WO2016122116A1 - 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법 - Google Patents

필름 터치 센서 및 그의 제조 방법 Download PDF

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WO2016122116A1
WO2016122116A1 PCT/KR2015/014115 KR2015014115W WO2016122116A1 WO 2016122116 A1 WO2016122116 A1 WO 2016122116A1 KR 2015014115 W KR2015014115 W KR 2015014115W WO 2016122116 A1 WO2016122116 A1 WO 2016122116A1
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polymer
layer
touch sensor
based polymer
film
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PCT/KR2015/014115
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박용수
차진규
천재학
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동우화인켐 주식회사
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    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • 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.
  • an ultra-thin flexible display that achieves ultralight 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.
  • a flexible display means a display manufactured on a flexible substrate that can bend, bend, or roll without loss of properties, and technology development is in progress in the form of a flexible LCD, a flexible OLED, and an 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 a carrier substrate a lamination step of forming a transparent resin substrate by coating and drying a transparent resin solution to cover the metal wiring, and a peeling process of peeling the transparent resin substrate from the carrier substrate. It is.
  • 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 carrier substrate, the metal wiring and the polymer material (flexible substrate) are separated from the carrier substrate by removing the sacrificial layer using light or a solvent.
  • An object of the present invention is to provide a film touch sensor and a method of manufacturing the same, in which a process proceeds on a carrier substrate to facilitate formation of a pattern layer or the like.
  • An object of the present invention is to provide a film touch sensor which is easily peeled from a carrier substrate and a method of manufacturing the same.
  • An object of the present invention is to provide a film touch sensor and a manufacturing method thereof capable of suppressing breakage that may occur when peeling from a carrier substrate.
  • An electrode pattern layer including a sensing electrode positioned on the separation layer and a pad electrode positioned at one end of the sensing electrode;
  • the separation layer is a polyimide-based polymer, polyvinyl alcohol-based polymer, polyamic acid-based polymer, polyamide-based polymer, polyethylene (polyethylene) ) Polymer, polystylene polymer, polynorbornene polymer, phenylmaleimide copolymer polymer, polyazobenzene polymer, polyphenylenephthalamide Polymer, polyester polymer, polymethyl methacrylate polymer, polyarylate polymer, cinnamate polymer, coumarin polymer, phthalimidine ( It is made of a polymer selected from the group consisting of phthalimidine-based polymers, chalc (chalcone) -based polymers, aromatic acetylene-based polymers, the film touch sensor.
  • the adhesion between the circuit board and the base film is 1N / 25mm or more, film touch sensor.
  • the electrode pattern layer is a metal oxide; Metals; Metal nanowires; Carbon-based materials; And a material selected from the group of conductive polymer materials.
  • the elastic modulus of the protective layer and the insulating layer at 25 °C is 300Mpa or less, film touch sensor.
  • an electrode pattern layer including a sensing electrode and a pad electrode on the separation layer
  • the separation layer is a polyimide-based polymer, polyvinyl alcohol-based polymer, polyamic acid-based polymer, polyamide-based polymer, polyethylene ) Polymer, polystylene polymer, polynorbornene polymer, phenylmaleimide copolymer polymer, polyazobenzene polymer, polyphenylenephthalamide Polymer, polyester polymer, polymethyl methacrylate polymer, polyarylate polymer, cinnamate polymer, coumarin polymer, phthalimidine (
  • the film touch sensor is formed of a polymer selected from the group consisting of a phthalimidine polymer, a chalcone polymer, and an aromatic acetylene polymer. Manufacturing method.
  • the manufacturing method of the film touch sensor wherein the separation layer has a peel force of less than 1N / 25mm to the carrier substrate, the manufacturing method of the film touch sensor.
  • the adhesion between the circuit board and the base film is 1N / 25mm or more, the manufacturing method of the film touch sensor.
  • the separation layer is 30 to 70 mN / m surface energy of the carrier substrate and the peeling, the manufacturing method of the film touch sensor.
  • the surface energy difference between the separation layer and the carrier substrate is 10 mN / m or more, the manufacturing method of the film touch sensor.
  • a process of forming a pattern layer for implementing a touch sensor on a carrier substrate and then attaching a base film may prevent thermal damage of the base film.
  • the carrier substrate plays a sufficient supporting role, so that the pattern layer can be easily formed.
  • the present invention can protect the electrode pattern layer because the separation layer is also peeled from the carrier substrate at the time of peeling from the carrier substrate.
  • the present invention can suppress breakage that may occur upon peeling from the carrier substrate.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a film touch sensor according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 compares the peeling time of the film touch sensor (b) and the film touch sensor (a) in which the base film is not attached to the circuit board according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a film touch sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic process diagram of a method of manufacturing a film touch sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic process diagram of a film touch sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention is a separation layer; An electrode pattern layer including a sensing electrode positioned on the separation layer and a pad electrode positioned at one end of the sensing electrode; A circuit board connected to the pad electrode; And a base film attached to the pad region on the sensing electrode and the circuit board, thereby forming a pattern layer, and a touch sensor capable of suppressing breakage of the pad region and a method of manufacturing the same.
  • the touch sensor according to the exemplary embodiment of the present invention includes a separation layer, an electrode pattern layer, a circuit board, and a base film.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a touch sensor according to an embodiment of the present invention.
  • a manufacturing process is performed on the carrier substrate 10, and the manufactured laminate is manufactured by separating the carrier substrate 10, and the separation layer 20 is separated from the carrier substrate 10. Layer is formed.
  • the separation layer 20 is a layer that protects the electrode pattern layer by covering the electrode pattern layer without being removed after separation from the carrier substrate 10.
