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WO2019160297A1 - 컬러필터 일체형 터치센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

컬러필터 일체형 터치센서 및 그 제조 방법 Download PDF

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Publication number
WO2019160297A1
WO2019160297A1 PCT/KR2019/001681 KR2019001681W WO2019160297A1 WO 2019160297 A1 WO2019160297 A1 WO 2019160297A1 KR 2019001681 W KR2019001681 W KR 2019001681W WO 2019160297 A1 WO2019160297 A1 WO 2019160297A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
touch sensor
electrode layer
color filter
substrate
transparent electrode
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/001681
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
홍영균
김덕겸
이명원
지근왕
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동우 화인켐 주식회사 filed Critical 동우 화인켐 주식회사
Priority to CN201980012751.6A priority Critical patent/CN111712785A/zh
Priority to US16/968,671 priority patent/US11287913B2/en
Publication of WO2019160297A1 publication Critical patent/WO2019160297A1/ko

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Definitions

  • the present invention relates to a color filter integrated touch sensor and a method of manufacturing the same.
  • the touch input method is spotlighted as the next generation input method, the touch input method is introduced to various electronic devices.
  • ultra-thin, low-power, ultra-thin display having improved portability is attracting attention as a next-generation display
  • development of a touch sensor applicable to such a display is required.
  • a capacitive touch sensor panel overlaid on an LCD or an OLED may be used, and the capacitive touch sensor panel is formed of a substantially transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO). It may be formed of a matrix of the touch drive line and the touch sensing line. These touch drive lines and touch sense lines are often arranged in rows and columns on substantially transparent substrates. When an object such as a user's finger is near the intersection of the touch drive line and the touch sense line, the capacitance between the touch drive line and the touch sense line may change. This change in capacitance can indicate that a touch is taking place at this location.
  • ITO indium tin oxide
  • Korean Patent Laid-Open No. 10-2017-0135174 includes: a plurality of color filters arranged in first and second directions on a substrate; A touch block electrode disposed on the color filter to sense a touch position of a user; A black matrix disposed on the touch block electrode between the color filters; Disclosed is a color filter array having a touch sensor disposed in one of the first and second directions and having a touch sensing line connected to the touch block electrode.
  • the present invention has been made in the technical background as described above, and its object is to implement two functional devices on one substrate by integrating a color filter and a touch sensor.
  • Another object of the present invention is to provide a color filter integrated touch sensor having excellent touch input sensing performance.
  • Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a color filter integrated touch sensor, which reduces defects caused by lowering flatness and has excellent touch input sensing performance.
  • the present invention is a substrate having a first surface and a second surface; A color filter disposed on the first surface side of the substrate; And a touch sensor disposed at the side of the second surface of the substrate, wherein the peeling force of the color filter and the touch sensor from the substrate is 2N / 25mm or more and 15N / 25mm or less, and the touch sensor is configured to control the touch sensor.
  • a color filter integrated touch sensor having a width of at least some wirings of 4 to 6 ⁇ m.
  • the touch sensor may have a distance between at least some wires constituting the touch sensor.
  • the touch sensor may include a first transparent electrode layer on the second surface of the substrate; A metal electrode layer on the first transparent electrode layer; An insulating layer on the metal electrode layer; A second transparent electrode layer on the insulating layer; And a passivation layer on the second transparent electrode layer, wherein the first transparent electrode layer and the metal electrode layer may have the same width in at least some wires constituting the touch sensor.
  • the substrate is a glass substrate, and may have a thickness of 0.1 mm to 1.0 mm.
  • forming a color filter comprising a black matrix and a pixel region on the first surface of the substrate; Attaching a protective film on the color filter; Flipping over the substrate; Forming a touch sensor on a second surface of the substrate; And it provides a method of manufacturing a color filter integrated touch sensor comprising the step of removing the protective film.
  • Peel force from the substrate of the color filter and the touch sensor may be 2N / 25mm or more and 15N / 25mm or less.
  • Peel force of the protective film may be less than 0.01N / 25mm 1.5N / 25mm.
  • the forming of the touch sensor may include forming a first transparent electrode layer on the second surface; Forming a metal electrode layer on the first transparent electrode layer; Forming an insulating layer on the metal electrode layer; Forming a second transparent electrode layer on the insulating layer; And forming a passivation layer on the second transparent electrode layer.
  • the forming of the first transparent electrode layer may include forming the first transparent electrode layer by using an alignment key formed with the black matrix in the forming of the color filter.
  • the metal electrode layer may have the same width as that of the first transparent electrode layer in at least some wires constituting the touch sensor.
  • At least some of the wirings of the first transparent electrode layer may have a width of 4 ⁇ m to 6 ⁇ m.
  • An interval between at least some wires of the first transparent electrode layer may be 4 to 6 ⁇ m.
  • the method may further include etching the substrate.
  • a thin film display device including the color filter integrated touch sensor is provided.
  • the thin film display may be a liquid crystal display or an organic light emitting diode display.
