하는 전극이 형성되어 있으며, 도전성 접착제에 의해 패드 전극과 전기적으로 접속된다. 또한 패드 전극과 회로기판의 접촉 저항을 줄이기 위하여 패드 패턴층(40)을 통하여 접속될 수 있다. 회로기판과 접속되는 상기 필름 터치 센서의 일례로, 도 1a 내지 도 1c에서와 같이 회로 기판이 패드 패턴층에 접합되며, 분리층을 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.
또한, 회로 기판은 분리층을 제거하여 노출된 패드 전극 또는 패드 패턴층과 접속될 수 있다. 분리층(20)을 제거하는 공정은 습식 식각 공정이 사용될 수 있고, 분리층(20)의 재질에 따라 식각 용액이 선택될 수 있다.
예를 들어, 분리층(20)의 재질이 폴리이미드계 고분자나 폴리비닐알코올계 고분자, 폴리아믹산계 고분자 등인 경우에는 KOH, TMAH, 아민류 등의 염기성 약액으로 제거 가능하고, 폴리에스테르, 신나메이트계 고분자, 쿠마린계 고분자, 칼콘계 고분자, 방향족 아세틸린계 고분자 등인 경우에는 인산, 초산, 질산 등의 산성 약액으로 제거 가능하다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 필름 터치 센서의 제조 공정을 도 2a 내지 도 2j를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 도 2j는 본 발명에 따른 필름 터치 센서의 제조 방법의 제 1 실시예에 따른 공정 단면도이며, 이를 참조하여 본 발명에 따른 필름 터치 센서의 제조 방법을 구체적으로 설명한다.
도 2a에 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.
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.
이와 같은 분리층(20)을 형성하기 위한 경화 공정은 열경화 또는 UV경화를 단독으로 사용하거나, 열경화 및 UV 경화를 조합하여 사용할 수 있다.
도 2b에서와 같이, 분리층상에 유기절연물질을 도포하여 보호층(30)을 형성한다.
그리고, 도 2c에서와 같이, 상기 보호층(30)에서 패드 패턴층(40)이 형성될 영역의 보호층을 제거하기 위해 패드 패턴층(40)이 형성될 영역을 패터닝한다.
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 있다. 본 실시예에서는 보호층이 패터닝되어 제거된 것을 설명한다.
이어, 도 2d에서와 같이 보호층 및 보호층이 패터닝되어 제거된 영역에 금속층을 증착하고, 보호층이 패터닝된 영역에만 금속층이 남도록 하여 패드 패턴층을 형성한다.
패드 패턴층은 금속, 금속나노와이어, 금속산화물, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 및 도전성 잉크에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성할 수 있으며, 전기 저항을 고려하여 1층 또는 2층 이상의 도전층으로 형성될 수 있다. 1층일 경우 금속 및 금속산화물에서 선택된 하나 이상의 물질로 패드 패턴층을 형성할 수 있다. 2층일 경우 예를 들면 제 1 패드 패턴층(41)은 구리, 제 2 패드 패턴층(42)은 금 등과 같이 전극 재료보다 전도성이 좋은 물질이 바람직하다. 또한 패드 전극이 저항이 낮은 물질로 형성되어 회로 접속시에 접촉 저항이 충분히 낮은 경우 패드 패턴층은 생략되어도 된다. 본 실시예에서는 패드 패턴층이 2층의 적층구조로 된 것을 설명한다.
그 다음 보호층 및 패드 패턴층 상에 전극 패턴층을 형성한다.
도 2e에서와 같이 제 1 전극층(51)으로서, 은나노와이어(AgNW) 투명 도전층을 형성하고, 그 상부에 제 2 전극층(52)으로서 금속을 증착한다. 그리고 도 2f에서와 같이 금속 도전층 위에 감광성 레지스트(60)을 형성한다. 이후에 포토리소그래피 공정을 통하여 선택적으로 패터닝하여 도 2g에서와 같이 전극 패턴층(50)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 패턴층을 형성할 수도 있다.
