KR101983013B1 - 필름 터치 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 필름 터치 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전도성 패턴층 및 분리층이 순차로 배치되며 상기 전도성 패턴층 및 분리층 중 적어도 하나의 일면에 기재 필름이 배치되고, 상기 분리층과 전도성 패턴층 사이에 SiOxNy(0≤x≤4, y=4-x)를 포함하는 캡핑층(capping layer)를 더 포함함으로써, 시인성을 개선할 수 있으며 전도성 패턴층의 저항을 낮게 할 수 있는 필름 터치 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

필름 터치 센서 및 그 제조 방법{FILM TOUCH SENSOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 필름 터치 센서 및 그 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 터치센서에 대한 연구개발도 활발히 이루어지고 있다.
예를 들어, 터치 방식의 디스플레이를 갖는 전자기기의 경우 초경량, 저전력을 달성하고 휴대성이 향상된 초박막의 유연성 디스플레이가 차세대 디스플레이로 주목 받으면서 이러한 디스플레이에 적용 가능한 터치센서의 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 터치센서가 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 적층 공정 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.
한국등록특허 제1191865호
본 발명은 시인성이 우수한 필름 터치 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 낮은 저항의 전도성 패턴을 갖는 필름 터치 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 캐리어 기판 상에서 공정이 진행되어, 패턴층 등의 형성이 용이한 필름 터치 센서 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 전도성 패턴층 및 분리층이 순차로 배치되며 상기 전도성 패턴층 및 분리층 중 적어도 하나의 일면에 기재 필름이 배치되고, 상기 분리층과 전도성 패턴층 사이에 SiOxNy(0≤x≤4, y=4-x)를 포함하는 캡핑층(capping layer)를 더 포함하는, 필름 터치 센서.
2. 위 1에 있어서, 상기 SiOxNy에서, 0<x<4이고 y=4-x인, 필름 터치 센서.
3. 위 1에 있어서, 상기 분리층은 폴리이미드(polyimide)계 고분자, 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol)계 고분자, 폴리아믹산(polyamic acid)계 고분자, 폴리아미드(polyamide)계 고분자, 폴리에틸렌(polyethylene)계 고분자, 폴리스타이렌(polystyrene)계 고분자, 폴리노보넨(polynorbornene)계 고분자, 페닐말레이미드 공중합체(phenylmaleimide copolymer)계 고분자, 폴리아조벤젠(polyazobenzene)계 고분자, 폴리페닐렌프탈아미드(polyphenylenephthalamide)계 고분자, 폴리에스테르(polyester)계 고분자, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)계 고분자, 쿠마린(coumarin)계 고분자, 프탈리미딘(phthalimidine)계 고분자, 칼콘(chalcone)계 고분자 및 방향족 아세틸렌계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 고분자로 제조된 것인, 필름 터치 센서.
4. 위 1에 있어서, 상기 분리층과 캡핑층 사이에 제1 보호층을 더 포함하는, 필름 터치 센서.
5. 위 1에 있어서, 상기 전도성 패턴층은 금속산화물류, 금속류, 금속 나노와이어, 탄소계 물질류 및 전도성 고분자 물질류로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재료로 형성된 것인, 필름 터치 센서.
6. 위 1에 있어서, 상기 전도성 패턴층은 인듐틴옥사이드로 형성된 것인, 필름 터치 센서.
7. 위 1에 있어서, 상기 전도성 패턴층의 두께는 100 내지 500Å인, 필름 터치 센서.
8. 위 1에 있어서, 상기 전도성 패턴층이 형성된 캡핑층 상에 위치하는 제2 보호층을 더 포함하는, 상기, 필름 터치 센서.
9. 위 1에 있어서, 상기 기재 필름은 편광자 또는 투명 필름인, 필름 터치 센서.
10. 위 1 내지 9 중 어느 한 항의 필름 터치 센서를 포함하는 터치 패널.
11. 위 10의 터치 패널을 포함하는 화상 표시 장치.
12. 캐리어 기판 상에 분리층을 형성하는 단계; 상기 분리층 상에 SiOxNy(0≤x≤4, y=4-x)를 포함하는 캡핑층(capping layer)을 형성하는 단계; 상기 캡핑층 상에 전도성 패턴층을 형성하는 단계; 및 상기 전도성 패턴층 상에 기재 필름을 접합하는 단계를 포함하는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
13. 캐리어 기판 상에 분리층을 형성하는 단계; 상기 분리층 상에 SiOxNy(0≤x≤4, y=4-x)를 포함하는 캡핑층(capping layer)을 형성하는 단계; 상기 캡핑층 상에 전도성 패턴층을 형성하는 단계; 및 상기 캐리어 기판으로부터 분리층을 박리하고 분리층의 캐리어 기판이 박리된 면에 기재 필름을 접합하는 단계를 포함하는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
14. 위 12 또는 13에 있어서, 상기 SiOxNy에서, 0<x<4이고 y=4-x인, 필름 터치 센서의 제조 방법.