  • the separation layer 20 may be a polymer organic membrane, for example, a polyimide polymer, a polyvinyl alcohol polymer, a polyamic acid polymer, a polyamide polymer , Polyethylene polymer, polystylene polymer, polynorbornene polymer, phenylmaleimide copolymer polymer, polyazobenzene polymer, polyphenylene phthalamide (polyphenylenephthalamide) polymer, polyester polymer, polymethyl methacrylate polymer, polyarylate polymer, cinnamate polymer, coumarin polymer, It may be made of a polymer such as phthalimidine-based polymer, chalcone-based polymer, aromatic acetylene-based polymer, but That's not one. These can be used individually or in mixture of 2 or more types.
  • the separation layer 20 is easily peeled from the carrier substrate 10, and the peeling force on the carrier substrate 10 of the material is 1 N / 25 mm so that the separation layer 20 is not peeled off from the protective layer 30 to be described later. It is preferable to be manufactured from the following materials.
  • the thickness of the separation layer 20 is preferably 10 to 1,000 nm, more preferably 50 to 500 nm. If the thickness of the separation layer 20 is less than 10 nm, the uniformity during coating of the separation layer may be inferior, or the electrode pattern may be unevenly formed, or the peeling force may be locally increased to cause tearing. In addition, after separation from the carrier substrate 10, there is a problem that the curl of the film touch sensor is not controlled. And when the thickness exceeds 1,000 nm 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 20 preferably has a surface energy of 30 to 70 mN / m after the separation of the carrier substrate 10 and the surface energy difference between the separation layer 20 and the carrier substrate 10 is preferably 10 mN / m or more. Do.
  • the separation layer 20 should be stably in close contact with the carrier substrate 10 in the process until the film touch sensor is separated from the carrier substrate 10. In addition, when peeling from the carrier substrate 10, peeling or curling of the film touch sensor should be easily peeled off.
  • the surface energy of the separation layer 20 is 30 to 70 mN / m, the peeling force can be adjusted, and the adhesion between the protective layer 30 or the electrode pattern layer adjacent to the separation layer 20 is secured, thereby improving process efficiency. Is improved.
  • the film when the difference in surface energy between the separation layer 20 and the carrier substrate 10 is 10 mN / m or more, the film may be smoothly peeled from the carrier substrate 10 to cause tearing of the film touch sensor or cracks in each layer of the film touch sensor. Can be prevented.
  • the electrode pattern layer is positioned on the separation layer 20.
  • the electrode pattern layer includes a sensing electrode 50 and a pad electrode 40 formed at one end thereof.
  • the sensing electrode 50 may include not only an electrode for sensing a touch but also a wiring pattern connected to the electrode.
  • the pad electrode 40 may be formed at one end of the sensing electrode 50, specifically, in the pad area on the protective layer 30.
  • the pad area refers to an area corresponding to the pad part in the touch sensor
  • the pad area on the protection layer 30 refers to an area corresponding to the pad part on the protection layer 30.
  • the electrode pattern layer may be used without limitation as long as it is a conductive material.
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • IZTO indium zinc tin oxide
  • AZO aluminum zinc oxide
  • gallium zinc oxide gallium zinc oxide.
  • GZO florin tin oxide
  • FTO indium tin oxide-silver-indium tin oxide
  • ITO-Ag-ITO indium zinc oxide-silver-indium zinc oxide
  • IZO-Ag-IZO indium zinc tin oxide
  • Metal oxides selected from the group consisting of silver-indium zinc tin oxide (IZTO-Ag-IZTO) and aluminum zinc oxide-silver-aluminum zinc oxide (AZO-Ag-AZO); Metals selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), molybdenum (Mo), and APC; Nanowires of metals selected from the group consisting of gold, silver, copper and lead; Carbon-based materials selected from the group consisting of carbon nanotubes (CNT) and graphene; And conductive polymer materials selected from the group consisting of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and polyaniline (PANI). These can be used individually or in
  • the electrode pattern layer may be formed of two or more conductive layers in the form of a first electrode layer and a second electrode layer in order to reduce electrical resistance.
  • the electrode pattern layer may be formed of one layer of ITO, silver nanowires (AgNW), or a metal mesh.
  • the first electrode layer may be formed of a transparent metal oxide such as ITO, and may be electrically
  • the second electrode layer may be formed on the ITO electrode layer by using a metal, AgNW, or the like.
  • the electrode pattern layer made of metal or metal oxide may be formed to include at least one or more layers. 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 is as follows.
  • the electrode lamination structure includes a signal processing of a touch sensor, It can 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 film touch sensor of the present invention may further include a protective layer 30 positioned between the separation layer 20 and the electrode pattern layer.
  • the protective layer 30 is disposed on the separation layer 20 and covers the electrode pattern layer similarly to the separation layer 20 to prevent contamination of the electrode pattern layer and breakage of the electrode pattern layer upon separation from the carrier substrate 10. It serves to prevent.
  • the protective layer 30 a polymer known in the art may be used without limitation, and for example, may be made of an organic insulating layer.
  • the circuit board 60 is electrically connected to the pad electrode 40 on the pad electrode 40.
  • the circuit board 60 may be a flexible printed circuit board 60 (FPCB).
  • FPCB flexible printed circuit board 60
  • the base film 70 is attached to the pad region on the sensing electrode 50 and the circuit board 60.
  • the thin base film 70 used in a thin film touch sensor such as a flexible touch sensor is easily bent or distorted, so that it is difficult to handle during the manufacturing process, thereby manufacturing a film touch sensor on the carrier substrate 10,
  • substrate 10 is mainly used.
  • the base film 70 is not attached to the pad region as shown in FIG. 2 (a).
  • the touch sensor is peeled off from the carrier substrate 10. There is a problem that the pad area breaks or cracks.
  • the base film 70 is attached to the pad region on the circuit board 60 as well as the sensing electrode 50. It protects the pad area. Accordingly, the pad region is not damaged even when peeled from the carrier substrate 10.
  • the circuit board when the touch sensor is applied to the display device, the circuit board is bent upwards or downwards and connected to the motherboard of the display device.
  • the substrate film does not cover the pad area and the circuit board is exposed, the resilience to the bending of the circuit board As a result, a problem may occur such that the connection between the circuit board and the pad pattern is broken or the circuit or pattern is broken.