  • two functional devices may be implemented on one substrate by forming a color filter and a touch sensor on both sides of the substrate.
  • the accuracy of alignment is improved by forming the color filter and the touch sensor on both sides of the substrate.
  • the flatness is improved by forming the color filter and the touch sensor on both sides of the substrate, thereby reducing the occurrence of defects, thereby obtaining excellent touch input sensing performance.
  • the wiring resolution of the touch sensor can be increased, and thus a display device having a narrow bezel area can be implemented.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a color filter integrated touch sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2A to 2G are cross-sectional views of each step according to a method of manufacturing a color filter integrated touch sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 3A and 3B are cross-sectional views illustrating a fine pattern implementation of a color filter integrated touch sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a display device including a color filter integrated touch sensor according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a color filter integrated touch sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a color filter integrated touch sensor 10 is formed on a substrate 100 and a first surface of the substrate 100 (the lower surface of the substrate 100 in FIG. 1).
  • the touch sensor 300 is formed on the color filter 200 and the second surface (the upper surface of the substrate 100 in FIG. 1) of the substrate 100 facing the first surface.
  • the substrate 100 may be a glass substrate, and the thickness of the substrate 100 may be 0.1 mm to 1.0 mm.
  • the color filter 200 includes a pixel region 210 and a black matrix 220.
  • the black matrix 220 is a light blocking layer that blocks light in portions other than the pixel region 210 and prevents color mixing at the boundary of each color layer. Therefore, the black matrix 220 is formed of an opaque material. Patterned to enclose region 210.
  • the pixel region 210 is a colored layer for color display for color display, and typically includes red, green, and blue regions, and the region is defined by a black matrix 220 pattern. .
  • the pixel area 210 does not have to include all of red, green, and blue, or only red, green, and blue, and only some of the colors may be included or white depending on the color representation of the thin film display device. Other colors such as (White) may be further included.
  • An overcoat layer 230 is formed on the pixel region 210 and the black matrix 220, and a photo spacer 240 is formed on the overcoat layer 230.
  • the color filter 200 may be formed of a material having a peel force of 2N / 25mm or more from the substrate 100.
  • the touch sensor 300 includes an insulating layer 330 covering the first transparent electrode layer 310, the metal electrode layer 320 on the first transparent electrode layer 310, the first transparent electrode layer 310, and the metal electrode layer 320.
  • the passivation layer 350 covers the second transparent electrode layer 340 and the second transparent electrode layer 340 on the insulating layer 330.
  • the first and second transparent electrode layers 310 and 340 may be formed of a transparent conductive material, and the transparent conductive material may be indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), or aluminum zinc. It may be selected from metal oxides consisting of oxide (AZO), gallium zinc oxide (GZO), and florintin oxide (FTO).
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • IZTO indium zinc tin oxide
  • IZTO indium zinc tin oxide
  • aluminum zinc aluminum zinc. It may be selected from metal oxides consisting of oxide (AZO), gallium zinc oxide (GZO), and florintin oxide (FTO).
  • the metal electrode layer 320 may be made of a metal material such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), molybdenum (Mo), or silver-palladium-copper alloy (APC).
  • Au gold
  • Ag silver
  • Cu copper
  • Mo molybdenum
  • APC silver-palladium-copper alloy
  • the touch sensor 300 may be formed of a material having a peel force of 2 N / 25 mm or more from the substrate 100.
  • the wiring widths of the first transparent electrode layer 310 and the metal electrode layer 320 may be 4 to 10 ⁇ m, and the wiring gap between the first transparent electrode layer 310 and the metal electrode layer 320 may be provided. It may also be made of 4 to 10 ⁇ m. More preferably, the wiring width and the wiring spacing may be 4 to 6 ⁇ m, respectively.
  • 2A to 2G are cross-sectional views of respective steps according to a method of manufacturing a color filter integrated touch sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a substrate 100 for manufacturing a color filter integrated touch sensor is prepared.
  • the substrate 100 may be a glass substrate, or a substrate that may or may not be etched. In the case of an unetched substrate, it may have a thickness of 0.2 mm to 2.0 mm, and in the case of an etched substrate, it may have a thickness of 0.1 mm to 1.0 mm.
  • the color filter 200 including the black matrix 220 and the pixel region 210 is formed on one surface of the substrate 100.
  • the black matrix pattern may be formed first and the colored layer of the pixel region may be formed, or conversely, the colored layer of the pixel region may be formed first and then the black matrix pattern may be formed.
  • the color filter 200 may be formed of a material having a peel force from the substrate 100 of 2 N / 25 mm or more and 15 N / 25 mm or less, preferably 10 N / 25 mm or less.
  • alignment keys (not shown) for forming the transparent electrode layer of the touch sensor may be formed together.
  • the protective film 400 is attached to protect the color filter 200 in the subsequent manufacturing process of the touch sensor, and the peeling force of the protective film after 150 degrees / 1 hour or more in consideration of the subsequent process temperature and time is It may be 0.01N / 25mm or more and 1.5N / 25mm or less.