감광성 레지스트(60)는 네가티브형(negative type) 감광성 레지스트 또는 포지티브형(positive type) 감광성 레지스트가 사용될 수 있으며, 패터닝과정을 마친 후 감광성 레지스트는 필요에 따라서 전극 패턴층(50)상에 잔존하여도 되고, 제거되어도 된다. 본 실시예에서는 네가티브형 감광성 레지스트를 사용하여, 패터닝과정을 마친 후 전극 패턴상에서 남아 있는 적층구조로 된 것을 설명한다.
전극 패턴 형성은 전극 패턴 구조에 따라 추가의 전극 패턴 형성 공정을 더 추가할 수 있다.
다음으로, 도 2h에서와 같이 전극 패턴층(50)이 덮히도록 기재필름층으로 사용되는 절연층(70)을 형성한다. 절연층(70)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(50) 상부에 절연층(70)이 되는 액상의 재료를 도포하고 열경화 또는 UV경화 등의 방법을 통하여 절연층(70)을 형성한다.
여기서 절연층(70)을 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.
다음으로, 도 2i에서와 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 기판(80)을 접합할 수 있는데, 이때 도전성 접착제를 사용하여 회로 기판(80)과 접합할 수 있다.
도전성 접착제는, 에폭시, 실리콘, 우레탄, 아크릴, 폴리이미드계 수지 등의 바인더에 금, 은, 구리, 니켈, 카본, 알루미늄, 도금 등의 도전성 필러가 분산되어 있는 것을 말한다.
캐리어 기판(10)과 분리한 후에 회로 기판(80)을 접속하는 경우에는, 분리층(20) 방향에서 도전성 접착제를 이용하여 접합하는 것이 바람직하다. 회로 기판(80)은 분리층(20)을 통하여 패드 패턴층(40)과 접속될 수 있으며, 또는 분리층(20)을 통하여 패드 전극 하부에 형성된 패드 패턴층(40)을 통하여 패드 전극과 접속될 수 있다.
도 2j에서는, 패드 패턴층(40)을 통하여 패드 전극과 회로 기판(80)이 접속된다. 즉, 본 실시예는 회로 기판이 도전성 접착제에 의해 분리층을 통하고, 패드 패턴층과 접합됨으로써 패드 전극과 회로 기판(80)이 접속되는 것을 설명한다.
본 발명에 의해 제조된 필름 터치 센서는 표시 패널과의 접합시, 절연층이 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 이후에 분리층을 통하여 회로 기판을 부착할 수 있으며, 또는 분리층을 제거하고 회로 기판을 부착하여 공정의 효율성을 높일 수 있다.
또한, 공정 진행시에 분리층의 박리력, 표면에너지를 파라미터화하여 공정의 효율성을 높이고 크랙을 방지할 수 있다.
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. 패드 패턴층
41. 제 1 패드 패턴층 42. 제 2 패드 패턴층
50. 전극 패턴층 51. 제 1 전극층
52. 제 2 전극층 60. 감광성 레지스트
70. 절연층 80. 회로 기판

Claims (37)

  1. 분리층;
    상기 분리층상에 형성되되, 센싱 전극 및 상기 센싱 전극의 일단에 형성되는 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층; 및
    상기 전극 패턴층의 상부에 형성되어 기재필름층으로 사용되는 절연층;
    을 포함하는 필름 터치 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서는 상기 분리층과 전극 패턴층 사이에 형성되는 보호층을 더 포함하는 필름 터치 센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 보호층과의 25℃에서의 탄성율차가 300MPa 이하인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 보호층과의 25℃에서의 탄성율차가 100MPa 이하인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서는 상기 패드 전극의 하부에 형성되는 패드 패턴층을 더 포함하는 필름 터치 센서.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 패드 패턴층은 금속, 금속나노와이어, 금속산화물, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 및 도전성 잉크에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성된 필름 터치 센서.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 패드 패턴층은 2층 이상의 도전층인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 전극 패턴층을 덮도록 형성되되, 상기 전극 패턴층과 접하는 면의 반대편 표면이 평탄한 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층의 인장 강도는 1 ~ 30MPa이고, 연신율은 100 ~ 1000%인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 경화성 프리폴리머, 경화성 폴리머 및 가소성 폴리머에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성된 필름 터치 센서.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 필름화 가능한 바니쉬(varnish) 타입의 재료로 형성된 필름 터치 센서.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 바니쉬(varnish) 타입의 재료는,
    폴리실리콘계, 폴리이미드계 및 폴리우레탄계 물질로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 필름 터치 센서.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 패턴층은 투명 도전층인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 투명 도전층은,
