KR100382824B1 - 투명도전막의 전사방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 전사시의 외력으로부터 투명도전막(30)을 유효하게 보호하는 기술의 제공.

(해결수단) 유리기판(10)상에 미리 형성한 투명도전막(30)을 플라스틱시트기재(80)측에 전사한다. 그 경우, 전사하여야 할 투명도전막(30)을 전사시에 박리부분으로 되는 폴리이미드 박리층(20)과, 아크릴계의 보호막(40)으로 샌드위치 형상으로 끼워넣는 형태로 한다. 보호막(40)상에는 컬러필터층(50)과 그 컬러필터층(50)을 덮도록 접착제층(60)이 위치한다.

Description

투명도전막의 전사방법{METHOD FOR TRANSFERRING TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM}

본 발명은 플라스틱 재료로 이루어지는 시트기재의 일면에, 전사에 의하여 투명도전막을 형성하는 기술이고, 전사하여야 할 투명도전막을 플라스틱 재료에 비하여 내열성에 우수한 기판측에 형성하여 두는 전사기술에 관한 것이다.

이 종류의 전사기술은 액정표시장치 등의 광학적인 표시장치를 위한 전극 혹은 배선으로 되는 투명도전막을 형성하는 기술의 하나로서 알려져 있다. 이 전사에 의한 기술은 기본적으로는, 일시적으로 투명도전막을 지지하는 임시의 기판상에, 박리층을 통하여 투명도전막을 형성하여 두고, 이 투명도전막을 접착제의 층을 통하여 별도의 시트기재에 전사하는 방법이 있다. 그 기본에 대하여는 예를 들면 일본특개평 2-174011의 공보에 개시되어 있다. 더우기, 접착제층에 대하여는 일반으로 임시의 기판의 투명도전막상에 형성하든가, 경우에 따라서는 별도의 시트기재측에 형성하여 둘 수 있다.

전사하여야 할 투명도전막으로는 ITO(인듐-주석-옥사이드)나 SnO₂등의 금속산화물을 사용하지만, 그들의 재료는 고온에서 성막할수록 낮은 저항을 나타낸다. 실용상, 예를 들면 150℃ 이상의 기판온도에서 비저항 3.0×10^-4Ω㎝ 이하의 특성이 요망된다. 그래서, 그 위에 투명도전막을 형성하는 임시의 기판으로는 최종적으로 투명도전막을 지지하는 별도의 시트기재에 비하여 내열성이 우수한 것을 선택하여야 한다. 특히, 별도의 시트기재로는 플라스틱 재료를 사용하는 경우에는 그것이 요긴하다. 그 점에서 일본특개평 11-24081호의 공보는 박리층의 재료로서 폴리이미드수지를 사용하고, 또한 임시의 기판으로서 폴리이미드수지를 유효하게 도막화하기 위하여 분자내에 플루오르원자 및 규소원자를 포함하지 않고, 동시에 박리층의 폴리이미드의 소성온도를 초과하는 유리전이온도를 갖는 내열성 폴리머를 사용하는 기술을 가리키고 있다.