15. 위 12 또는 13에 있어서, 상기 캡핑층은 증착법으로 형성되는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
16. 위 12 또는 13에 있어서, 상기 캡핑층 형성 전에 상기 분리층 상에 제1 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
17. 위 12 또는 13에 있어서, 상기 전도성 패턴층이 형성된 캡핑층 상에 제2 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
18. 위 12 또는 13에 있어서, 기재 필름의 접합은 점접착제를 통해 이루어지는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
본 발명의 필름 터치 센서는 실리콘 질산화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 중 적어도 하나를 포함하는 캡핑층을 전도성 패턴층의 일측에 구비함으로써, 시인성을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 필름 터치 센서는 상기 캡핑층을 구비함으로써, ITO를 포함하는 전도성 패턴층의 결정화도를 높여 낮은 저항의 전도성 패턴층을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 캐리어 기판 상에서 필름 터치 센서를 구현하기 위한 패턴층 형성 등의 공정을 진행하고 이후에 기재 필름을 부착하므로, 기재 필름의 열 손상 등을 방지할 수 있다.
도 1은 캐리어 기판과 분리되기 전의 필름 터치 센서의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 캐리어 기판과 분리되기 전의 필름 터치 센서의 다른 일 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 캐리어 기판과 분리된 필름 터치 센서의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명의 필름 터치 센서는 전도성 패턴층 및 분리층이 순차로 배치되며 상기 전도성 패턴층 및 분리층 중 적어도 하나의 일면에 기재 필름이 배치되고, 상기 분리층과 전도성 패턴층 사이에 SiOxNy(0≤x≤4, y=4-x)를 포함하는 캡핑층(capping layer)를 더 포함함으로써, 시인성을 개선할 수 있으며 전도성 패턴층의 저항을 낮게 할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들을 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
필름 터치 센서
도 1은 본 발명에 따른 필름 터치 센서의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
분리층(20)은 캐리어 기판(10)과의 분리를 위해 형성되는 층이며, 전도성 패턴층(50)을 피복하여 전도성 패턴층(50)의 보호 및 다른 층과의 절연을 위한 층이 된다.
따라서, 분리층(20)은 캐리어 기판(10)으로부터 용이하게 박리되며, 박리시에 후술할 캡핑층(40) 또는 제1 보호층(30)으로부터는 박리되지 않는 소재로 제조되는 것이 바람직하다. 이러한 측면에서, 분리층(20)은 고분자 유기막일 수 있으며, 예를 들면 폴리이미드(polyimide)계 고분자, 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol)계 고분자, 폴리아믹산(polyamic acid)계 고분자, 폴리아미드(polyamide)계 고분자, 폴리에틸렌(polyethylene)계 고분자, 폴리스타이렌(polystyrene)계 고분자, 폴리노보넨(polynorbornene)계 고분자, 페닐말레이미드 공중합체(phenylmaleimide copolymer)계 고분자, 폴리아조벤젠(polyazobenzene)계 고분자, 폴리페닐렌프탈아미드(polyphenylenephthalamide)계 고분자, 폴리에스테르(polyester)계 고분자, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)계 고분자, 폴리아릴레이트(polyarylate)계 고분자, 신나메이트(cinnamate)계 고분자, 쿠마린(coumarin)계 고분자, 프탈리미딘(phthalimidine)계 고분자, 칼콘(chalcone)계 고분자, 방향족 아세틸렌계 고분자 등의 고분자로 제조된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
캐리어 기판(10)으로는 공정 중에 쉽게 휘거나 뒤틀리지 않고 고정될 수 있도록 적정 강도를 제공하며 열이나 화학 처리에 영향이 거의 없는 재료라면 특별한 제한이 없이 사용될 수 있다. 예를 들면 글라스, 석영, 실리콘 웨이퍼, 서스 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 글라스가 사용될 수 있다.
캡핑층(40)은 실리콘 질산화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 중 적어도 하나(SiOxNy)를 포함하여 이루어진 층으로서, 전도성 패턴층(50)과 다른 층들과의 굴절률 차이를 조절하여 전도성 패턴층(50)의 시인을 저감시켜, 화상 표시 장치와 결합된 경우 영상의 시인성을 향상시킬 수 있다. 또한, 전도성 패턴층(50)이 전도성 금속산화물류, 예를 들면 인듐틴옥사이드계로 형성되는 경우, 그 결정화에 필요한 활성 에너지를 적게 하여 낮은 annealing 온도에서도 결정화를 활성화할 수 있고, 전도성 패턴의 낮은 저항을 구현할 수 있다. 이러한 전도성 패턴의 낮은 저항은 터치 신호의 감도 향상을 가져올 수 있다.
