KR101398562B1 - 투명도전성 필름 가공 방법 - Google Patents

Abstract

레이저 절단기로 광학투명접착제(OCA)를 매개로 PET층을 겹친 기재를 가진 투명도전성 필름을 절단함에 있어서, 적어도 OCA층을 레이저 절단기로 절단하는 레이저 절단 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 투명도전성 필름 가공 방법이 개시된다. 필름의 나머지 두께 부분은 레이저 절단기나 칼날을 사용하여 절단을 완료할 수 있고, 후속적으로 투명도전성 필름의 투명도전막층을 전열처리 하는 단계 및 투명도전성 필름의 투명도전막층을 패터닝 가공하는 단계가 이루어질 수 있다.

Description

투명도전성 필름 가공 방법{method of fabricating film having transparent conductive layer}

본 발명은 터치스크린패드 등에 사용되는 투명도전성 필름을 가공하는 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 내부에 광학투명접착제(이하 OCA:Optical Clear Adhesive) 층을 가지는 투명도전성 필름을 절단하는 방법에 관한 것이다.

투명도전성 필름은 합성수지 필름의 표면에 투명도전층을 적층하여 형성한 필름이다. 투명 도전성 필름은 터치스크린패널의 전극, 광학 디스플레이의 전극으로서 사용되고 있다.

예를 들면 터치스크린패널에서는, 인듐주석산화물(ITO:Indium Tin Oxide)이 스퍼터링 등의 방법으로 부착된 투명 도전 유리판과, 비교적 열에 강하고 기계적 강성을 가지며 공정 중이나 사용 중에 수축에 의한 치수변화가 작은 폴리에틸렌텔레프탈레이트(이하 PET) 필름 등의 합성수지 필름에 ITO가 스퍼터링 등의 방법으로 부착된 투명도전성 필름이 스페이서를 통해 서로 마주보도록 배치되어 사용될 수 있다.

또한, 유리판에 투명도전성 필름(이하 'ITO 필름'가 혼용하기로 함)을 OCA를 이용하여 부착하고, 이에 대향하는 별도의 ITO 필름을 결합하여 터치스크린패널을 형성할 수도 있다.

이런 터치스크린패널을 형성하기 위해 우선 ITO필름을 만드는 작업이 선행되어야 하고, 후속적으로 ITO 필름을 가공하여 필요한 도전 패턴을 형성하는 작업이 이루어져야 한다.

통상 ITO 필름은 제조사에서 PET 필름에 스퍼터링 적층방식으로 ITO층을 형성한 필름을 만들어 롤 형태로 터치스크린패널 업체에 공급된다. 터치스크린패널 제조사는 공정에 적당한 크기로 ITO 필름을 절단하고 절단된 하나의 ITO 필름에 다수의 터치스크린패널을 형성할 수 있는 도전 패턴을 통상의 패터닝 과정을 통해 형성한 뒤 이를 재단하여 사용하게 된다.

ITO 필름은 기재인 PET 필름의 층구조에 따라 구분될 수 있으며, 기존의 상당수의 ITO 필름의 기재는 단순한 하나의 층으로 이루어지는 것이 아니고 두 층의 PET를 OCA로 접합하여 기재를 만들고 있다. 한편, 각 PET층도 OCA로 접합되기 전에 혹은 접합된 후에 형성되는 몇 가지 코팅을 가지며, 이렇게 만들어진 기재 위에는 ITO 투명도전층이 스퍼터링 방법으로 적층된다.

도1은 이런 복층 PET 기재를 가진 ITO 필름의 일 예에서의 층구조를 나타내는 단면도이다. 단, 도면상의 각 층의 두께는 중요성을 반영하여 도시한 것이므로 실제 각 층의 두께를 비례적으로 나타내지 않는 것일 수 있다.

이런 복층 PET 기재는 터치스크린 패널을 형성하는 과정에서 공정을 위해 적당한 크기로 절단되어야 하는 데, 기존의 절단하는 방법에는 금형 칼날을 이용한 작두형식으로써 상부 칼날과 하부 칼날의 면 마찰로 인한 필름 절단 방식과, 컷팅날 방식으로써 칼날로 인정한 간격으로 직선으로 자르는 방식이 있었다.