  • the protective film may have a weight loss of 1% or less at the temperature and the holding time, the protective film after the adhesion during the temperature and holding time, there is no adhesive residue, there should be no appearance changes, bubbles, etc., the protective film After peeling, there should be no damage such as tearing or residue on the color filter surface and the opposing touch sensor surface.
  • the protective film may be an organic structure or an organic-inorganic composite structure, for example, polyimide (PI), polyethylene phthalate (PET) and the like.
  • Hard coating may be added to the surface to increase the hardness of the protective film, for example, a hard coating such as siloxane (Si), epoxy, urethane, or the like may be used.
  • the substrate 100 with the protective film 400 covering the color filter 200 is inverted to prepare for generating a touch sensor on an opposite surface, that is, a rear surface of the substrate 100. do.
  • the substrate 100 may be etched before the touch sensor is generated.
  • the first transparent electrode layer 310 constituting the touch sensor is formed on the back surface of the substrate 100.
  • the first transparent electrode layer 310 may be formed by aligning the alignment keys formed together in the black matrix forming step with the first transparent electrode layer 310 on the opposite side of the substrate 100.
  • the metal electrode layer 320 is formed on the first transparent electrode layer 310, which is formed by aligning the metal electrode layer 320 using an alignment key of the first transparent electrode layer 310. can do.
  • the first transparent electrode layer 310 is first patterned in the touch sensor manufacturing process, and then the metal electrode layer 320 on the first transparent electrode layer 310 is formed. ), Thereby forming a fine pattern of the touch sensor. Details related to this will be described later.
  • the touch sensor 300 is completed by sequentially forming the insulating layer 330, the second transparent electrode layer 340, and the passivation layer 350 on the metal electrode layer 320.
  • the protective film 400 attached to protect the color filter 200 is peeled off (FIG. 2G).
  • the peeling force of the color filter 200 and the touch sensor 300 from the substrate is 2N / 25mm or more, whereas the peeling force of the protective film 400 is 1.5N / 25mm or less, so that the touch with the color filter 200 is performed.
  • the protective film 400 may be peeled off without damaging the sensor 300.
  • the tolerances of the stacking are ⁇ 2.0 ⁇ m to ⁇ 5.0 ⁇ m. Precise alignment as possible.
  • the tolerances of cutting the individual cells of the color filter and the touch sensor are within ⁇ 100.0 ⁇ m, and the tolerances of the bonding of the individual cells are also within ⁇ 100.0 ⁇ m.
  • the total tolerance is ⁇ 200.0 ⁇ m, and it can be seen that the present invention brings an accuracy improvement of 40 to 100 times.
  • FIG. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating a fine pattern implementation of a color filter integrated touch sensor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3A is a patterned metal electrode layer first after patterning as in a conventional touch sensor manufacturing process
  • 1 illustrates a case of patterning a transparent electrode layer
  • FIG. 3B illustrates a case of first patterning a first transparent electrode layer and then patterning a metal electrode layer according to an embodiment of the present invention.
  • the transparent conductive film and the metal film are sequentially deposited on the substrate 311, first, the metal film is patterned, and then the transparent conductive film is patterned to form the first transparent electrode layer 312 and the metal electrode layer 313.
  • the etching liquid of the transparent conductive film can etch the metal film at the same time, as compared with the conductive film, so that the wiring width W ITO of the first transparent electrode layer 312 is equal to that of the metal electrode layer 313. It is formed wider than the wiring width W M.
  • the wiring width W ITO of the first transparent electrode layer 312 is about 3 to 5 ⁇ m larger than the wiring width W M of the metal electrode layer 313.
  • the etchant of the transparent conductive film affects the metal film. Since it does not extend, the wiring widths W of the first transparent electrode layer 322 and the metal electrode layer 323 may be formed to be the same, and may be formed to have a narrower wiring width W and a gap D.
  • the first transparent electrode layer 322 and the metal electrode layer 323 have a wiring width of 4 to 10 ⁇ m and a wiring interval of 4 to 10 ⁇ m.
  • the wiring may be formed, and for the higher resolution, the wirings of the first transparent electrode layer 322 and the metal electrode layer 323 may be formed to have a wiring width of 4 to 6 ⁇ m and a wiring gap of 4 to 6 ⁇ m.
  • the area occupied by the wiring of the touch sensor pad portion is reduced, thereby enabling the display device having a narrow bezel region.
  • the color filter integrated touch sensor according to an exemplary embodiment of the present invention may be combined with a display layer to be used for a display device.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the display device includes the display layer under the color filter integrated touch sensor 10 and the color filter integrated touch sensor 10 according to the exemplary embodiment as described above. 20 is made.
  • the display layer 20 any one applicable to the flexible display device may be used without limitation.
  • the display layer 20 may be an OLED layer or an LCD layer.
  • the color filter integrated touch sensor 10 when the display layer 20 is an OLED layer, the color filter integrated touch sensor 10 according to the exemplary embodiment of the present invention may have a function of replacing the antireflective polarizing plate.