본 발명에 따른 캡핑층(40)인 SiOxNy(0≤x≤4, y=4-x)를 포함하는 층은 x와 y의 비율에 따라, 실리콘 질산화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 중 적어도 하나를 포함하는 층일 수 있으며, 실리콘 산화물인 경우(y=0)에는 시인성 향상 효과가 보다 우수하며, 실리콘 질산화물인 경우(0<x<4, y=4-x)에는 전도성 패턴층(50)의 저항 감소 효과가 보다 우수하다.
SiOxNy를 포함하는 층은 당분야에 공지된 방법으로 형성할 수 있으며, 예를 들면, 증착법을 통해 형성될 수 있다.
전도성 패턴층(50)은 터치 감지를 위한 센싱 전극 및 패드 전극을 포함한다.
센싱 전극은 분리층 상의 센싱 영역에, 패드 전극은 분리층 상의 패드 영역에 위치할 수 있다. 다만, 센싱 전극과 패드 전극은 전기적으로 연결되어야 하므로, 센싱 전극의 적어도 일부가 패드 영역에 위치할 수도 있고, 패드 전극의 적어도 일부가 센싱 영역에 위치할 수도 있다.
센싱 영역은 필름 터치 센서에서 터치가 수행되는 표시부에 대응되는 영역을 의미하고, 패드 영역은 패드부에 대응되는 영역을 의미한다. 즉, 분리층 상의 센싱 영역은 분리층 상에서 표시부에 대응되는 영역을 의미하고, 패드 영역은 분리층 상에서 패드부에 대응되는 영역을 의미한다.
전도성 패턴층(50)으로는 전도성 물질이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 예를 들면 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO), 플로린틴옥사이드(FTO), 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)로 이루어진 군에서 선택된 금속산화물류; 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 및 APC로 이루어진 군에서 선택된 금속류; 금, 은, 구리 및 납으로 이루어진 군에서 선택된 금속의 나노와이어; 탄소나노튜브(CNT) 및 그래핀 (graphene)으로 이루어진 군에서 선택된 탄소계 물질류; 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT) 및 폴리아닐린(PANI)으로 이루어진 군에서 선택된 전도성 고분자 물질류에서 선택된 재료로 형성될 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 인듐틴옥사이드가 사용될 수 있다. 인듐틴옥사이드는 결정성 또는 비결정성 모두 사용이 가능하다.
전도성 패턴층(50)의 두께는 특별히 한정하지 않으나, 필름 터치 센서의 유연성을 고려할 때 가급적 박막인 것이 바람직하다. 예를 들면, 두께는 100 내지 500Å일 수 있는데, 이와 같이 박막인 경우 저항 증가가 문제될 수 있으나, 전술한 바와 같은 캡핑층(40)을 구비함으로써 저항 증가를 방지하여 우수한 감도를 유지할 수 있다.
전도성 패턴층(50)의 단위 패턴들은 서로 독립적으로 예컨대 3각형, 4각형, 5각형, 6각형 또는 7각형 이상의 다각형 패턴일 수 있다.
또한, 전도성 패턴층(50)은 규칙 패턴을 포함할 수 있다. 규칙 패턴이란, 패턴의 형태가 규칙성을 갖는 것을 의미한다. 예컨대, 단위 패턴들은 서로 독립적으로 직사각형 또는 정사각형과 같은 메쉬 형태나, 육각형과 같은 형태의 패턴을 포함할 수 있다.
또한, 전도성 패턴층(50)은 불규칙 패턴을 포함할 수 있다. 불규칙 패턴이란 패턴의 형태가 규칙성을 갖지 아니한 것을 의미한다.
전도성 패턴층(50)이 금속 나노와이어, 탄소계 물질류, 고분자 물질류 등의 재료로 형성된 경우, 전도성 패턴층(50)은 망상 구조를 가질 수 있다.
망상 구조를 갖는 경우, 서로 접촉하여 인접하는 패턴들에 순차적으로 신호가 전달되므로, 높은 감도를 갖는 패턴을 실현할 수 있다.
전도성 패턴층(50)은 단일층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들면 터치 위치를 센싱하기 위해 서로 다른 방향인 2방향으로 전극을 형성할 경우에는 각 방향의 전극은 서로 절연되어야 하므로, 전도성 패턴층(50)은 2개의 층으로 형성될 수도 있고 단일층으로 형성되는 경우에는 어느 한 방향의 전극은 브릿지 전극을 통해 다른 방향의 전극과 절연을 유지하며 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 필요에 따라 필름 터치 센서는 분리층(20)과 캡핑층(40) 사이에 제1 보호층(30)을 더 포함할 수 있다. 도 2에는 제1 보호층(30)을 더 포함하는 필름 터치 센서의 예시가 개략적으로 도시되어 있다.
제1 보호층(30)은 상기 분리층(20)과 마찬가지로 전도성 패턴층(50)을 피복하여 전도성 패턴층(50)을 보호하며, 본 발명의 필름 터치 센서의 제조 공정 중에 분리층(20)이 전도성 패턴층(50) 형성을 위한 에천트에 노출되지 않도록 하는 역할을 한다.