  • a transparent film made of a material widely used in the art may be used without limitation, and for example, a cellulose ester (eg, cellulose triacetate, cellulose propionate, cellulose butyrate, cellulose acetate) Propionate, and nitrocellulose), polyimide, polycarbonate, polyester (e.g. polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, poly-1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate, polyethylene 1,2-diphenoxyethane -4,4'-dicarboxylate and polybutylene terephthalate, polystyrene (e.g. syndiotactic polystyrene), polyolefins (e.g.
  • the transparent film may be an isotropic film or a retardation film.
  • In-plane retardation for isotropic films nx and ny are the main refractive index in the film plane, nz is the refractive index in the film thickness direction, d is the film thickness) is 40 nm or less, 15 nm or less is preferred, the thickness direction retardation Is -90 nm to +75 nm, preferably -80 nm to +60 nm, particularly -70 nm to +45 nm.
  • Retardation film is a film produced by the method of uniaxial stretching, biaxial stretching, polymer coating, liquid crystal coating of a polymer film, and is generally used for improving and adjusting optical properties such as viewing angle compensation, color reduction, light leakage improvement, and color control of a display. do.
  • a polarizing plate can also be used for the base film 70.
  • the polarizing plate may be a polarizer protective film is attached to one side or both sides of the polyvinyl alcohol polarizer.
  • a protective film may be used as the base film 70.
  • the protective film may be a film including an adhesive layer on at least one surface of a film made of a polymer resin or a film having a self-adhesive property such as polypropylene, and may be used for protecting the touch sensor surface and improving process resolution.
  • the light transmittance of the base film 70 is preferably 85% or more, more preferably 90% or more. Moreover, it is preferable that the total haze value measured according to JISK7136 is 10% or less, and, as for the said base film 70, it is more preferable that it is 7% or less.
  • the thickness of the said base film 70 is not restrict
  • the base film 70 may be attached with an adhesive or an adhesive.
  • thermosetting or photocurable pressure-sensitive adhesive or adhesive any thermosetting or photocurable pressure-sensitive adhesive or adhesive known in the art may be used without limitation.
  • thermosetting or photocurable adhesives or adhesives such as polyester type, polyether type, urethane type, epoxy type, silicone type, and acryl type, can be used.
  • the adhesive force between the circuit board 60 and the base film 70 is not specifically limited, It is preferable that it is 1 N / 25 mm or more. If the adhesion force is less than 1N / 25mm, the adhesion force may not be sufficient, and the circuit board 60 and the base film 70 may be peeled off sufficiently during the peeling process or use of the product, which will be described later, resulting in breakage of the circuit board 60. Inhibition may be lacking. In view of minimizing breakage of the circuit board 60, the adhesion force is preferably 3N / 25mm or more.
  • the touch sensor of the present invention may further include an insulating layer 90 between the base film 70 and the electrode pattern layer as shown in FIG.
  • the insulating layer 90 increases the insulating effect between the unit patterns of the electrode pattern layer and serves to further protect the electrode pattern layer.
  • the insulating layer 90 is also formed to cover the pad region.
  • the elastic modulus difference between the protective layer 30 and the insulating layer 90 is 300 MPa or less at 25 ° C. is that when the elastic modulus difference exceeds 300 MPa, an unbalance occurs in the strain energy and the stress resolving ability between the two layers. This can happen.
  • 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 90 is not particularly limited as long as the insulating layer 90 satisfies that the difference in elastic modulus from the protective layer 30 is 300 Mpa or less.
  • the insulating layer 90 is preferably a thermosetting or UV curing organic polymer.
  • the insulating layer may be formed of one or more materials selected from materials, such as an epoxy compound, an acrylic compound, and a melanin compound.
  • the insulating layer 90 may itself be an adhesive layer or an adhesive layer. In such a case, the base film 70 may be directly attached onto the insulating layer 90 without a separate adhesive or adhesive.
  • the present invention provides a method of manufacturing the touch sensor.
  • FIG. 4 and 5 is a manufacturing process diagram of a touch sensor according to an embodiment of the present invention, below, the present invention will be described in detail.
  • the separation layer 20 is formed on the carrier substrate 10.
  • the carrier substrate 10 may be used without particular limitation as long as it provides a suitable strength so that it can be fixed without being easily bent or twisted during the process and has little effect on heat or chemical treatment.
  • glass, quartz, silicon wafers, sus etc. may be used, preferably glass may be used.
  • the separation layer 20 may be formed of the aforementioned polymer material.
  • the electrode pattern layer formed of a metal material it may be difficult to peel from the carrier substrate 10.
  • the carrier since the separation is performed well from the carrier substrate 10, the carrier may be formed when the separation layer 20 is formed. Since the impact applied to the touch sensor at the time of peeling from the substrate 10 is small, problems such as damage to the electrode pattern layer can be reduced.
  • the separation layer 20 may have a peel force of about 1 N / 25 mm or less on the carrier substrate 10 in terms of minimizing physical damage applied to the peeling.
  • the separation layer 20 preferably has a surface energy of 30 to 70 mN / m after the separation of the carrier substrate 10 and the surface energy difference between the separation layer 20 and the carrier substrate 10 is preferably 10 mN / m or more. Do.
  • the separation layer 20 should be stably in close contact with the carrier substrate 10 in the film touch sensor manufacturing process until the film is peeled off from the carrier substrate 10, and the film touch sensor at the time of peeling from the carrier substrate 10. It should be easily peeled off to prevent tearing or curling.
  • the surface energy of the separation layer 20 is 30 to 70 mN / m, the peeling force can be adjusted, and the adhesion between the protective layer 30 or the electrode pattern layer adjacent to the separation layer 20 is secured, thereby improving process efficiency.