발명자 등은 그러한 전사에 의하여 투명도전막을 형성하는 기술에 대하여 여러가지로 실험하고 검토한 바, 임시의 기판측에서 투명도전막을 별도의 시트기재 측으로 전사하는 경우, 그 투명도전막에 크랙이 발생할 염려가 있는 것에 착안하였다. 그 원인을 살핀 바, 투명도전막이 얇고 비교적 부서지기 쉬운 성질을 갖고, 그것이 전사시에 가해지는 외력에 견디기 어려운 것에 기인하고 있는 것이 판명되었다. 외력의 주된 원인은 투명도전막을 시트기재측에 접착하기 위한 접착제의 경화수축에 동반하는 응력이고, 그것이 전사시에 임시기판을 잡아떼는 경우에 투명도전막에 작용하는 것으로 된다. 또, 전사후에 이러한 응력이 남으면, 고온, 고습 등의 스트레스가 가해진 경우에 크랙이 발생하기 쉬워진다. 이와 같은 접착제측에서 가해지는 응력에 대하여 투명도전막을 보호한다는 생각은 상기 공보를 포함하여 지금까지는 아무것도 고려되어 있지 않았다. 그리고, 특히 이러한 응력에 기인하는 문제는 내열성의 임시기판으로서, 세라믹, 유리, 금속(42알로이, 구리합금 등의 열팽창의 작은 금속재료가 적합함)의 단체, 혹은 그들의 복수를 적층하여 복합한 것 등, 플라스틱 재료인 시트기재에 비하여 큰 강성을 갖는 것을 사용할 때에 현저하다. 또, 이들의 임시기판은 패턴형성을 전제로 하면 온도나 습도에 대한 치수안정성이 중요하고, 플라스틱 재료는 바람직한 재료가 아니다.

따라서, 본 발명은 전사시의 외력으로부터 투명도전막을 유효하게 보호하는 기술을 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.

또, 본 발명은 외력의 주된 원인으로 되는 접착제 층의 두께를 유효하게 제어할 수 있는 기술을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

도 1은 박리층을 형성한 유리기판을 도시하는 단면도,

도 2는 유리기판상에 투명도전막을 형성한 상태를 도시하는 단면도,

도 3은 투명도전막의 패턴 위에 보호막을 형성한 상태를 도시하는 단면도,

도 4는 보호막 위에 컬러필터층을 형성한 상태를 도시하는 단면도,

도 5는 컬러필터층 위에 접착제층을 도포한 상태를 도시하는 단면도,

도 6은 스페이서 패턴을 이용한 경우의 단면도,

도 7은 전사할 경우의 상태를 도시하는 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10: 유리기판 20: 폴리이미드층(박리층)

30: 투명도전막 40: 보호막

50: 컬러필터층 60: 접착제층

70: 스페이서 패턴 80: 시트기재

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명에서는 내열성에 우수한 기판측에 미리 형성한 투명도전막을 플라스틱 재료로 이루어지는 시트기재측에 전사할 때에, 전사하여야 할 투명도전막을 내열성의 기판상, 전사시에 박리부분으로 되는 박리층과, 상기 크랙의 발생으로부터 보호하기 위한 보호막으로서 샌드위치 형상으로 끼워넣은 형태로 한다. 투명도전막은 전사시 박리층과 보호막에 의하여 보호되어 있기 때문에, 특히 접착제층의 측의 보호막이 상기 외력을 흡수 혹은 완충하도록 작용하고, 크랙의 발생을 유효하게 방지할 수 있다.