제1 보호층(30)으로는 당분야에 공지된 고분자가 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들면 유기 절연막으로 제조된 것일 수 있다.
제1 보호층(30)은 전도성 패턴들의 패터닝 등의 공정 중에 분리층(20)의 측면이 에천트 등에 노출되는 것을 최소화 할 수 있도록 분리층(20) 측면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 분리층(20) 측면의 노출을 완전히 차단한다는 측면에서 바람직하게는 제1 보호층(30)은 분리층(20) 측면 전부를 덮을 수 있다.
도 3에 예시된 바와 같이, 본 발명의 필름 터치 센서는 상기 전도성 패턴층(50)이 형성된 캡핑층(40) 상에 위치한 제2 보호층(60)을 더 포함할 수 있다.
제2 보호층(60)은 그 자체로서 기재의 역할, 그리고 패시베이션층의 역할을 할 수 있다. 뿐만 아니라, 전도성 패턴층(40)의 부식을 막고, 표면을 평탄화하여 기재 필름(70)과의 접착시 미세기포의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 접착층의 역할을 할 수 있다.
제2 보호층(60)이 기재 또는 패시베이션층의 역할을 하는 경우, 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리오르가노실록산(POS) 등의 실리콘계 고분자; 폴리이미드계 고분자; 폴리우레탄계 고분자 등으로 제조된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
제2 보호층(60)이 접착층의 역할을 하는 경우, 당 분야에 공지된 열경화 또는 광경화성 점착제 또는 접착제를 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 폴리에스테르계, 폴리에테르계, 우레탄계, 에폭시계, 실리콘계, 아크릴계 등의 열경화 또는 광경화성 점착제 또는 접착제를 사용할 수 있다.
도 3에 예시된 바와 같이, 본 발명의 필름 터치 센서는 상기 제2 보호층(60) 상에 부착된 기재 필름(70)을 더 포함할 수 있다.
제2 보호층(60)이 접착층인 경우 기재 필름(70)은 제2 보호층(60) 상에, 그렇지 않은 경우, 도 5에 예시된 바와 같이 제2 보호층(60) 상의 점접착층을 통해 부착될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 기재 필름(70)은 분리층(20) 측에 접합될 수도 있다. 이 경우에는 캐리어 기판(10)으로부터 분리층(20)이 박리된 후에 분리층(20)의 캐리어 기판(10)이 박리된 면에 기재필름(70)이 접합될 수 있다.
기재 필름(70)으로는 당 분야에 널리 사용되는 소재로 제조된 투명 필름이 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 예를 들면, 셀룰로오스 에스테르(예: 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 및 니트로셀룰로오스), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에스테르(예: 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리-1,4-시클로헥산디메틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌 1,2-디페녹시에탄-4,4´-디카르복실레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리스티렌(예: 신디오택틱(syndiotactic) 폴리스티렌), 폴리올레핀(예: 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리메틸펜텐), 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리아릴레이트, 폴리에테르-이미드, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에테르 케톤, 폴리비닐알코올 및 폴리염화비닐로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물로 제조된 필름일 수 있다.
또한, 투명 필름은 등방성 필름 또는 위상차 필름일 수 있다.
등방성 필름일 경우 면내 위상차(Ro, Ro=[(nx-ny)ⅹd], 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]ⅹd)가 -90nm 내지 +75nm이며, 바람직하게는 -80nm 내지 +60nm, 특히 -70nm 내지 +45nm가 바람직하다.
위상차 필름은 고분자필름의 일축 연신, 이축 연신, 고분자코팅, 액정코팅의 방법으로 제조된 필름이며, 일반적으로 디스플레이의 시야각보상, 색감개선, 빛샘개선, 색미조절 등의 광학특성 향상 및 조절을 위하여 사용된다.
또한, 기재 필름(70)으로 편광자를 사용할 수도 있다.
편광자는 폴리비닐알콜계 편광자의 일면 또는 양면에 편광자 보호필름이 부착된 것일 수 있다.
또한, 기재 필름(70)으로 보호필름을 사용할 수도 있다.
보호필름은 고분자 수지로 이루어진 필름의 적어도 일면에 점착층을 포함하는 필름이거나 폴리프로필렌 등의 자가점착성을 가진 필름일 수 있으며, 터치 센서 표면의 보호, 공정정 개선을 위하여 사용될 수 있다.
기재 필름(70)의 광투과율은 바람직하게는 85% 이상이며, 보다 바람직하게는 90% 이상일 수 있다. 또한, 상기 기재 필름(70)은 JIS K7136에 따라 측정되는 전체 헤이즈값이 10% 이하인 것이 바람직하고, 7% 이하인 것이 보다 바람직하다.
상기 기재 필름(70)의 두께는 제한되지 않지만 바람직하게는 30 내지 150㎛이며, 보다 바람직하게는 70 내지 120 ㎛이다.