  • color filter integrated touch sensor 20 display layer
  • substrate 200 color filter
  • pixel area 220 black matrix
  • overcoat layer 240 photo spacer
  • metal electrode layer 330 insulating layer

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Abstract

본 발명은 기판의 제1면 측에 배치되는 컬러필터와 기판의 제2면 측에 배치되는 터치센서를 포함하는 컬러필터 일체형 터치센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

컬러필터 일체형 터치센서 및 그 제조 방법
본 발명은 컬러필터 일체형 터치센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
터치 입력방식이 차세대 입력방식으로 각광받으면서 다양한 전자기기에 터치 입력방식이 도입되고 있다.
특히, 초경량, 저전력을 달성하고 휴대성이 향상된 초박막 디스플레이가 차세대 디스플레이로 주목받으면서 이러한 디스플레이에 적용 가능한 터치센서의 개발이 요구되고 있다.
박막 디스플레이에 터치 입력방식을 적용하기 위해서는 LCD나 OLED에 오버레이되는 용량성 터치센서 패널을 사용할 수 있으며, 이러한 용량성 터치센서 패널은 ITO(indium tin oxide)와 같은 실질적으로 투명한 전도성 물질로 이루어져 있는 소정의 터치 구동 라인 및 터치 감지 라인의 매트릭스로 형성될 수 있다. 이들 터치 구동 라인 및 터치 감지 라인은 종종 실질적으로 투명한 기판 상에 행 및 열로 배열되어 있다. 사용자의 손가락과 같은 물체가 터치 구동 라인 및 터치 감지 라인의 교차점 근방에 있을 때, 터치 구동 라인과 터치 감지 라인 사이의 커패시턴스가 변할 수 있다. 이 커패시턴스의 변화는 이 위치에서 터치가 일어나고 있다는 것을 나타낼 수 있다.
그러나, 용량성 터치센서 패널을 LCD나 OLED에 오버레이하는 경우, 디스플레이의 두께 및 무게 증가, 밝기의 감소 및 제조 비용의 증가 등의 문제점이 있다.
이에 따라, 터치센서를 디스플레이 장치 내부에 통합하여 구성하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.
예를 들면, 대한민국 공개특허 제10-2017-0135174호에서는, 기판 상에 제1 및 제2 방향으로 배열되는 복수의 컬러 필터들과; 상기 컬러 필터 상에 배치되어 사용자의 터치 위치를 감지하는 터치 블록 전극과; 상기 컬러 필터들 사이의 상기 터치 블록 전극 상에 배치되는 블랙매트릭스와; 상기 제1 및 제2 방향 중 어느 한 방향으로 배치되며 상기 터치 블록 전극과 접속되는 터치 센싱 라인을 구비하는, 터치 센서를 가지는 컬러 필터 어레이를 개시하고 있다.
그러나, 이와 같은 방법에서는 기판 상에 컬러 필터, 터치 블록 전극, 블랙 매트릭스 및 터치 센싱 라인이 차례로 적층되므로 공정 상의 평탄도가 저하되어 불량이 발생할 가능성이 높다.
또한, 터치 블록 전극 상에 블랙 매트릭스를 형성하고 그 위에 터치 센싱 라인을 적층함에 따라 유기막에 의한 잔사가 발생할 수 있으며 이는 터치센서의 입력 감지 성능에 부정적인 영향을 주게 된다.
[선행기술문헌] 대한민국 공개특허 제10-2017-0135174호
본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로, 컬러필터와 터치센서를 일체화하여 하나의 기판 상에 두 개의 기능 디바이스를 구현하는 것을 그 과제로 한다.
본 발명의 다른 과제는 우수한 터치 입력 감지 성능을 갖는 컬러필터 일체형 터치센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 평탄도 저하에 따른 불량 발생을 줄이고 우수한 터치 입력 감지 성능을 갖는 컬러필터 일체형 터치센서의 제조 방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1면 및 제2면을 갖는 기판; 상기 기판의 상기 제1면 측에 배치되는 컬러필터; 상기 기판의 상기 제2면 측에 배치되는 터치센서를 포함하고, 상기 컬러필터 및 상기 터치센서의 상기 기판으로부터의 박리력이 2N/25mm 이상 15N/25mm 이하이며, 상기 터치센서는 상기 터치센서를 구성하는 적어도 일부 배선의 폭이 4 내지 6㎛인 컬러필터 일체형 터치센서를 제공한다.
상기 터치센서는 상기 터치센서를 구성하는 적어도 일부 배선 사이의 간격이 4 내지 6㎛일 수 있다.
상기 터치센서는, 상기 기판의 상기 제2면 상의 제1 투명전극층; 상기 제1 투명전극층 상의 금속전극층; 상기 금속전극층 상의 절연층; 상기 절연층 상의 제2 투명전극층; 및 상기 제2 투명전극층 상의 패시베이션층을 포함하며, 상기 제1 투명전극층과 상기 금속전극층은 상기 터치센서를 구성하는 적어도 일부 배선에서 그 폭이 동일할 수 있다.