그러나, 이들 방식 모두에서는 칼날을 이용하여 기계적인 방법으로 PET 기재를 자르게 되어 복층 구조의 PET 필름에서는 두 층을 부착시키고 있는 OCA층이 도2에서 보이듯이 절단면에 일부 새어나와 도3과 같이 ITO 필름 표면에 묻으면 후속 공정에서 이물 불량을 일으킬 수 있고, 특히 이런 OCA층이 도전성 파티클과 함께 회로 패턴에 묻으면 회로 기능 상의 불량을 일으킬 수 있고, 터치스크린패널의 한 점에서 이런 OCA층이 묻어 해당 부분 화소를 오염시켜 잘 보이지 않도록 만드는 화소 불량 혹은 외관 불량을 야기할 수도 있었다.

특히, ITO 필름 절단은 이를 이용하여 터치스크린패널 등을 형성하는 공정에서 거의 최초에 이루어지는 공정이라고 할 수 있고, 이물은 특성상 해당 필름만 오염시키는 것이 아니고 장비를 통해 다른 필름까지 오염시킬 수 있는 것이며, OCA는 점착성으로 인하여 세정 과정을 통해서도 제거되기 어렵고, 이후 모든 공정에 OCA 누출로 인한 모든 불량 요인을 안고 가게 되는 것이므로 이런 문제는 더욱 중요하게 작용하게 된다.

등록특허 10-1011482

본 발명은 상술한 ITO 필름 절단시의 OCA누출로 인한 불량 요인을 제거 혹은 경감하기 위한 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 특히 OCA로 접합되어 이루어진 복층 PET 필름을 기재로 가지는 ITO 필름 절단시의 OCA 누출에 의해 야기될 수 있는 회로 불량, 외관 불량, 화소 불량 등의 불량 문제를 예방할 수 있는 ITO 필름 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 투명도전성 필름 가공 방법은 레이저 절단기로 OCA를 매개로 PET를 겹친 기재를 가진 투명도전성 필름의 적어도 OCA층을 절단하는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 충분한 출력을 가진 레이저 가령 100와트 정도의 출력을 가진 레이저로 한번에 투명도전성 필름을 절단하는 것이 바람직하지만, 출력이 높을수록 장비 비용과 유지비용이 많이 들어가는 것을 고려하고, 장비의 사용 내구성이 충분한 점을 고려하여 저출력 레이저 장비로 한번에 투명도전성 필름 두께의 일부를 절단하는 것을 고려할 수 있으며, 이런 경우, 레이저의 절단력이 필름 전체 두께에 미치지 않으므로 필름 하부의 커팅 작업대를 관통부가 없는 평면으로 유지할 수 있으며 따라서 임의 형태에 대한 작업이 자유롭게 이루어질 수 있다.

투명도전성 필름 두께의 부분적 커팅이 이루어지는 경우, 투명도전성 필름을 자를 때에는 일차로 레이저로 ITO 필름의 양면 가운데 어느 한 면에서 적어도 OCA 층까지 필름 층 구성 물질을 용융 및 기화시키면서 절단을 하고, 나머지 부분에 대해서는 다시 한번 레이저를 조사하여 완전하게 절단을 하거나, 나머지 부분에 대해서는 칼날(blade)을 이용하여 완전히 필름을 절단하는 종래의 방법으로 커팅을 할 수 있다.

본 발명의 투명도전성 필름을 가공하는 방법에서는 투명도전막을 패터닝 가공하기 전에 그리고 전열처리도 하기 전에 투명도전성 필름을 레이저로 커팅 가공하며, 이때에는 필름 전체를 일정한 크기로 절단하는 가공 외에 필름 내의 일부분을 타발하여 투명도전성 필름 가공용 지그 구멍 등을 형성하는 작업도 함께 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 복층 기재 ITO 필름 절단시의 OCA누출로 인한 불량 요인을 제거 혹은 경감하여 후속 공정에서의 이물 불량 회로 불량 등의 문제를 예방할 수 있고, 이를 이용한 터치스크린패널 등의 수율을 향상시킬 수 있다.