본 발명의 필름 터치 센서는 제조 공정 중에 분리층(20) 하부의 캐리어 기판(10)이 제거되며, 그 자리에 제2 기재필름(80)이 접합될 수 있다. 제2 기재필름(80)은 전술한 제1 기재필름(70)과 동일한 범주의 필름이 적용될 수 있다.
전술한 바와 같이 제1 기재필름(70)이 분리층(20) 측에 접합된 경우에는, 제2 기재필름(80)은 제2 보호층(60) 상에 접합될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 필름 터치 센서는 캐리어 기판(10)으로부터 박리된 이후에 필름 터치 센서로서 사용될 수 있다.
필름 터치 센서의 제조방법
또한, 본 발명은 필름 터치 센서의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필름 터치 센서의 제조방법은, 캐리어 기판 상에 분리층을 형성하는 단계; 상기 분리층 상에 SiOxNy(0≤x≤4, y=4-x)를 포함하는 캡핑층(capping layer)을 형성하는 단계; 상기 캡핑층 상에 전도성 패턴층을 형성하는 단계; 및 상기 전도성 패턴층 상에 기재 필름을 접합하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 필름 터치 센서의 제조방법은, 캐리어 기판 상에 분리층을 형성하는 단계; 상기 분리층 상에 SiOxNy(0≤x≤4, y=4-x)를 포함하는 캡핑층(capping layer)을 형성하는 단계; 상기 캡핑층 상에 전도성 패턴층을 형성하는 단계; 및 상기 캐리어 기판으로부터 분리층을 박리하고 분리층의 캐리어 기판이 박리된 면에 기재 필름을 접합하는 단계;를 포함할 수 있다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 필름 터치 센서의 제조 방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 필름 터치 센서의 제조 방법의 일 구현예에 따르면, 먼저, 캐리어 기판(10) 상에 분리층(20)을 형성한다.
캐리어 기판으로는 공정 중에 쉽게 휘거나 뒤틀리지 않고 고정될 수 있도록 적정 강도를 제공하며 열이나 화학 처리에 영향이 거의 없는 재료라면 특별한 제한이 없이 사용될 수 있다. 예를 들면 글라스, 석영, 실리콘 웨이퍼, 서스 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 글라스가 사용될 수 있다.
분리층은 전술한 소재로 형성될 수 있다.
분리층의 경우 캐리어 기판으로부터의 잘 박리되므로, 분리층을 형성하는 경우 캐리어 기판으로부터 박리시에 필름 터치 센서에 가해지는 충격이 적어 전도성 패턴층 손상 등의 문제를 줄일 수 있다.
분리층의 형성 방법은 특별히 한정되지 않고, 슬릿 코팅법, 나이프 코팅법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로 그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어 바 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 코팅법, 디스펜서 인쇄법, 노즐 코팅법, 모세관 코팅법 등의 당 분야에 공지된 방법에 의할 수 있다.
전술한 방법에 의해 분리층을 형성한 이후에, 추가적인 경화 공정을 더 거칠 수 있다.
분리층의 경화 방법은 특별히 한정되지 않고 광경화 또는 열경화에 의하거나, 상기 2가지 방법을 모두 사용 가능하다. 광경화 및 열경화를 모두 수행시 그 순서는 특별히 한정되지 않는다.
경화 조건으로는 구체적인 예를 들면, 열경화의 경우 50 내지 300℃에서 1분 내지 60분간 수행 가능하며, 바람직하게는 100 내지 200℃에서 5분 내지 30분간 수행 가능하다. 광경화의 경우 0.01 내지 10J/cm2의 UV를 1초 내지 500초간 조사할 수 있고, 바람직하게는 0.05 내지 1J/cm2의 UV를 1초 내지 120초간 조사할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 분리층(20) 상에 SiOxNy(0≤x≤4, y=4-x)를 포함하는 캡핑층(capping layer)(40)을 형성한다.
캡핑층(40)은 증착법을 통해 형성될 수 있으며, 예를 들어 화학기상증착, 물리기상증착으로 형성될 수 있다. 산소(O) 및 질소(N)의 비율(x, y)은 증착의 원료 물질의 비율을 조절하여 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 필요에 따라 캡핑층(40) 형성 전에 분리층(20) 상에 제1 보호층(30)을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 이 경우 캡핑층(40)은 제1 보호층(30) 상에 형성된다.
제1 보호층(30)은 예를 들면, 아크릴계 공중합체, 다관능 아크릴계 단량체, 광개시제, 경화보조제, 용제 등을 포함하는 제1 보호층 형성용 조성물로 형성될 수 있으며, 그 형성 방법은 특별히 한정되지 않고 분리층의 형성 방법과 동일한 방법이 사용 가능하다.
상기 제1 보호층은 후술할 패턴들의 패터닝 등의 공정 중에 열화되지 않는 소재로 형성됨으로써, 제품에 적용시 불량률을 현저히 줄일 수 있다.