  • the film when the difference in surface energy between the separation layer 20 and the carrier substrate 10 is 10 mN / m or more, the film may be smoothly peeled from the carrier substrate 10 to cause tearing of the film touch sensor or cracks in each layer of the film touch sensor. Can be prevented.
  • the formation method of the separation layer 20 is not specifically limited, Slit coating method, knife coating method, spin coating method, casting method, micro gravure coating method, gravure coating method, bar coating method, roll coating method, wire bar coating method To methods known in the art such as dip coating, spray coating, screen printing, gravure printing, flexographic printing, offset printing, inkjet coating, dispenser printing, nozzle coating, capillary coating, etc. You can.
  • an additional curing process may be further performed.
  • the hardening method of the separation layer 20 is not specifically limited, either photocuring or thermosetting, or both methods can be used.
  • the order in which both photocuring and thermosetting are performed is not specifically limited.
  • an electrode pattern layer is formed on the separation layer 20.
  • the electrode pattern layer includes the sensing electrode 50 and the pad electrode 40.
  • the sensing electrode 50 is formed on the protective layer 30, and the pad electrode 40 is formed at one end thereof.
  • the pad electrode 40 may be formed in the pad region on the protective layer 30.
  • the pad electrode 40 and the sensing electrode 50 may be formed at the same time, or may be formed at the same time.
  • the electrode pattern layer is the material described above, and can be formed in the same manner as the method for forming the protective layer 30.
  • the present invention may further include forming a protective layer 30 on the separation layer 20 before forming the electrode pattern layer.
  • Figure 4 (b) illustrates this case. In such a case, an electrode pattern layer is formed on the protective layer 30.
  • the protective layer 30 may be formed of the above-described materials, and the method of formation thereof is not particularly limited, but may be a physical vapor deposition method, a chemical vapor deposition method, a plasma deposition method, a plasma polymerization method, a thermal vapor deposition method, a thermal oxidation method, an anodization method, a cluster ion beam deposition method, a screen. It may be by a method known in the art, such as a printing method, a gravure printing method, a flexographic printing method, an offset printing method, an inkjet coating method, a dispenser printing method.
  • the same method as that of forming the separation layer 20 can be used.
  • the circuit board 60 is connected to the pad electrode 40.
  • the circuit board 60 may be a flexible printed circuit board (FPCB).
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the base film 70 is attached to the pad region on the sensing electrode 50 and the circuit board 60.
  • the present invention attaches the base film 70 to the pad region on the circuit board 60 as well as the sensing electrode 50.
  • the base film 70 protects the pad area so that the pad area does not break when peeled from the carrier substrate 10, which will be described later, and the restoring force with respect to the bending of the circuit board 60 when applied to the display device. The problem can be suppressed.
  • the base film 70 may be a film made of the aforementioned material, or a polarizing plate, a retardation film, or a protective film.
  • the base film 70 may have the above-described light transmittance and haze value.
  • the adhesive force between the circuit board 60 and the base film 70 is not specifically limited, It is preferable that it is 1 N / 25 mm or more. If the adhesion force is less than 1N / 25mm, the adhesion force may not be sufficient, and the circuit board 60 and the base film 70 may be peeled off sufficiently during the peeling process or use of the product, which will be described later, resulting in breakage of the circuit board 60. Inhibition may be lacking. In view of minimizing breakage of the circuit board 60, the adhesion force is preferably 3N / 25mm or more.
  • the method of manufacturing the touch sensor of the present invention may further include forming the insulating layer 90 on the electrode pattern layer before the base film 70 is attached.
  • the insulating layer 90 may have an additional insulating effect and an electrode pattern layer protection effect between the unit patterns of the electrode pattern layer.
  • the separation layer 20 is peeled from the carrier substrate 10.
  • the separation layer 20 may remain in the touch sensor without being removed to serve as a coating for protecting the electrode pattern layer.
  • sensing electrode 60 circuit board

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Abstract

본 발명은 터치 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분리층; 상기 분리층 상에 위치하는 센싱 전극 및 상기 센싱 전극의 일단에 위치하는 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층; 상기 패드 전극과 접속된 회로 기판; 및 상기 센싱 전극 및 회로 기판 상의 패드 영역에 부착된 기재 필름을 포함함으로써, 패턴층 형성이 용이하며, 패드 영역의 파손을 억제할 수 있는 터치 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

필름 터치 센서 및 그의 제조 방법
본 발명은 필름 터치 센서에 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 주목받으면서 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 진행중에 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.
캐리어 기판상에 금속배선을 형성하는 배선형성공정과, 상기 금속배선을 덮도록 투명 수지 용액을 도포 건조하여 투명 수지 기재를 형성하는 적층 공정 및 상기 캐리어 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, 캐리어 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 금속배선을 캐리어 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 캐리어 기판상에 형성시킨 후, 빛이나 용매를 이용하여 희생층을 제거함으로써 금속배선 및 고분자 물질(유연기판)을 캐리어 기판으로부터 박리시킨다.
하지만, 이와 같은 방법은 대형 사이즈에서의 희생층 제거 공정이 어렵고, 고온공정이 불가능하여 다양한 필름기재를 사용할 수 없는 문제가 있다.
한편, 캐리어 기판으로부터 물리적으로 박리하는 방법도 제안되었으나, 이러한 경우에는 터치 센서가 파손되는 등의 문제가 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
한국등록특허 제1191865호
본 발명은 캐리어 기판 상에서 공정이 진행되어, 패턴층 등의 형성이 용이한 필름 터치 센서 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 캐리어 기판으로부터의 박리가 용이한 필름 터치 센서 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 캐리어 기판으로부터 박리시 발생할 수 있는 파손을 억제할 수 있는 필름 터치 센서 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 분리층;
상기 분리층 상에 위치하는 센싱 전극 및 상기 센싱 전극의 일단에 위치하는 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층;
상기 패드 전극과 접속된 회로 기판; 및
상기 센싱 전극 및 회로 기판 상의 패드 영역에 부착된 기재 필름을 포함하는, 필름 터치 센서.