    금속, 금속나노와이어, 금속산화물, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 및 도전성 잉크에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성된 필름 터치 센서.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 전극 패턴층은 브릿지 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  16. 제 1 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 전극 패턴층은 2층 이상의 도전층인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리층은,
    먼저 캐리어 기판상에 형성된 후 상기 캐리어 기판과 분리되어 형성된 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 분리층은,
    상기 캐리어 기판과의 박리력이 1N/25mm 이하인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 분리층은,
    상기 캐리어 기판과의 박리력이 0.1N/25mm 이하인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 분리층은 캐리어 기판과 박리 후의 표면에너지가 30 내지 70 mN/m인 필름 터치 센서.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 분리층과 상기 캐리어 기판과의 표면에너지 차이가 10 mN/m 이상인 필름 터치 센서.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판은 글라스 기판인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  23. 제 1 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 분리층은 고분자 유기막인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  24. 제 23 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.
  25. 제 1 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 분리층의 두께는 10 내지 1000nm인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  26. 제 1 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 분리층의 두께는 50 내지 500nm인 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서.
  27. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서는 상기 패드 전극과 전기적으로 접속되는 회로 기판을 더 포함하는 필름 터치 센서.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 회로 기판은 분리층을 통하여 패드 전극과 전기적으로 접속되는 필름 터치 센서.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 회로 기판은 패드 패턴층을 통하여 패드 전극과 전기적으로 접속되는 필름 터치 센서.
  30. 캐리어 기판상에 분리층을 형성하는 분리층 형성단계;
    상기 분리층의 상부에 센싱 전극과 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층을 형성하는 전극 패턴층 형성단계;
    상기 전극 패턴층 상부에 기재필름층으로 사용되는 절연층을 형성하는 절연층 형성단계; 및
    상기 캐리어 기판으로부터 상기 분리층을 분리하는 캐리어 기판 제거단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 분리층 형성단계 이후에 상기 분리층의 상부에 보호층을 형성하는 보호층 형성단계;
    상기 패드 전극이 형성될 부분에 해당하는 영역의 상기 보호층을 일부 제거하여 분리층이 노출되도록 하는 보호층 일부 제거단계;
    를 더 포함하고,
    상기 전극 패턴층 형성 단계는 상기 보호층 및 노출된 분리층 상에 전극 패턴층을 형성하는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 분리층 형성단계 이후에 상기 분리층의 상부에 보호층을 형성하는 보호층 형성단계;
    를 더 포함하고,
    상기 보호층 형성단계는 패드 전극이 형성될 영역의 분리층이 일부 노출되도록 형성하며,
    상기 전극 패턴층 형성 단계는 상기 보호층 및 노출된 분리층 상에 전극 패턴층을 형성하는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  33. 제 30 항, 제 31 항 및 제 32 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서의 제조 방법은
    상기 패드 전극이 형성될 부분에 미리 패드 패턴층을 형성하는 패드 패턴층 형성단계;
    를 더 포함하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  34. 제 30 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.
  35. 제 30 항 또는 제 34 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판 제거단계는
    상기 캐리어 기판으로부터 1N/25mm 이하의 힘으로 상기 분리층을 분리하는 것을 특징으로 하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  36. 제 30 또는 제 34 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 캐리어 기판 제거단계 이후에 상기 패드 전극에 회로 기판을 접합하는 회로 기판 접합단계;
    를 더 포함하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
  37. 제 33 항에 있어서,
    상기 필름 터치 센서의 제조 방법은 상기 캐리어 기판 제거단계 이후에 상기 패드 패턴층에 회로 기판을 접합하는 회로 기판 접합단계;
    를 더 포함하는 필름 터치 센서의 제조 방법.
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