상기 기판은 유리 기판이며, 0.1mm 내지 1.0mm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 기판의 제1면 상에 블랙매트릭스와 화소영역을 포함하는 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 컬러필터 상에 보호필름을 부착하는 단계; 상기 기판을 뒤집는 단계; 상기 기판의 제2면 상에 터치센서를 형성하는 단계; 및 상기 보호필름을 제거하는 단계를 포함하는 컬러필터 일체형 터치센서의 제조방법이 제공된다.
상기 컬러필터 및 상기 터치센서의 상기 기판으로부터의 박리력이 2N/25mm 이상 15N/25mm 이하일 수 있다.
상기 보호필름의 박리력은 0.01N/25mm 이상 1.5N/25mm 이하일 수 있다.
상기 터치센서를 형성하는 단계는, 상기 제2면 상에 제1 투명전극층을 형성하는 단계; 상기 제1 투명전극층 상에 금속전극층을 형성하는 단계; 상기 금속전극층 상에 절연층을 형성하는 단계; 상기 절연층 상에 제2 투명전극층을 형성하는 단계; 및 상기 제2 투명전극층 상에 패시베이션층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 투명전극층을 형성하는 단계는, 상기 컬러필터를 형성하는 단계에서 상기 블랙매트릭스와 함께 형성된 정렬 키를 사용하여 상기 제1 투명전극층을 형성하는 단계일 수 있다.
상기 금속전극층은 상기 터치센서를 구성하는 적어도 일부 배선에서 상기 제1 투명전극층과 동일한 폭을 가질 수 있다.
상기 제1 투명전극층의 적어도 일부 배선의 폭이 4 내지 6㎛일 수 있다.
상기 제1 투명전극층의 적어도 일부 배선 사이의 간격이 4 내지 6㎛일 수 있다.
상기 보호필름을 부착하는 단계 이후에, 상기 기판을 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 컬러필터 일체형 터치센서를 포함하는 박막 표시 장치가 제공된다.
상기 박막 표시 장치는 액정 표시 장치 또는 유기 발광 다이오드 표시 장치일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 컬러필터 일체형 터치센서에 의하면, 기판의 양면에 컬러필터와 터치센서를 각각 형성하여 하나의 기판 상에 두 개의 기능 디바이스를 구현할 수 있다.
본 발명의 컬러필터 일체형 터치센서에서는 기판의 양면에 컬러필터와 터치센서를 형성함으로써 정렬의 정밀도가 향상된다.
본 발명의 컬러필터 일체형 터치센서에서는 기판의 양면에 컬러필터와 터치센서를 형성함으로써 평탄도가 개선되어 불량 발생을 줄일 수 있으며, 이에 따라 우수한 터치 입력 감지 성능을 얻을 수 있다.
본 발명의 컬러필터 일체형 터치센서에서는 터치센서의 배선 해상도를 높일 수 있으며, 이에 따라 좁은 베젤 영역을 갖는 표시 장치를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 일체형 터치센서의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 일체형 터치센서의 제조방법에 따른 각 단계별 공정 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 일체형 터치센서의 미세 패턴 구현을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 일체형 터치센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 컬러필터 일체형 터치센서 및 그 제조 방법의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 첨부된 도면들은 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 설명 상의 편의를 위해 일부 구성요소들은 도면 상에서 과장되게 표현되거나, 축소 또는 생략되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 일체형 터치센서의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 일체형 터치센서(10)는, 도 1을 참조하면, 기판(100), 기판(100)의 제1면(도 1에서는 기판(100)의 하면)에 형성된 컬러필터(200) 및 제1면과 대향하는 기판(100)의 제2면(도 1에서는 기판(100)의 상면)에 형성된 터치센서(300)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 기판(100)은 유리 기판일 수 있으며, 기판(100)의 두께는 0.1mm 내지 1.0mm 일 수 있다.
컬러필터(200)는 화소 영역(210)과 블랙매트릭스(220)를 포함한다.
블랙매트릭스(220)는 화소 영역(210)을 제외한 부분의 빛을 차단하고 각 착색층의 경계에서 혼색을 방지하는 역할을 하는 차광층이며, 따라서 블랙매트릭스(220)는 불투명 물질로 형성되고, 화소 영역(210)을 둘러싸도록 패터닝되어 있다.
화소 영역(210)은 컬러 디스플레이용 색 구현을 위한 착색층으로 통상적으로 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 영역을 포함하며, 블랙매트릭스(220) 패턴에 의해 그 영역이 정의된다.
그러나, 화소 영역(210)이 적색, 녹색, 청색을 모두 포함하여야 하거나 적색, 녹색, 청색만을 포함하여야 하는 것은 아니며, 박막 디스플레이 장치의 색상 표현 방식에 따라 이 중 임의의 일부 색상만이 포함되거나 백색(White) 등과 같은 다른 색상이 더 포함될 수도 있다.