2. 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, 폴리스타일렌(polystylene)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 고분자로 이루어진 군에서 선택된 고분자로 제조된 것인, 필름 터치 센서.
3. 위 1에 있어서, 상기 회로 기판과 기재 필름 사이의 밀착력이 1N/25mm 이상인, 필름 터치 센서.
4. 위 1에 있어서, 상기 전극 패턴층은 금속산화물류; 금속류; 금속 나노와이어; 탄소계 물질류; 및 전도성 고분자 물질류에서 선택된 재료로 형성된 것인, 필름 터치 센서.
5. 위 1에 있어서, 상기 분리층과 전극 패턴층 사이에 위치하는 보호층을 더 포함하는, 필름 터치 센서.
6. 위 1에 있어서, 상기 기재 필름과 전극 패턴층 사이에 위치하는 절연층을 더 포함하는, 필름 터치 센서.
7. 위 6에 있어서, 25℃에서의 보호층과 절연층의 탄성율차가 300Mpa 이하인, 필름 터치 센서.
8. 캐리어 기판 상에 분리층을 형성하는 단계;
상기 분리층 상에 센싱 전극과 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층을 형성하는 단계;
상기 패드 전극에 회로 기판을 접속시키는 단계;
상기 전극 패턴층 및 회로 기판 상에 기재 필름을 부착하는 단계 및
상기 분리층을 캐리어 기판으로부터 박리하는 단계를 포함하는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
9. 위 8에 있어서, 상기 캐리어 기판은 글라스 기판인, 필름 터치 센서의 제조 방법.
10. 위 8에 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, 폴리스타일렌(polystylene)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 고분자로 이루어진 군에서 선택된 고분자로 형성되는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
11. 위 8에 있어서, 상기 분리층은 캐리어 기판에 대한 박리력이 1N/25mm 이하인, 필름 터치 센서의 제조 방법.
12. 위 8에 있어서, 상기 전극 패턴층을 형성하기 전에 분리층 상에 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
13. 위 8에 있어서, 상기 회로 기판과 기재 필름 사이의 밀착력이 1N/25mm 이상인, 필름 터치 센서의 제조 방법.
14. 위 8에 있어서, 상기 기재 필름의 부착 전에 전극 패턴층 상에 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
15. 위 8에 있어서, 상기 분리층은 캐리어 기판과 박리 후의 표면에너지가 30 내지 70 mN/m인, 필름 터치 센서의 제조 방법.
16. 위 8에 있어서, 상기 분리층과 상기 캐리어 기판과의 표면에너지 차이가 10 mN/m 이상인, 필름 터치 센서의 제조 방법.
본 발명은 캐리어 기판 상에서 터치 센서를 구현하기 위한 패턴층 형성 등의 공정을 진행하고 이후에 기재 필름을 부착하므로, 기재 필름의 열 손상 등을 방지할 수 있다.
본 발명은 캐리어 기판이 충분한 지지 역할을 수행하여, 용이하게 패턴층을 형성할 수 있다.
본 발명은 캐리어 기판으로부터의 박리시에 분리층도 캐리어 기판으로부터 함께 박리하므로 전극 패턴층을 보호할 수 있다.
본 발명은 캐리어 기판으로부터 박리시 발생할 수 있는 파손을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 필름 터치 센서의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 필름 터치 센서(b)와 기재 필름이 회로 기판에 부착되지 않은 필름 터치 센서(a)의 박리시를 비교한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 필름 터치 센서의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 필름 터치 센서 제조 방법의 개략적인 공정도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 필름 터치 센서 제조 방법의 개략적인 공정도이다.
본 발명은 분리층; 상기 분리층 상에 위치하는 센싱 전극 및 상기 센싱 전극의 일단에 위치하는 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층; 상기 패드 전극과 접속된 회로 기판; 및 상기 센싱 전극 및 회로 기판 상의 패드 영역에 부착된 기재 필름을 포함함으로써, 패턴층 형성이 용이하며, 패드 영역의 파손을 억제할 수 있는 터치 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서는 분리층, 전극 패턴층, 회로 기판 및 기재 필름을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서의 개략적인 단면도이다.
본 발명의 터치 센서는 캐리어 기판(10) 상에서 제조 공정이 진행되고, 제조된 적층체를 캐리어 기판(10)으로부터 분리하여 제조되는 것으로서, 분리층(20)은 캐리어 기판(10)과의 분리를 위해 형성되는 층이다.
분리층(20)은 캐리어 기판(10)과의 분리 이후에 제거되지 않고 전극 패턴층을 피복하여 전극 패턴층을 보호하는 층이 된다.
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, 폴리스타일렌(polystylene)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.
상기 분리층(20)은 캐리어 기판(10)으로부터 용이하게 박리되며, 박리시에 후술할 보호층(30)으로부터는 박리되지 않도록, 상기 소재 중 캐리어 기판(10)에 대한 박리력이 1N/25mm 이하인 소재로 제조되는 것이 바람직하다.
분리층(20)의 두께는 10 내지 1,000nm가 바람직하고, 50 내지 500nm인 것이 보다 바람직하다. 분리층(20)의 두께가 10nm 미만이면 분리층 도포시의 균일성이 떨어져 전극 패턴 형성이 불균일하거나, 국부적으로 박리력이 상승하여 찢겨짐이 발생할 수 있다. 또한, 캐리어 기판(10)과 분리 후, 필름 터치 센서의 컬(curl)이 제어되지 않는 문제점이 있다. 그리고 두께가 1,000nm를 초과하면 상기 박리력이 더 이상 낮아지지 않는 문제점이 있으며, 필름의 유연성이 저하되는 문제점이 있다.