다음으로, 상기 캡핑층(40) 상에 전도성 패턴층(50)을 형성한다.
전도성 패턴층(50)의 형성 단계는 캡핑층(40) 상에 전도성 화합물로 성막하고, 200 내지 300℃에서, 10 내지 40분 동안 열처리하는 단계로 수행되며, 이 때, 형성된 전도성 패턴층의 최종 두께가 100 내지 500Å가 되도록 수행할 수 있다.
상기 전도성 패턴 형성 단계는 인듐틴옥사이드(ITO)를 포함하는 전도성 화합물을 사용하여, 전술한 두께 범위 내로 형성됨으로써, 적정 범위의 온도를 가하는 열처리 단계에서 어닐링되어 저저항 및 고투과율을 갖는 전도성 패턴층을 형성할 수 있으며, 동시에 제1 보호층의 열화를 방지할 수 있게 된다.
보다 구체적으로, 상기 제1 보호층 상에 인듐탄옥사이드(ITO)를 포함하는 전도성 화합물을 도포하여 성막하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 성막 단계는 물리적 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적 증착법(Chemical VaporDeposition, CVD)등 다양한 박막 증착 기술에 의하여 형성될 수 있다.
증착은 H2O 분위기 또는 O2 분위기에서 수행될 수 있는데, 이후 결정화 정도, 패턴 식각 공정에서 식각액의 종류 등을 고려하면 H2O 분위기에서 수행하는 것이 저저항 패턴을 형성하는데 바람직할 수 있다.
상기와 같이, 제1 보호층 상에 전도성 화합물을 성막한 뒤, 200 내지 300℃에서, 10 내지 40분 동안 열처리하여 전도성 패턴층을 형성한다. 상기 열처리 공정을 통해, 인듐틴옥사이드(ITO)가 저저항 및 고투과율 범위를 만족할 수 있도록 결정화되게 된다.
상기 열처리 온도가 200℃미만인 경우, 결정화가 충분히 이루어지지 않아 저저항 또는 고투과율을 구현하기 어려우며, 300℃초과인 경우, 하부 제1 보호층 또는 분리층의 열화가 발생하여 광특성 저하 및 박리력 상승의 문제가 발생할 수 있다. 상기 열처리 온도는 바람직하게는 180 내지 230℃인 것이 좋다.
상기 열처리 시간이 10분 미만인 경우, 결정화가 충분히 이루어지지 않아 저저항 또는 고투과율을 구현하기 어려우며, 40분을 초과하는 경우, 하부 제1 보호층 또는 분리층의 열화가 발생하여 광특성 저하 및 박리력 상승의 문제가 발생할 수 있다. 상기 열처리 시간는 바람직하게는 15분 내지 35분인 것이 좋다.
본 발명에 따른 열처리는 후술하는 포토레지스트층 형성 단계 전에 수행될 수도 있고, 또는 후술하는 식각 단계 후에 수행될 수도 있다.
이후, 목적하는 패턴을 형성하기 위하여, 전도성 화합물막 상면에 포토레지스트층을 형성하는 단계를 수행할 수 있다.
포토레지스트층을 형성하기 위한 감광성 수지 조성물은 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 감광성 수지 조성물이 사용될 수 있다.
상기 감광성 수지 조성물을 상기 전도성 화합물로 이루어진 막 상에 도포한 후 가열건조함으로써 용매 등의 휘발 성분을 제거하여 평활한 포토레지스트층을 얻는다.
이렇게 하여 얻어진 포토레지스트층에 목적으로 하는 패턴을 형성하기 위한 마스크를 통해 자외선을 조사한다(노광). 이 때, 노광부 전체에 균일하게 평행 광선이 조사되고, 또한 마스크와 기판의 정확한 위치 맞춤이 실시되도록, 마스크 얼라이너나 스테퍼 등의 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 자외선을 조사하면, 자외선이 조사된 부위의 경화가 이루어진다.
상기 자외선으로는 g선(파장: 436㎚), h선, i선(파장: 365㎚) 등을 사용할 수 있다. 자외선의 조사량은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있는 것이며, 본 발명은 이를 한정하지는 않는다.
경화가 종료된 포토레지스트층을 현상액에 접촉시켜 비노광부를 용해시켜 현상하면 목적으로 하는 패턴을 얻을 수 있다.
상기 현상 방법은, 액첨가법, 디핑법, 스프레이법 등의 어느 것이어도 된다. 또한 현상시에 기판을 임의의 각도로 기울여도 된다.
상기 현상액은 통상 알칼리성 화합물과 계면 활성제를 함유하는 수용액이며, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.
이 후, 상기 포토레지스트 패턴에 따라 전도성 패턴을 형성하기 위하여 식각 공정을 수행할 수 있다.
상기 식각 공정에 사용되는 식각액 조성물은 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 식각액 조성물이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 과산화수소계 식각액 조성물이 사용될 수 있다.