화소 영역(210)과 블랙매트릭스(220) 상에는 오버코트층(230)이 형성되어 있으며, 오버코트층(230) 상에는 포토스페이서(240)가 형성되어 있다.
컬러필터(200)는 기판(100)으로부터의 박리력이 2N/25mm 이상인 물질로 형성될 수 있다.
터치센서(300)는 제1 투명전극층(310), 제1 투명전극층(310) 상부의 금속전극층(320), 제1 투명전극층(310) 및 금속전극층(320)을 덮는 절연층(330), 절연층(330) 상부의 제2 투명전극층(340) 및 제2 투명 전극층(340)을 덮는 패시베이션층(350)을 포함한다.
제1 및 제2 투명전극층(310, 340)은 투명 전도성 재료로 형성될 수 있으며, 투명 전도성 재료는 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO), 및 플로린틴옥사이드(FTO)로 이루어지는 금속산화물류에서 선택될 수 있다.
금속전극층(320)은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 은-팔라듐-구리합금(APC)과 같은 금속 재료로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 터치센서(300)는 기판(100)으로부터의 박리력이 2N/25mm 이상인 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 투명전극층(310) 및 금속전극층(320)의 배선 폭은 4 내지 10㎛로 이루어질 수 있으며, 제1 투명전극층(310) 및 금속전극층(320)의 배선 간격 또한 4 내지 10㎛로 이루어질 수 있다. 더 바람직하게는 배선 폭과 배선 간격이 각각 4 내지 6㎛일 수 있다.
이제 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 일체형 터치센서의 제조방법을 자세히 설명한다. 도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 일체형 터치센서의 제조방법에 따른 각 단계별 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 먼저 컬러필터 일체형 터치센서를 제조하기 위한 기판(100)을 준비한다.
기판(100)은 유리 기판일 수 있으며, 식각되거나 식각되지 않은 기판일 수 있다. 식각되지 않은 기판의 경우 0.2mm 내지 2.0mm의 두께를 가질 수 있으며, 식각된 기판일 경우 0.1mm 내지 1.0mm의 두께를 가질 수 있다.
다음, 도 2a에 나타난 바와 같이, 기판(100)의 일면 상에 블랙매트릭스(220)와 화소 영역(210)을 포함하는 컬러필터(200)를 형성한다.
컬러필터(200)를 형성하는 공정에서는 블랙매트릭스 패턴을 먼저 형성하고 화소 영역의 착색층을 형성하거나, 반대로 화소 영역의 착색층을 먼저 형성하고 그 다음 블랙매트릭스 패턴을 형성할 수 있다.
도 1을 참조로 설명한 바와 같이, 컬러필터(200)는 기판(100)으로부터의 박리력이 2N/25mm 이상 15N/25mm 이하, 바람직하게는 10N/25mm 이하인 물질로 형성할 수 있다.
한편, 블랙매트릭스(220)를 형성하는 단계에서 추후 터치센서의 투명전극층을 형성하기 위한 정렬 키(도시하지 않음)를 함께 형성할 수 있다.
다음, 도 2b에 나타난 바와 같이, 컬러필터(200) 상에 보호필름(400)을 부착한다.
보호필름(400)은 이후 진행되는 터치센서의 제조 공정에서 컬러필터(200)를 보호하고자 부착하는 것으로서, 이후의 공정 온도 및 시간을 고려하여 150도/1시간 이상 경과 후 보호필름의 박리력은 0.01N/25mm 이상 1.5N/25mm 이하일 수 있다.
또한, 보호필름은 상기 온도 및 유지 시간에서 무게 감량이 1% 이하일 수 있으며, 보호필름은 상기 온도 및 유지 시간 동안 부착 후 점착제 잔사 등이 없고, 외관 변화, 기포 발생 등이 없어야 하고, 보호필름을 박리한 후에 컬러필터 면 및 대향하는 터치센서 면에서 뜯김이나 잔사와 같은 손상이 없어야 한다.
보호필름은 유기물 구조이거나 유무기 복합 구조일 수 있으며, 예를 들면 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌 프탈레이트(PET) 등으로 이루어질 수 있다. 보호필름의 경도 상승을 위해 표면에 하드코팅이 추가될 수 있으며, 예를 들면, 실록산(Si)계, 에폭시계, 우레탄계 등의 하드코팅이 사용될 수 있다.
이제, 도 2c에 나타난 바와 같이, 컬러필터(200)를 덮는 보호필름(400)이 부착된 기판(100)을 뒤집어 기판(100)의 대향하는 면, 즉 이면에 터치센서를 생성하기 위한 준비를 한다.
이 때, 기판(100)으로 식각되지 않은 유리 기판을 사용한 경우에는 터치센서 생성 전에 기판(100)을 식각할 수 있다.
다음, 도 2d를 참조하면, 기판(100) 이면 상에 터치센서를 구성하는 제1 투명전극층(310)을 형성한다. 제1 투명전극층(310)은 블랙매트릭스 형성 단계에서 함께 형성된 정렬 키를 기판(100)의 반대면에서 제1 투명전극층(310)과 정렬하여 형성할 수 있다.