투명도전막을 샌드위치 형상으로 끼우는 한쪽의 박리층으로서는 투명도전막의 재료인 ITO 등을 고온에서 성막가능한 만큼의 내열성, 그렇게 한 ITO 등과의 견실한 밀착성, 투명도전막을 패터닝하는 경우의 에칭프로세스 등에 대한 내성, 더욱더, 임시의 기판과의 적당한 밀착성(박리하기까지 견실하게 임시기판에 밀착하고, 또한, 다른 층에 손상을 주지 않고 박리가능한 정도의 밀착성이고, 예를 들면 90°박리로 수 g∼100g/cm 정도의 잡아떼는 힘이 필요한 만큼의 밀착성)을 갖는 것이 필요하다. 이 박리층으로서 알맞는 재료는 폴리이미드이다. 상기 일본특개평 11-24081호 공보의 7면의 비교예 1에서는, 폴리이미드막-유리기판의 경우, 박리하기 어렵다라는 기재가 있지만, 실험에 의하면 임시기판이 유리일지라도 특별한 처리를 행하는 일없이 폴리이미드막은 박리가능하다. 그러나 폴리이미드도 종류에 따라 유리와의 밀착성을 달리한다. 피로멜리트산 무수물과, 4,4'-디아미노디페닐에테르로부터 합성되는 제 1의 것은, 표면에 SiO₂가 코팅된 유리와의 밀착성은 그다지 좋지 않고, 박리층의 재료로서 적합하다. 이에 대하여, 벤조페논테트라카르복시산 무수물, 혹은 피로멜리트산 무수물과, 3,3'-디아미노디페닌술폰으로부터 합성되는 제 2 폴리이미드는 제 1의 것보다 유리와의 밀착성이 좋다. 또한, 폴리이미드와 유리와의 밀착성은 베이크를 하면 좋아지고, 시간의 경과와 동시에 점차로 저하하고, 일정한 곳에서 변화하지 않게 된다. 그러나, 그와 같이 밀착성이 저하한 것을 다시 베이크하면 밀착성은 본래상태로 되돌아간다. 제 1 폴리이미드는 베이크 직후에도 유리로부터 박리할 수가 있지만, 몇일 지나면 수세로도 벗겨져 버릴 정도로 밀착성이 저하한다(90°박리로 1g/cm 미만). 이에 대하여 제 2 폴리이미드는 베이크 직후에는 유리로부터 벗겨질 수가 없지만, 시간이 경과하면 벗겨질 수 있게 된다. 이러한 폴리이미드의 밀착성의 변화는 폴리이미드의 흡습이 원인이라고 생각된다. 따라서, 폴리이미드의 그러한 특성을 고려하면서, 폴리이미드를 박리층으로서 사용할 수가 있다. 또, 예를 들면 밀착성이 좋지 않는 제 1 폴리이미드에 실란커플링제를 첨가함으로서 유리와의 밀착성을 최적화할 수도 있다.

한편, 투명도전막을 샌드위치 형상으로 끼우는 다른편의 보호막은 박리층과서로 어울려서 투명도전막을 보호하기 위한 막이고, 알키드(예를 들면, EXP-1474 후지크라 가세이 가부시키가이샤), 아크릴(예를 들면 SS 6917 니혼 고세이 고무 가부시키가이샤), 우레탄 등의 유기계의 수지외, 무기계 혹은 무기계와 유기계의 하이브리드수지 등을 사용할 수 있다. 무기계의 재료로서, SiOx나 Al₂O₃등이 있고, 그 외, 도포가능한 유기금속산화물, 예를 들면 테트라알콕시실란의 알코올용액(코팅용액)이 있고, 보다 두껍게 도포하는 경우에는, 여기에 유기성분을 넣은 코팅용액도 있다(예를 들면, 상품명 세라메이트 C-533, ZRS-5PH/쇼크바이 가세이 가부시키가이샤). 박리층이 0.1∼2㎛, 투명도전막이 0.1∼0.4㎛의 두께에 대하여, 보호막은 0.5∼2㎛의 두께이고, 보호특성의 점에서 보면, 그 경도를 연필경도(JIS K5401)가 H 이상, 바람직하게는 2H 이상으로 설정하는 것이 좋다. 부드러운 보호막의 경우는 전사후에 투명도전막에서 발생하는 응력을 지탱하기 어렵게 되고, 투명도전막에 변형 크랙이 발생하기 쉬워진다. 또, 이 보호막상에 컬러표시를 위한 컬러필터층을 형성할 때에는 박리층의 제거에 대하여 컬러필터층 및 접착제층을 보호하는 기능을 갖게 할 필요가 있고, 사용할 수 있는 재료가 한정된다.

더욱더, 투명도전막으로서, 상기 ITO나 SnO₂등의 금속산화물을 사용할 수가 있고, 특히, 투명성 및 비저항 등의 특성면에서 우수한 ITO가 바람직하다. 이 ITO 등은 스퍼터링, 이온플레이팅 혹은 전자빔 증착 등의 공지의 방법에 의하여 형성할 수가 있다. 또, 내열성의 임시기판으로서 세라믹, 유리, 금속의 단체 또는 이들이 복합된 기판을 널리 적용할 수가 있지만, 특히 유리기판이 바람직하다. 유리는 내열성에 우수할 뿐아니라, 그 위에 투명도전막이나 컬러필터층 등을 정확히 위치맞춤하면서 형성할 수 있기 때문이다. 그리고, 유리는 상기한 바와 같이 박리층의 재료인 폴리이미드와의 관계를 고려하더라도 알맞는 재료이다.