도1은 OCA로 접합된 복층 PET 기재를 가진 ITO 필름의 일 예에서의 층구조를 나타내는 단면도이다.
도2는 종래 기술의 문제점을 나타내는 사진으로서, OCA 누출이 이루어진 ITO 필름 절단면을 나타내는 사진,
도3은 OCA 누출에 의해 ITO 필름 표면에 OCA 얼룩이 형성된 것을 나타내는 사진,
도4는 본 발명의 방법 가운데 하나의 실시예를 나타내는 흐름도이다.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도4는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.

먼저, ITO 필름 제조사에서 기재에 ITO를 적층시킨 ITO 필름이 공급되는 투명도전성 필름 공급 단계(S10)가 이루어진다. 이미 언급하듯이 본 발명 관련 기재는 기본적으로 두 층의 PET를 OCA로 접합하여 형성하며, 각 PET층도 OCA로 접합되기 전에 혹은 접합된 후에 형성되는 몇 가지 코팅을 가질 수 있다. 기재 위에는 ITO 투명도전층이 스퍼터링 방법으로 적층된다.

ITO 필름은 가령 폭 500mm에 상당한 길이의 롤(roll)을 이룬다. 폭 전체에 ITO층이 적층된 것은 아니며 롤의 폭방향 양단 일정 부분은 가공시에 기구나 손으로 잡을 수 있도록 기재만 있는 비적층면을 이루며, 공정 지그(jig)를 결합할 수 있도록 타발하여 홀을 형성할 수도 있다.

롤을 절단 가공 장비에 걸고 롤을 일정 길이씩 풀어가면서 절단 및 타발을 실시한다. 본 실시예에서 ITO 필름의 절단 및 타발은 레이저 커터로 실시한다. 이러한 레이저 절단 단계(S20)에서는 레이저빔에 의해 좁은 지역에 순간적으로 높은 온도를 만들어 레이저빔 조사부에서 필름 형성층 물질의 기화가 일어나면서 물질이 제거되어 절단이 이루어진다.

충분한 출력을 내기 위해 레이저 종류로는 이산화탄소 레이저(CO₂ laser)가 사용될 수 있고, 출력은 10 내지 100와트(W)의 것이 사용될 수 있다. 작업 능률을 높이기 위해 레이저빔을 빠르게 이동하면서 필름을 절단하는 것이 필요하며, 이를 위해서는 높은 출력의 것이 바람직하다.

단, 출력이 높은 장비는 설치 비용이 높아지고, 절단 작업이 비교적 간단하여 고속 진행의 필요가 없는 것이라면 출력을 상대적으로 낯추어 비용을 줄일 수 있고, 필름의 두께가 레이저 출력에 비해 두꺼운 것이라면 전체를 절단할 필요가 없이 한 표면에서 OCA층까지만 레이저 절단이 이루어지도록 할 수도 있다.

이렇게 ITO 필름 두께의 부분적 커팅이 이루어지는 경우, 일차로 레이저로 ITO 필름의 양면 가운데 어느 한 면에서 적어도 OCA 층까지 필름 물질을 용융 및 기화시키면서 절단을 하고, 나머지 두께에 대해서는 한번 더 레이저 빔이 절단부를 지나게 하여 남아있는 층의 물질을 제거하여 절단이 이루어지도록 하거나, 종래와 같은 기계식 칼날 형태를 이용하여 커팅이 이루어지도록 할 수 있다.

종래의 커팅 방식으로 나머지를 자르는 경우, 레이저가 완전히 필름을 관통하지 않으므로 커팅 작업대에 관통부를 형성할 필요가 없이 평면으로 유지할 수 있으며 따라서 임의 형태에 대한 작업이 자유롭게 이루어질 수 있다는 이점을 가진다.

레이저빔(laser beam) 절단을 위해서는 레이저빔 조사기를 X-Y플로터와 같은 이동구조에 설치하여 ITO 필름이 놓인 작업대 위를 평면적으로 움직이면서 해당 직선이나 곡선을 따라 레이저빔을 조사하도록 하며, 종래의 작두나 커팅날을 이용한 기계식 절단 방식에서 타발은 특정 형태로 제작된 커팅날을 설치한 별도 프레스 장비로 진행하는 경우가 많은 데 비해 레이저 절단 방식에서는 절단과 타발을 같은 자리에서 한꺼번에 실시할 수 있으므로 종래에 비해 유리한 점이 있다.