식각 공정을 통해, 목적하는 모양의 전도성 패턴을 형성할 수 있다.
다음으로, 본 발명은 전도성 패턴층(50)이 형성된 캡핑층(40) 상에 제2 보호층(60)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제2 보호층(60)은 그 자체로서 기재의 역할, 그리고 패시베이션층의 역할을 할 수 있다. 뿐만 아니라, 전도성 패턴층의 부식을 막고, 표면을 평탄화하여 기재 필름과의 접착시 미세기포의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 접착층의 역할을 할 수 있다.
제2 보호층(60)은 전술한 고분자 또는 전술한 점착제 또는 접착제로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 제2 보호층(60) 상에 기재 필름(70)을 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기재 필름(70)은 전술한 소재로 제조된 필름, 또는 편광자, 위상차 필름, 또는 보호 필름일 수 있으며, 단독 필름일 수도 있고 상기 필름들이 2층 이상으로 결합된 적층 필름일 수도 있다.
편광자는 폴리비닐알콜계 편광자의 일면 또는 양면에 편광자 보호필름이 부착된 것일 수 있다.
제2 보호층(60)이 기재 또는 패시배이션층의 역할을 하는 경우, 기재 필름(70)은 점접착제를 통해 제2 보호층(60) 상에 부착될 수 있다.
기재 필름(70)은 가압 하에 부착될 수 있고, 가해지는 압력 범위는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 1 내지 200Kg/cm2 바람직하게는 10 내지 100Kg/cm2일 수 있다.
기재 필름(70)의 부착시에, 기재 필름(70)과 제2 보호층(60) 간의 접착성을 향상시키기 위해 기재 필름의 부착되는 면에 코로나 처리, 화염 처리, 플라즈마 처리, 자외선 조사, 프라이머 도포 처리, 비누화 처리 등의 표면 처리를 실시할 수 있다.
그리고, 상기 캐리어 기판(10)을 상기 분리층(20), 제1 보호층(30), 캡핑층(40) 및 전도성 패턴층(50)을 포함하는 상부 적층물로부터 박리한다.
캐리어 기판(10)으로부터의 박리 공정의 순서는 특별히 제한되지 않으나 제2 보호층(60)의 형성 후에 수행될 수 있다. 제2 보호층(60) 상에 분리층(20)과 캐리어 기판(10)간의 접합력보다 높은 점착력을 갖는 점착 필름을 부착한 후 점착 필름을 고정하고 박리공정을 수행하면 캐리어 기판(10)으로부터 상부 적층물이 박리될 수 있다. 이후 점착 필름은 제거하고, 제2 보호층(60) 상에 기재 필름(70)을 접합할 수 있다.
상기 박리 이후에도 분리층은 제거되지 않고 필름 터치 센서측에 잔존하여, 제1 보호층(30)과 함께 전도성 패턴층(50)을 보호하는 피복의 역할을 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 필름 터치 센서의 제조방법은, 전도성 패턴층을 형성하는 단계까지는 전술한 실시예와 동일하게 수행될 수 있다. 또한, 캐리어 기판(10)으로부터 분리층(20)을 박리하는 공정도 전술한 실시예와 동일하게 수행될 수 있으며, 분리층(20)에 기재 필름(70)을 접합하는 공정도 전술한 실시예에서 제2 보호층(60) 대신 분리층(20)에 접합하는 것을 제외하고는 동일하게 수행될 수 있다.
터치 패널 및 화상 표시 장치
또한, 본 발명은 상기 필름 터치 센서를 포함하는 터치 패널, 그리고 이를 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 터치 패널은 통상의 액정 표시 장치뿐만 아니라, 터치 스크린, 전계 발광 표시 장치, 플라스마 표시 장치, 전계 방출 표시 장치 등 각종 화상 표시 장치에 적용이 가능하다. 그리고, 플렉서블 특성을 갖는 화상 표시 장치에 대하여 특히 유용하게 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1
제1 보호층(조성) 상에 SiOxNy(0≤x≤4, y=4-x)층을 형성한 후 470Å 두께의 ITO층을 H2O 분위기 하에서 형성하고 230℃에서 20분간 열처리하였다.
실시예 2
제1 보호층(조성) 상에 SiOx(x=2)층을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 ITO층을 형성하였다.
비교예
제1 보호층(조성) 상에 SiOxNy층을 형성하지 않고, 직접 ITO층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 ITO층을 형성하였다.
실험예
1. 면저항
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 ITO층의 면저항을 측정하였으며(9점 측정의 평균값), 그 결과는 하기 표 1과 같다.
2. 패턴의 시인성
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 ITO층에 동일한 터치 패턴을 형성한 후, 동일하게 제2 보호층(패시베이션층) 및 편광자를 접합하였다. 이후 100명의 측정단에게 터치 패턴의 시인 정도를 하기와 같은 기준으로 평가하도록 하였다.