이어서, 도 2e에 나타난 바와 같이, 제1 투명전극층(310) 상에 금속전극층(320)을 형성하며, 이는 제1 투명전극층(310)의 정렬 키를 사용하여 금속전극층(320)을 정렬하여 형성할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 일체형 터치센서의 제조방법에 의하면, 터치센서 제조 공정에서 제1 투명전극층(310)을 먼저 패터닝하고 이어서 제1 투명전극층(310) 상의 금속전극층(320)을 패터닝하며, 이에 따라 터치센서의 미세 패턴 형성이 가능하게 된다. 이와 관련된 자세한 사항은 후술하기로 한다.
다음, 도 2f에 나타난 바와 같이, 금속전극층(320) 상에 절연층(330), 제2 투명전극층(340) 및 패시베이션층(350)을 차례로 형성하여 터치센서(300)를 완성한다.
터치센서(300)가 완성된 후에는 컬러필터(200)를 보호하기 위해 부착한 보호필름(400)을 박리한다(도 2g).
이때, 컬러필터(200)와 터치센서(300)의 기판으로부터의 박리력이 2N/25mm 이상인 데 비하여, 보호필름(400)의 박리력은 1.5N/25mm 이하이므로, 컬러필터(200)와 터치센서(300)의 손상 없이 보호필름(400)을 박리할 수 있다.
이와 같이, 하나의 기판(100)을 사용하여 기판(100)의 양면에 컬러필터(200)와 터치센서(300)를 정렬하여 형성할 경우, 적층에 따른 공차는 ±2.0㎛ 내지 ±5.0㎛가 되도록 정밀한 정렬이 가능하다. 반면, 컬러필터와 터치센서를 개별 구조로 제작하여 합착할 경우, 컬러필터와 터치센서의 개별 셀 커팅에 따른 공차가 ±100.0㎛ 내외이며, 개별 셀의 합착에 따른 공차가 또한 ±100.0㎛ 내외임을 감안하면, 전체 공차는 ±200.0㎛가 되며, 본 발명은 이에 비해 40 내지 100배의 정밀도 향상을 가져오는 것을 알 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 일체형 터치센서의 미세 패턴 구현을 설명하기 위한 단면도로서, 도 3a는 종래의 터치센서 제조 공정에서와 같이 먼저 금속전극층을 패터닝한 후 제1 투명전극층을 패터닝하는 경우를 나타내고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 먼저 제1 투명전극층을 패터닝한 후 금속전극층을 패터닝하는 경우를 나타낸다.
기판(311) 상에 투명전도막과 금속막을 차례로 증착한 후 먼저 금속막을 패터닝한 다음 투명전도막을 패터닝하여 제1 투명전극층(312)과 금속전극층(313)을 형성하게 되면, 금속막의 식각액은 투명전도막에 영향을 미치지 않는 데 비해 투명전도막의 식각액은 금속막을 동시에 식각시킬 수 있어, 도 3a에 나타난 바와 같이, 제1 투명전극층(312)의 배선 폭(WITO)이 금속전극층(313)의 배선 폭(WM)보다 넓게 형성된다.
구체적으로 제1 투명전극층(312)의 배선 폭(WITO)이 금속전극층(313)의 배선 폭(WM)보다 3 내지 5㎛ 정도 커지게 된다.
이는 또한 제1 투명전극층(312) 및 금속전극층(313)의 배선 간격(DITO 및 DM)이 넓어지게 한다. 즉, 투명전도막을 패터닝하는 과정에서 금속전극층(313)의 배선 폭(WM)보다 넓은 영역을 덮어주어야 하며, 이 과정에서 제1 투명전극층(312) 배선 사이의 거리가 가까워지거나 붙게 되면 터치 구동의 불량을 일으킬 수 있다. 따라서, 이러한 불량을 방지하기 위해서는 제1 투명전극층(312) 및 금속전극층(313)의 배선 간격(DITO 및 DM)을 줄이는 데에서도 한계가 있다.
이에 따라, 제1 투명전극층(312) 및 금속전극층(313)의 해상도 향상에 한계가 존재한다.
반면, 본 발명의 일 실시예에서와 같이, 기판(321) 상에 먼저 제1 투명전극층(322)을 패터닝한 후 금속전극층(323)을 패터닝하게 되면, 투명전도막의 식각액이 금속막에 영향을 미치지 않게 되므로 제1 투명전극층(322) 및 금속전극층(323)의 배선 폭(W)을 동일하게 형성할 수 있으며, 더 좁은 배선 폭(W)과 간격(D)을 갖도록 형성할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 일체형 터치센서의 경우, 4 내지 10㎛의 배선 폭과 4 내지 10㎛의 배선 간격을 갖도록 제1 투명전극층(322) 및 금속전극층(323)의 배선을 형성할 수 있으며, 더 높은 해상도를 위해서는 4 내지 6㎛의 배선 폭과 4 내지 6㎛의 배선 간격을 갖도록 제1 투명전극층(322) 및 금속전극층(323)의 배선을 형성할 수 있다.