분리층(20)은 캐리어 기판(10)과 박리 후의 표면에너지가 30 내지 70mN/m인 것이 바람직하며, 분리층(20)과 캐리어 기판(10)과의 표면에너지 차이는 10mN/m 이상인 것이 바람직하다. 분리층(20)은 필름 터치 센서 제조 공정에서, 캐리어 기판(10)과 박리될 때까지의 공정에서 캐리어 기판(10)과 안정적으로 밀착되어야 한다. 또한, 캐리어 기판(10)으로부터 박리시에는 필름 터치 센서의 찢김이나 컬이 발생하지 않도록 용이하게 박리되어야 한다. 분리층(20)의 표면에너지를 30 내지 70mN/m이 되도록 하면 박리력 조절이 가능하고, 분리층(20)과 인접하는 보호층(30) 또는 전극 패턴층과의 밀착력이 확보되어 공정 효율이 향상된다. 또한 분리층(20)과 캐리어 기판(10)과의 표면에너지 차이가 10mN/m 이상일 경우 캐리어 기판(10)으로부터 원활하게 박리되어 필름 터치 센서의 찢김이나 필름 터치 센서의 각 층에 발생할 수 있는 크랙을 방지할 수 있다.
분리층(20) 상에는 전극 패턴층이 위치한다.
전극 패턴층은 센싱 전극(50) 및 그 일단에 형성된 패드 전극(40)을 포함한다.
센싱 전극(50)은 터치를 감지하는 전극뿐 아니라, 그 전극에 연결된 배선 패턴을 포함할 수 있다.
패드 전극(40)은 센싱 전극(50)의 일단, 구체적으로 보호층(30) 상의 패드 영역에 형성될 수 있다.
패드 영역이란 터치 센서에서 패드부에 대응되는 영역을 의미하는 것으로서, 보호층(30) 상의 패드 영역은 보호층(30) 상에서 패드부에 대응되는 영역을 의미한다.
전극 패턴층으로는 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 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 전극 패턴층은 전기 저항을 저감시키기 위해 경우에 따라서는 제 1 전극층 및 제 2 전극층의 형태로 2 이상의 도전층으로 이루어 질 수 있다.
전극 패턴층은 일 실시예로 ITO, 은나노와이어(AgNW), 메탈 메쉬로 1층으로 형성할 수 있으며, 2 이상의 층을 형성하는 경우에는 제 1 전극층을 ITO와 같은 투명 금속 산화물로 형성하고, 전기적 저항을 더 낮추기 위하여 ITO 전극층 상부에 금속이나 AgNW 등을 이용하여 제 2 전극층을 형성할 수 있다.
전극 패턴층의 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 패턴층의 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 제한 되는 것은 아니다.
전극 패턴층은 제 1 전극 패턴층과 제 2 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.
본 발명의 필름 터치 센서는 상기 분리층(20)과 전극 패턴층 사이에 위치한 보호층(30)을 더 포함할 수 있다.
보호층(30)은 분리층(20) 상에 위치하여, 분리층(20)과 마찬가지로 전극 패턴층을 피복하여 전극 패턴층의 오염 및 캐리어 기판(10)으로부터 분리시의 전극 패턴층의 파단을 방지하는 역할을 한다.
보호층(30)으로는 당분야에 공지된 고분자가 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들면 유기 절연막으로 제조된 것일 수 있다.
회로 기판(60)은 상기 패드 전극(40) 상에서 상기 패드 전극(40)에 전기적으로 접속된다.
회로 기판(60)은 연성 인쇄 회로 기판(60)(FPCB)일 수 있다.
기재 필름(70)은 상기 센싱 전극(50) 및 회로 기판(60) 상의 패드 영역에 부착된다.
통상적으로 플렉서블 터치 센서 등의 박막 터치 센서에 사용되는 얇은 기재 필름(70)은 쉽게 휘거나 뒤틀릴 수 있어 제조 공정 중 취급이 어려워, 캐리어 기판(10) 상에 필름 터치 센서를 제조하고, 이를 캐리어 기판(10)으로부터 박리하는 방법이 주로 사용된다.
일반적인 필름 터치 센서의 경우 도 2 (a)에 도시된 바와 같이 기재 필름(70)이 패드 영역에는 부착되지 않는데, 상기 방법으로 제조되는 박막 터치 센서의 경우 캐리어 기판(10)으로부터 박리시 터치 센서의 패드 영역이 파단되거나 크랙이 발생하는 문제가 있다.
그러나, 본 발명의 필름 터치 센서는 도 2 (b)에 도시된 바와 같이 기재 필름(70)이 센싱 전극(50)뿐만 아니라 회로 기판(60) 상의 패드 영역에도 부착되어, 기재 필름(70)이 패드 영역을 보호하는 역할을 한다. 이에 따라, 캐리어 기판(10)으로부터 박리시에도 패드 영역이 파손되지 않는다.
뿐만 아니라, 터치 센서가 표시 장치에 적용될 때 회로 기판은 상측 또는 하측으로 휘어져 표시 장치의 마더보드에 연결되는데, 기재 필름이 패드 영역을 덮지 않아 회로 기판이 노출된 경우에는 회로 기판의 휨에 대한 복원력 때문에 회로 기판과 패드 패턴 간의 접속이 끊어지거나, 회로나 패턴이 파손되는 등의 문제가 발생할 수 있다.
그러나, 본 발명의 터치 센서는 기재 필름(70)이 회로 기판(60) 상의 패드 영역에도 부착되므로, 이러한 문제점을 억제할 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
Figure PCTKR2015014115-appb-I000001
, nx, ny는 필름 평면 내의 주굴절률, nz는 필름 두께 방향의 굴절률, d는 필름 두께이다) 가 40nm 이하이고, 15nm 이하가 바람직하며, 두께방향 위상차
Figure PCTKR2015014115-appb-I000002
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 편광판을 사용할 수도 있다.
편광판은 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.
기재 필름(70)은 점착제 또는 접착제로 부착될 수 있다.
점착제 또는 접착제로는 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.