◎: 5명 이하에게 시인됨
○: 5명 초과 내지 10명 이하에게 시인됨
△: 10명 초과 내지 50명 이하에게 시인됨
X: 50명 초과에게 시인됨
실시예1 실시예2 비교예
평균 면저항(Ω/□) 93.5 163 286
시인성 ◎ ◎ X
상기 표 1을 참고하면, 본 발명의 필름 터치 센서는 비교예에 비해 면저항 및 패턴의 시인정도가 현저하게 낮은 것을 확인할 수 있다. 또한, 실리콘 질산화물이 실리콘 산화물보다 면저항 감소 효과가 더 우수한 것을 확인할 수 있다.
10: 캐리어 기판 20: 분리층
30: 제1 보호층 40: 캡핑층
50: 전도성 패턴층 60: 제2 보호층
70: 기재 필름 80: 제2 기재필름

Claims (18)

  1. 분리층;
    상기 분리층 상에 형성되고 SiOxNy(0≤x≤4, y=4-x)를 포함하는 캡핑층(capping layer);
    상기 캡핑층의 상면과 접촉하며 전도성 금속 산화물을 포함하는 터치 센싱 전극들; 및
    상기 터치 센싱 전극들 상에 또는 상기 분리층의 저면 상에 배치된 기재 필름을 포함하는, 필름 터치 센서.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 SiOxNy에서, 0<x<4이고 y=4-x인, 필름 터치 센서.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 분리층은 폴리이미드(polyimide)계 고분자, 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol)계 고분자, 폴리아믹산(polyamic acid)계 고분자, 폴리아미드(polyamide)계 고분자, 폴리에틸렌(polyethylene)계 고분자, 폴리스타이렌(polystyrene)계 고분자, 폴리노보넨(polynorbornene)계 고분자, 페닐말레이미드 공중합체(phenylmaleimide copolymer)계 고분자, 폴리아조벤젠(polyazobenzene)계 고분자, 폴리페닐렌프탈아미드(polyphenylenephthalamide)계 고분자, 폴리에스테르(polyester)계 고분자, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)계 고분자, 쿠마린(coumarin)계 고분자, 프탈리미딘(phthalimidine)계 고분자, 칼콘(chalcone)계 고분자 및 방향족 아세틸렌계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 고분자로 제조된 것인, 필름 터치 센서.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 분리층과 캡핑층 사이에 제1 보호층을 더 포함하는, 필름 터치 센서.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 센싱 전극은 금속류, 금속 나노와이어, 탄소계 물질류 및 전도성 고분자 물질류로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재료를 더 포함하는, 필름 터치 센서.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 센싱 전극은 인듐틴옥사이드로 형성된 것인, 필름 터치 센서.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 센싱 전극의 두께는 100 내지 500Å인, 필름 터치 센서.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 센싱 전극들이 형성된 캡핑층 상에 위치하는 제2 보호층을 더 포함하는, 상기, 필름 터치 센서.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 기재 필름은 편광자 또는 투명 필름인, 필름 터치 센서.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항의 필름 터치 센서를 포함하는 터치 패널.
  11. 청구항 10의 터치 패널을 포함하는 화상 표시 장치.
  12. 캐리어 기판 상에 분리층을 형성하는 단계;
    상기 분리층 상에 SiOxNy (0≤x≤4, y=4-x)를 포함하는 캡핑층(capping layer)을 형성하는 단계;
    상기 캡핑층의 상면 상에 직접 전도성 금속 산화물을 포함하는 터치 센싱 전극들을 형성하는 단계; 및
    상기 터치 센싱 전극들 상에 기재 필름을 접합하는 단계를 포함하는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
  13. 캐리어 기판 상에 분리층을 형성하는 단계;
    상기 분리층 상에 SiOxNy (0≤x≤4, y=4-x)를 포함하는 캡핑층(capping layer)을 형성하는 단계;
    상기 캡핑층의 상면 상에 직접 전도성 금속 산화물을 포함하는 터치 센싱 전극들을 형성하는 단계; 및
    상기 캐리어 기판으로부터 분리층을 박리하고 분리층의 캐리어 기판이 박리된 면에 기재 필름을 접합하는 단계를 포함하는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
  14. 청구항 12 또는 13에 있어서, 상기 SiOxNy에서, 0<x<4이고 y=4-x인, 필름 터치 센서의 제조 방법.
  15. 청구항 12 또는 13에 있어서, 상기 캡핑층은 증착법으로 형성되는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
  16. 청구항 12 또는 13에 있어서, 상기 캡핑층 형성 전에 상기 분리층 상에 제1 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
  17. 청구항 12 또는 13에 있어서, 상기 터치 센싱 전극들이 형성된 캡핑층 상에 제2 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
  18. 청구항 12 또는 13에 있어서, 기재 필름의 접합은 점접착제를 통해 이루어지는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
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