이와 같이 배선의 해상도가 높아지면 터치센서 패드부의 배선이 차지하는 영역이 줄어들어 좁은 베젤 영역을 갖는 표시장치의 구현이 가능하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 일체형 터치센서는 표시 장치용으로 사용되기 위하여 표시층과 결합될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 일체형 터치센서(10) 및 컬러필터 일체형 터치센서(10) 하부의 표시층(20)을 포함하여 이루어진다.
표시층(20)으로는 유연성 표시 장치에 적용할 수 있는 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, OLED층이거나 LCD층일 수 있다. 특히, 표시층(20)이 OLED층일 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 일체형 터치센서(10)는 반사방지 편광판을 대체하는 기능을 가질 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 상술한 본 발명의 실시예들은 독립적으로 또는 그 특징들의 일부 또는 전부를 조합하여 적용될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 의해 정해지며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
10: 컬러필터 일체형 터치센서 20: 표시층
100, 311, 321: 기판 200: 컬러필터
210: 화소 영역 220: 블랙 매트릭스
230: 오버코트층 240: 포토스페이서
300: 터치센서 310, 312, 322: 제1 투명전극층
320, 313, 323: 금속전극층 330: 절연층
340: 제2 투명전극층 350: 패시베이션층
400: 보호필름

Claims (15)

  1. 제1면 및 제2면을 갖는 기판;
    상기 기판의 상기 제1면 측에 배치되는 컬러필터;
    상기 기판의 상기 제2면 측에 배치되는 터치센서를 포함하고,
    상기 컬러필터 및 상기 터치센서의 상기 기판으로부터의 박리력이 2N/25mm 이상 15N/25mm 이하이며,
    상기 터치센서는 상기 터치센서를 구성하는 적어도 일부 배선의 폭이 4 내지 6㎛인 컬러필터 일체형 터치센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치센서는 상기 터치센서를 구성하는 적어도 일부 배선 사이의 간격이 4 내지 6㎛인 컬러필터 일체형 터치센서.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 터치센서는,
    상기 기판의 상기 제2면 상의 제1 투명전극층;
    상기 제1 투명전극층 상의 금속전극층;
    상기 금속전극층 상의 절연층;
    상기 절연층 상의 제2 투명전극층; 및
    상기 제2 투명전극층 상의 패시베이션층을 포함하며,
    상기 제1 투명전극층과 상기 금속전극층은 상기 터치센서를 구성하는 적어도 일부 배선에서 그 폭이 동일한 컬러필터 일체형 터치센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 유리 기판이며, 0.1mm 내지 1.0mm의 두께를 갖는 컬러필터 일체형 터치센서.
  5. 기판의 제1면 상에 블랙매트릭스와 화소영역을 포함하는 컬러필터를 형성하는 단계;
    상기 컬러필터 상에 보호필름을 부착하는 단계;
    상기 기판을 뒤집는 단계;
    상기 기판의 제2면 상에 터치센서를 형성하는 단계; 및
    상기 보호필름을 제거하는 단계를 포함하는 컬러필터 일체형 터치센서의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 컬러필터 및 상기 터치센서의 상기 기판으로부터의 박리력이 2N/25mm 이상 15N/25mm 이하인, 컬러필터 일체형 터치센서의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 보호필름의 박리력이 0.01N/25mm 이상 1.5N/25mm 이하인 컬러필터 일체형 터치센서의 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 터치센서를 형성하는 단계는,
    상기 제2면 상에 제1 투명전극층을 형성하는 단계;
    상기 제1 투명전극층 상에 금속전극층을 형성하는 단계;
    상기 금속전극층 상에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층 상에 제2 투명전극층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 투명전극층 상에 패시베이션층을 형성하는 단계를 포함하는 컬러필터 일체형 터치센서의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제1 투명전극층을 형성하는 단계는,
    상기 컬러필터를 형성하는 단계에서 상기 블랙매트릭스와 함께 형성된 정렬 키를 사용하여 상기 제1 투명전극층을 형성하는 단계인 컬러필터 일체형 터치센서의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 금속전극층은 상기 터치센서를 구성하는 적어도 일부 배선에서 상기 제1 투명전극층과 동일한 폭을 갖는 컬러필터 일체형 터치센서의 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 투명전극층의 적어도 일부 배선의 폭이 4 내지 6㎛인 컬러필터 일체형 터치센서의 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 투명전극층의 적어도 일부 배선 사이의 간격이 4 내지 6㎛인 컬러필터 일체형 터치센서의 제조방법.
  13. 제 5 항에 있어서, 상기 보호필름을 부착하는 단계 이후에,
    상기 기판을 식각하는 단계를 더 포함하는 컬러필터 일체형 터치센서의 제조방법.
  14. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 컬러필터 일체형 터치센서를 포함하는 박막 표시 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 박막 표시 장치는 액정 표시 장치 또는 유기 발광 다이오드 표시 장치인 박막 표시 장치.
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