회로 기판(60)과 기재 필름(70) 사이의 밀착력은 특별히 한정되지 않으나 1N/25mm 이상인 것이 바람직하다. 밀착력이 1N/25mm 미만이면 밀착력이 충분하지 못하여 후술할 박리 공정 중 또는 제품의 사용 중에 회로 기판(60)과 기재 필름(70)이 충분히 밀착되지 못하고 박리될 수 있어, 회로 기판(60)의 파손 억제능이 부족할 수 있다. 회로 기판(60)의 파손을 최소화한다는 측면에서 상기 밀착력이 3N/25mm 이상인 것이 바람직하다.
필요에 따라, 본 발명의 터치 센서는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 기재 필름(70)과 전극 패턴층 사이에 절연층(90)을 더 포함할 수 있다.
절연층(90)은 전극 패턴층의 단위 패턴들 사이의 절연 효과를 상승시키고, 전극 패턴층을 더욱 보호하는 역할을 한다.
기재 필름(70)과 마찬가지로, 절연층(90)도 패드 영역까지 덮도록 형성된다.
상기 보호층(30)과 상기 절연층(90)의 25℃에서의 탄성율 차는 300MPa 이하인 것이 바람직하고, 100Mpa 이하인 것이 보다 바람직하다. 이는 각층의 스트레스 해소능력 차이에 의한 크랙 발생을 억제하기 위한 것이다. 상기 보호층(30)과 상기 절연층(90)의 탄성율차를 25℃에서 300MPa 이하가 되도록 하는 이유는 탄성율 차이가 300MPa을 초과하면, 두 층간의 변형에너지 및 스트레스 해소능력에 불균형이 발생하여 크랙이 발생할 수 있기 때문이다.
또한, 25℃에서의 탄성율 차이를 측정하는 이유는 사용자가 사용하는 환경에서 크랙이 발생하지 않아야 하기 때문이다.
절연층(90)은 보호층(30)과의 탄성율 차이가 300Mpa 이하가 되는 것을 만족하는 유기절연물질이면 특별히 제한되지 않으나, 절연층은 열경화성 또는 UV경화성 유기고분자인 것이 바람직하다. 절연층은 에폭시 화합물, 아크릴 화합물, 멜라닌 화합물 등 물질에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
절연층(90)은 그 자체로 점착층 또는 접착층일 수 있다. 그러한 경우, 별도의 점착제, 접착제 없이, 절연층(90) 상에 바로 기재 필름(70)을 부착할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 터치 센서의 제조 방법을 제공한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서의 제조 공정도인데, 이하, 이를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 터치 센서의 제조 방법의 일 구현예에 따르면, 먼저, 도 4 (a)와 같이, 캐리어 기판(10) 상에 분리층(20)을 형성한다.
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.
분리층(20)은 전술한 고분자 소재로 형성될 수 있다.
금속 소재로 형성되는 전극 패턴층의 경우 캐리어 기판(10)으로부터의 박리가 어려울 수 있는데, 분리층(20)의 경우 캐리어 기판(10)으로부터 잘 박리되므로, 분리층(20)을 형성하는 경우 캐리어 기판(10)으로부터 박리시에 터치 센서에 가해지는 충격이 적어 전극 패턴층 손상 등의 문제를 줄일 수 있다.
상기 박리시 가해지는 물리적 손상을 최소화한다는 측면에서 바람직하게는 분리층(20)은 캐리어 기판(10)에 대한 박리력이 1N/25mm 이하일 수 있다.
분리층(20)은 캐리어 기판(10)과 박리 후의 표면에너지가 30 내지 70mN/m인 것이 바람직하며, 분리층(20)과 캐리어 기판(10)과의 표면에너지 차이는 10mN/m 이상인 것이 바람직하다. 분리층(20)은 필름 터치 센서 제조 공정에서, 캐리어 기판(10)과 박리될 때까지의 공정에서 캐리어 기판(10)과 안정적으로 밀착되어야 하고, 캐리어 기판(10)으로부터 박리시에는 필름 터치 센서의 찢김이나 컬이 발생하지 않도록 용이하게 박리되어야 한다. 분리층(20)의 표면에너지를 30 내지 70mN/m이 되도록 하면 박리력 조절이 가능하고, 분리층(20)과 인접하는 보호층(30) 또는 전극 패턴층과의 밀착력이 확보되어 공정 효율이 향상된다. 또한 분리층(20)과 캐리어 기판(10)과의 표면에너지 차이가 10mN/m 이상일 경우 캐리어 기판(10)으로부터 원활하게 박리되어 필름 터치 센서의 찢김이나 필름 터치 센서의 각 층에 발생할 수 있는 크랙을 방지할 수 있다.
분리층(20)의 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 분리층(20)을 형성한 이후에, 추가적인 경화 공정을 더 거칠 수 있다.
분리층(20)의 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.
다음으로, 상기 분리층(20) 상에 전극 패턴층을 형성한다.
도 4 (c)에는 후술할 보호층(30)을 형성하는 단계를 더 포함하는 경우, 보호층(30) 상에 전극 패턴층을 형성하는 단계를 예시한 것으로서, 이에 제한되는 것은 아니다.
전극 패턴층은 센싱 전극(50) 및 패드 전극(40)을 포함하는 것으로, 보호층(30) 상에 센싱 전극(50)을 형성하고, 그 일단에 패드 전극(40)을 형성한다.
구체적으로, 패드 전극(40)은 보호층(30) 상의 패드 영역에 형성할 수 있다.
패드 전극(40) 및 센싱 전극(50)은 동시에 형성할 수도 있고, 각각 형성할 수도 있으며, 각각 형성하는 경우 그 형성 순서는 제한되지 않는다.
전극 패턴층은 전술한 소재로, 보호층(30)의 형성 방법과 동일한 방법으로 형성 가능하다.
본 발명은 상기 전극 패턴층을 형성하는 단계 이전에 분리층(20) 상에 보호층(30)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 도 4 (b)는 이러한 경우를 예시한 것이다. 그러한 경우, 보호층(30) 상에 전극 패턴층이 형성된다.