다음에, 투명도전막을 시트기재측에 접착하기 위한 접착제층으로서, 열을 가하지 않고 경화하는 자외선경화형의 것이 바람직하다. 그 중에서도 카티온중합형의 것, 예를 들면, 에폭시계의 자외선경화형 접착제가 가장 적합하다. 도포의 두께는 2∼20㎛ 정도이면, 충분한 접착강도를 얻을 수가 있고, 투과율을 상실하지 않는 얇기를 갖는 값으로 설정한다. 이러한 접착제층은 라미네이트시의 누름조건에 의하여 막두께 분포에 차가 생기거나, 옆으로 접착제가 비어져 나오거나 한다. 이 때문에, 접착제층의 부분에 그 접착제층의 두께를 제어하기 위한 스페이서 수단을 설치하도록 하는 것이 좋다. 스페이서 수단으로는 접착제층중에 혼입한 스페이서 입자, 혹은 보호막상에 형성한 스페이서 패턴 등을 사용할 수가 있다.

더우기, 플라스틱 재료로 이루어지는 시트기재는 시트(매염), 롤의 어느 형태로도 사용할 수 있고, 바람직한 두께는 100∼700㎛의 범위이다. 따라서, 여기서 말하는 시트기재는 소위 필름이나 시트를 포함하는 시트형상의 부재를 포함하는 개념이다. 재료인 플라스틱으로는 폴리에테르술폰, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 염화비닐, 나일론, 폴리아릴레이트, 아크릴, 폴리이미드 등을 적용할 수가 있다.

(실시예)

이하, 첨부도면에 도시하는 실시예를 참조하면서, 본 발명의 내용을 더욱더 구체적으로 설명한다.

우선, 도 1에 도시하는 바와 같이, 세정한 유리기판(10)을 준비하고, 그 일면에 박리층으로서의 투명한 폴리이미드층(20)을 도포에 의하여 형성한다. 유리기판(10)의 두께는 0.7∼1.1mm 정도이고, 전체로서 강성을 갖고 있다. 이 유리기판(10)은 그 표면에 전사하여야 할 투명도전막 등을 지지하는 기판이기 때문에, 양호한 표면평활성, 예를 들면 암실아래 5000Lux 밝기의 반사광으로 육안에 의하여 관찰하였을 때에 흠집이나 돌기 등이 보이지 않을 정도의 표면평활성(기판표면의 외관규격)을 갖고 있는 것이 바람직하다. 또, 폴리이미드층(20)은 상기 제 1 폴리이미드에 고형분비로 0.1%의 실란커플링제를 첨가한 것이고, 그 두께가 0.1∼2㎛이다. 물론, 이 폴리이미드층(20)에 대하여는, 도포한 후, 가열처리에 의하여 경화시킨다. 유리기판(10)은 폴리이미드 경화를 위한 가열처리에 충분히 견딜 수 있는 것은 물론이다.

다음에, 도 2에 도시하는 바와 같이, 이러한 유리기판(10)의 폴리이미드층(20)상에 ITO막을 성막한 후, 그것을 패터닝함으로서, 투명도전막(30)을 형성한다. ITO막의 성막에 있어서는 유리기판(10)의 온도를 150℃ 이상으로 하면, 상기한 바와 같은 비저항이 낮은 막을 얻는다. 그리고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 유리기판(10)상의 투명도전막(30)을 덮도록 아크릴계의 보호막(40)을 1∼2㎛의 두께로 형성한다.