레이저 절단 작업이 이루어진 ITO필름은 로봇 아암이나 기타 기계적 수단에 의해 전열처리를 위한 렉에 각 층별로 안착된다. 전열처리 단계(S30)는 스퍼터링으로 PET 기재에 적층된 ITO막의 불안정하고 파손되기 쉬운 상태를 가열을 통해 균열에 대해 비교적 안정된 상태로 만드는 일종의 어닐링 공정이며, 기재의 내열성을 감안하여 통상 120℃ 내지 150℃ 정도로 진행될 수 있다. 레이저 커팅 작업이 ITO 필름의 전열처리 단계(S30) 이전에 처음 실시되는 것이라면 ITO층의 보호가 더 필요하므로 이를 위해 렉에는 절단된 ITO 필름을 한장씩 수용하여 필름들 사이의 접촉에 의한 손상이 없도록 다수 층의 필름 안착부를 만들고, 이 렉 전체를 전열처리 공정의 가열 로에 투입하는 것이 바람직하다.

전열처리 단계(S30)를 마친 ITO 필름은 이 필름을 공정 중에 평평하게 유지할 수 있는 액자틀과 같은 거치 장치(지그)에 결합되어 이후 ITO 패터닝 단계(S40)을 위한 각 공정을 거치게 된다. 패터닝 단계(S40)는 반도체나 표시장치 분야에서 통상 포토리소그래피를 통해 이루어지는 것으로, 가령 ITO막과 같은 도전막이 전체적으로 형성된 상태에서 위에 감광성 층을 형성하고, 마스크를 통해 노광을 실시하고, 감광성 층 가운데 노광 이후 패턴을 이루지 않는 부분을 제거하는 현상을 실시하고, 노출된 도전막에 대한 에칭과 감광막 패턴을 제거하는 에싱이나 스트리핑 등의 순서로 이루어질 수 있다. 또한, 이들 패터닝 공정 중간중간에 오염물 제거를 위한 세정, 건조가 이루어질 수 있다.

본 발명에서 레이저 커팅에 의하면 레이저 빔을 받는 곳은 한정된 좁은 지역에서 순간적으로 높은 온도가 되어 기재 물질이 기화, 제거되며, 짧은 시간 내에 레이저 빔이 지나게 되면 빔 조사부 주변에 전도되는 열은 지극히 한정된 영역, 가령 절단면 정도에서만 영향을 미치게 되므로 패턴 형성부 일반에 대한 레이저의 열에 의한 파괴나, 변형을 걱정할 필요는 없다.

그러나, 점착성과 유동성을 가지는 OCA 층은 레이저의 열에 의해 빔 조사부가 기화 제거될 때 그 인접한 주변부, 즉 남아있는 절단면에서 높은 열에 의해 경화되어 OCA는 절단면 밖으로 흘러나오는 일이 없게 되고, 누출된 유동성 OCA에 의한 후속 공정에서의 불량은 방지될 수 있다.

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

1. 레이저 절단기로 광학투명접착제(OCA)를 매개로 PET층을 겹친 기재와 상기 기재 위에 적층된 투명도전막을 가진 투명도전성 필름에 대해 상기 투명도전막을 패터닝 가공 전에 절단함에 있어서,
   적어도 OCA층을 레이저 절단기로 절단하는 레이저 절단 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 투명도전성 필름 가공 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 레이저 절단기로 상기 투명도전성 필름 두께의 일부만 절단하고, 나머지 두께 부분은 상기 레이저 절단기나 칼날을 사용하여 상기 투명도전성 필름에 대한 절단을 완료하는 것을 특징으로 하는 투명도전성 필름 가공 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 레이저 절단기로 상기 투명도전성 필름을 절단 단계가 이루어진 후에
   상기 투명도전성 필름의 상기 투명도전막을 전열처리 하는 단계 및
   상기 투명도전성 필름의 상기 투명도전막을 패터닝 가공하는 단계가 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명도전성 필름 가공 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 가운데 어느 한 항에 있어서,
   상기 레이저 절단 단계에서는 상기 투명도전성 필름에 대한 절단 및 타발이 함께 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명도전성 필름 가공 방법.

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