보호층(30)은 전술한 소재로 형성될 수 있으며, 그 형성 방법도 특별히 한정되지 않고 물리적 증착법, 화학적 증착법, 플라즈마 증착법, 플라즈마 중합법, 열 증착법, 열 산화법, 양극 산화법, 클러스터 이온빔 증착법, 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 코팅법, 디스펜서 인쇄법 등의 당 분야에 공지된 방법에 의할 수 있다.
분리층(20)의 형성 방법과 동일한 방법이 사용 가능하다.
이후에, 도 5 (d)와 같이, 상기 패드 전극(40)에 회로 기판(60)을 접속시킨다.
회로 기판(60)은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)일 수 있다.
다음으로, 도 5 (e)와 같이, 상기 센싱 전극(50) 및 회로 기판(60) 상의 패드 영역에 기재 필름(70)을 부착한다.
본 발명은 기재 필름(70)을 센싱 전극(50)뿐만 아니라 회로 기판(60) 상의 패드 영역에도 부착한다. 이에, 기재 필름(70)이 패드 영역을 보호하여, 후술할 캐리어 기판(10)으로부터 박리시에 패드 영역이 파손되지 않고, 표시 장치에 적용시에 회로 기판(60)의 휨에 대한 복원력에 의한 문제를 억제할 수 있다.
기재 필름(70)은 전술한 소재로 제조된 필름, 또는 편광판, 위상차 필름, 또는 보호 필름일 수 있다.
기재 필름(70)은 전술한 광투과율 및 헤이즈 값을 갖는 것일 수 있다.
회로 기판(60)과 기재 필름(70) 사이의 밀착력은 특별히 한정되지 않으나 1N/25mm 이상인 것이 바람직하다. 밀착력이 1N/25mm 미만이면 밀착력이 충분하지 못하여 후술할 박리 공정 중 또는 제품의 사용 중에 회로 기판(60)과 기재 필름(70)이 충분히 밀착되지 못하고 박리될 수 있어, 회로 기판(60)의 파손 억제능이 부족할 수 있다. 회로 기판(60)의 파손을 최소화한다는 측면에서 상기 밀착력이 3N/25mm 이상인 것이 바람직하다.
필요에 따라, 본 발명의 터치 센서의 제조 방법은 상기 기재 필름(70)의 부착 전에, 전극 패턴층 상에 절연층(90)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
절연층(90)을 형성하는 경우 전극 패턴층의 단위 패턴들 사이의 추가적인 절연 효과 및 전극 패턴층 보호 효과를 가질 수 있다.
이후에, 도 5 (f)와 같이, 상기 분리층(20)을 캐리어 기판(10)으로부터 박리한다.
상기 박리 이후에도 분리층(20)은 제거되지 않고 터치 센서에 잔존하여, 전극 패턴층을 보호하는 피복의 역할을 할 수 있다.
이상, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하였으나, 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.
[부호의 설명]
10: 캐리어 기판 20: 분리층
30: 보호층 40: 패드 전극
50: 센싱 전극 60: 회로 기판
70: 기재 필름 80: 접착제층
90: 절연층

Claims (16)

  1. 분리층;
    상기 분리층 상에 위치하는 센싱 전극 및 상기 센싱 전극의 일단에 위치하는 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층;
    상기 패드 전극과 접속된 회로 기판; 및
    상기 센싱 전극 및 회로 기판 상의 패드 영역에 부착된 기재 필름을 포함하는, 필름 터치 센서.
  2. 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, 폴리스타일렌(polystylene)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 고분자로 이루어진 군에서 선택된 고분자로 제조된 것인, 필름 터치 센서.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 회로 기판과 기재 필름 사이의 밀착력이 1N/25mm 이상인, 필름 터치 센서.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 패턴층은 금속산화물류; 금속류; 금속 나노와이어; 탄소계 물질류; 및 전도성 고분자 물질류에서 선택된 재료로 형성된 것인, 필름 터치 센서.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 분리층과 전극 패턴층 사이에 위치하는 보호층을 더 포함하는, 필름 터치 센서.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 기재 필름과 전극 패턴층 사이에 위치하는 절연층을 더 포함하는, 필름 터치 센서.
  7. 청구항 6에 있어서, 25℃에서의 보호층과 절연층의 탄성율차가 300Mpa 이하인, 필름 터치 센서.
  8. 캐리어 기판 상에 분리층을 형성하는 단계;
    상기 분리층 상에 센싱 전극과 패드 전극을 포함하는 전극 패턴층을 형성하는 단계;
    상기 패드 전극에 회로 기판을 접속시키는 단계;
    상기 전극 패턴층 및 회로 기판 상에 기재 필름을 부착하는 단계 및
    상기 분리층을 캐리어 기판으로부터 박리하는 단계를 포함하는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 캐리어 기판은 글라스 기판인, 필름 터치 센서의 제조 방법.
  10. 청구항 8에 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, 폴리스타일렌(polystylene)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 고분자로 이루어진 군에서 선택된 고분자로 형성되는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 분리층은 캐리어 기판에 대한 박리력이 1N/25mm 이하인, 필름 터치 센서의 제조 방법.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 전극 패턴층을 형성하기 전에 분리층 상에 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
  13. 청구항 8에 있어서, 상기 회로 기판과 기재 필름 사이의 밀착력이 1N/25mm 이상인, 필름 터치 센서의 제조 방법.
  14. 청구항 8에 있어서, 상기 기재 필름의 부착 전에 전극 패턴층 상에 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 필름 터치 센서의 제조 방법.
  15. 청구항 8에 있어서, 상기 분리층은 캐리어 기판과 박리 후의 표면에너지가 30 내지 70 mN/m인, 필름 터치 센서의 제조 방법.
  16. 청구항 8에 있어서, 상기 분리층과 상기 캐리어 기판과의 표면에너지 차이가 10 mN/m 이상인, 필름 터치 센서의 제조 방법.
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