그 후, 도 4에 도시하는 바와 같이, 보호막(40) 위에 옐로우, 마젠타, 시안의 색 패턴(50Y, 50M, 50C)을 포함하는 컬러필터층(50)을 포토리소그래피법에 의하여 형성한다. 색 패턴(50Y, 50M, 50C)의 재료로서, 염료 혹은 안료 등의 착색제를폴리이미드수지 용액에 용해 혹은 분산시킨 공지의 도포재료를 사용할 수 있다(예를 들면, 일본특개평 10-170716호). 각 색 패턴은 스트라이프 형상이고, 그 폭은 50∼200㎛이고, 서로 이웃하는 색 패턴 사이의 거리는 5∼20㎛이다. 또, 컬러필터층(50)은 반사형의 것이고, 그 두께가 0.2∼2㎛이다. 이 경우, 컬러필터층(50)의 각 색 패턴(50Y, 50M, 50C) 및 패터닝한 ITO막은 치수안정성에 우수한 유리기판(10)상에서 위치맞춤을 행하고 있으므로, 패터닝이나 위치맞춤상에서 하등의 문제가 일어나지 않는다.

더욱더, 도 5에 도시하는 바와 같이, 컬러필터층(50) 상을 전체적으로 덮도록, 접착제층(60)을 도포에 의하여 형성한다. 접착제층(60)으로는 자외선경화형이고, 카티온중합형의 에폭시계의 자외선경화형 접착제(아사히 덴카 고교 가부시키가이샤 제의 UV 경화수지 KR500)을 사용한다. 도포의 두께는, 2∼20㎛ 정도이면, 충분한 접착강도를 얻을 수가 있고, 투과율을 상실하지 않을 얇기를 갖는 값으로 설정한다. 이때, 접착제층(60)중에 스페이서 수단으로서 스페이서 입자, 예를 들면 벤조구아나민의 4㎛ 구형입자(도시하지 않음)를 혼입한다. 스페이서입자는 도포하여야 할 재료중에 미리 첨가하여 두고, 기판(10)에의 도포를 행한다. 이 경우, 접착제는 액체상태이고, 스페이서 입자의 크기보다 약간 두껍게 도막의 두께를 컨트롤하는 것이 바람직하다. 이 상태에서 유리기판(10)과 플라스틱시트인 시트기재(80)를 라미네이트하면, 막두께가 전면균일한 접착제층(60)을 얻을 수가 있다. 더욱이, 스페이서 입자의 혼입량으로는 접착제층(60)을 형성한 후에, 면내분포량이 40개/mm²정도가 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 여기서, 접착제층(60)의 에폭시수지는 광경화에 의하여, 예를 들면 수 % 정도의 체적수축이 생기지만, 스페이서 입자는 그러한 변화가 생기기 어렵다. 이 때문에, 접착제층(60)의 체적수축에 동반하여 스페이서 입자의 부분에 지장을 초래하는 변형이나 응력이 생겨, ITO막에 크랙이 생기는 일이 있다. 이것을 피하기 위하여, 스페이서 입자의 입자경은 소정 이하의 크기로 하여야 하고, 예를 들면 5.5㎛ 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 스페이서 수단으로서는 스페이서 입자외, 도 6에 도시하는 바와 같이 컬러필터층(50)의 각 색 패턴(50Y, 50M, 50C) 사이(이 부분은 투명도전막(30)의 패턴이 없는 부분이기도 하다)에 섬모양 혹은 스트라이프 형상으로 패터닝한 스페이서 패턴(70)을 사용할 수도 있다. 스페이서 패턴(70)은 지장을 초래하는 변형이나 응력에 의하여 투명도전막(30)에 손상을 부여하는 일이 없다. 또, 스페이서 패턴(70)은, 흑색의 색재를 혼입한 폴리이미드 수지를 이용하여 형성할 수가 있다. 이렇게 하면 액정표시를 할 때, 표시의 콘트라스트를 향상시키는 장점도 얻을 수 있다.

그 후, 도 7에 도시하는 바와 같이, 접착제층(60) 측에 폴리에테르술폰 기판으로 이루어지는 시트기재(80)(두께가 100∼700㎛)를 배치하고, 투명도전막(30) 및 컬러필터층(50) 등을 유리기판(10)으로부터 시트기재(80) 측으로 전사한다. 이 전사처리에 있어서는 시트기재(80) 측에서 자외선을 조사하지만, 동시에, 조사에 동반하는 접착제층(60) 측(경화대상물)의 온도상승을 적극적으로 억제하고, 될 수 있는 한 상온에 가까운 온도로 한다. 이 전사시, 특히 손상을 받기 쉬운투명도전막(30)은 박리층으로서의 폴리이미드막(20)과 보호막(40) 사이에 샌드위치되어 있기 때문에, 접착제층(60)의 경화 및 전사에 동반하는 외력으로부터 유효하게 보호된다. 비교예로서 상기 보호막(40)없는 상태로 동일한 재료계로 전사를 행한 바, 전사후의 투명도전막에는 스페이서 입자, 스페이서 패턴, 및 접착제의 경화수축에 동반하는 내부응력에 기인한 크랙이 여기저기 발생하고 있었다. 또, 박리층을 유효하게 박리하는 수단이 없었다.

전사후, 박리층으로서 폴리이미드층(20)을 제거한다. 그것은 투명도전막(30)과 액정표시를 위한 드라이버(IC)와의 전기적인 접속을 가능하게 하기 위한 것이기도 하고, 액정구동을 위한 실효전압의 향상을 도모하기 위한 것이기도 한다. 폴리이미드층(20)의 제거에 대하여는, 히드라진-에틸렌디아민을 사용한 습식에칭을 사용한다. 이 경우, 상기 보호막(40)은 이 에천트로부터 접착제층(60), 컬러필터층(50)을 보호한다.

따라서 본 발명은 전사시의 외력으로부터 투명도전막을 유효하게 보호할 수 있고, 외력의 주된 원인인 접착제층의 두께를 유효하게 제어할 수 있다.

Claims (8)

1. 플라스틱 재료로 이루어진 시트기재의 일면에, 전사에 의하여 투명도전막을 형성할 때에, 전사하여야 할 상기 투명도전막을 상기 플라스틱 재료에 비하여 내열성이 우수한 기판측에 형성하여 두는 전사방법에 있어서, 상기 내열성이 우수한 기판상에 상기 투명도전막은 90°박리로 수 g∼100g/cm 정도의 잡아떼는 힘이 필요한 만큼의 밀착성을 가지며 전사시에 박리부분으로 되는 박리층과, 그 투명도전막을 보호하기 위한 보호막사이에 끼워넣어져 있는 것을 특징으로 하는 투명도전막의 전사방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 내열성이 우수한 기판은 세라믹, 유리, 금속의 단체, 또는 그들이 복합된 기판이고, 또한, 상기 박리층은 폴리이미드계의 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명도전막의 전사방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 내열성이 우수한 기판상에 형성된 상기 보호막상에 접착제층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명도전막의 전사방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 접착제층의 부분에, 그 접착제층의 두께를 제어하기 위한 스페이서 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 투명도전막의 전사방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 스페이서 수단은 상기 접착제층 속에 혼입한 스페이서 입자, 또는 상기 보호막상에 형성한 스페이서 패턴중의 어느 것인 것을 특징으로 하는 투명도전막의 전사방법.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 투명도전막은 액정컬러표시장치의 전극이고, 컬러표시를 위한 컬러필터층이 상기 보호막상에 형성되고, 상기 접착제층이 그 컬러필터층을 덮고 있는 것을 특징으로 하는 투명도전막의 전사방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 투명도전막이 금속산화물로 이루어지고, 또한 상기 보호막이 유기계의 수지, 무기화합물, 또는 그들이 복합된 하이브리드 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명도전막의 전사방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 보호막의 경도는 JIS K5401에 의한 연필경도가 H 이상인 것을 특징으로 하는 투명도전막의 전사방법.