KR20200057084A

KR20200057084A - 통합된 구조를 갖는 감지 필름

Info

Publication number: KR20200057084A
Application number: KR1020207012810A
Authority: KR
Inventors: 충 푸이 찬; 윙 홍 초이; 라이 판 라이; 치엔 청; 휴이 유
Original assignee: 뉴 아시아 그룹 홀딩스 리미티드; 마인드 테크놀로지 디벨롭먼트 리미티드
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2020-05-25
Also published as: US20200233508A1; US11003290B2; EP3695237A4; CN111433614A; EP3695237A1; WO2019073428A1

Abstract

실장된 전극을 갖는 가요성 투명 감지 필름(10)이 설명되며, 이는 광 투과율, 전기 전도성 및 신뢰성을 크게 향상시킨다. 본 감지 필름(10)은 또한 별개의 위치 감지 및 적어도 다른 세트의 전기 신호 감지를 위한 다중 터치를 동시에 가능하게 할 수 있다. 본 감지 필름(10)은 상부 전도성 전극(120), 하부 전도성 전극(140) 및 모션, 광, 화학 또는 온도와 같은 특정 입력을 통해 전기 신호 응답을 생성하는 유전체 기판 또는 기능성 기판(100)을 포함한다. 본 감지 필름 장치는 유전체 및/또는 기능성 기판(100)의 표면에 부분적으로 또는 완전히 실장된 상부 및 하부 전도성 전극(120, 140)을 갖도록 구성될 수 있다.

Description

통합된 구조를 갖는 감지 필름

관련 출원에 대한 교차 참조

본 출원은 2017년 10월 11일 제출된 미국 특허 가출원 제62/571,220호 및 2018년 9월 29일 제출된 미국 특허 정규 출원 제16/147,575호로부터 우선권을 주장하며, 그 개시 내용은 전체 내용이 참조로서 본 명세서에 포함된다.

기술 분야

본 발명은 터치 패널 디스플레이 및 우수한 광학 및 전기적 특성 및 기능성 기판의 유전체에 전극의 전도성 네트워크가 매립되어 우수한 유연성을 갖는 다른 전자 감지 장치에 적용하기 위한 감지 필름에 관한 것이다.

하기 참고 문헌은 그 전체가 참고로서 본 명세서에 포함된다.

US 2010/0156811 Al

US 2013/0233468 Al

US 8492189

US 2016/0345430 Al

US 9244356 Bl

US 20160209943 Al

CN 104992752 A

US 20160225483 A1

CN 103864062 B

WO 2011046775 Al

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Sean M. Garner et al., Flexible Glass: Enabling Thin, Lightweight, and Flexible Electronics, 2017

모바일 장치 기술의 발전으로, 데이터 입력을 위한 물리적 키보드의 대체로서 내장된 터치 디스플레이 스크린에 대한 요구가 더 커지고 있다. 장치는 모바일 폰, 휴대용 비디오 게임 장치 및 엔터테인먼트 태블릿과 같은 터치 디스플레이 스크린을 갖는 대형 디스플레이 패널에 매력적이다. 장치 개발을 충족시키기 위해 더 얇고 민감한 스크린을 개발해야 하는 어려움이 있다.

디스플레이 산업에서 정전 용량 터치 감지는 높은 광 투과율과 광범위한 온도 허용 오차 이점으로 인해 가장 널리 채택된 기술 중 하나이다. 일반적으로, 정전 용량 터치 감지 필름은 ITO 코팅된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 유리와 같은 2 개의 투명 전도성 전극으로 구성된다. 투명 전도성 전극의 2 개의 층은 유전체 층에 샌드위치되며 그 후에 광학 투명 접착제(OCA)를 사용하여 접합된다. 하부 PET 층은 일반적으로 절연을 위해 유리 또는 PMMA로 만들어진 절연층의 상부에 배치되면서 하드 코팅의 보호 층은 보호를 위한 상부 PET 층의 상부에 배치된다.

손가락이나 물체가 감지 필름을 누르면, 정전 용량의 차등 변화(differential change)가 발생한다. 그러나, 상기 언급된 구조는 복잡하여 굴절률에 불일치가 있을 때 계면에서 광학 반사 손실을 유발할뿐만 아니라 신뢰성 문제를 일으키고 재료 비용을 증가시킨다.

대형 터치 스크린 응용 제품의 경우, ITO 전도체는 응답 시간의 측면에서 성능을 저해하는 비교적 높은 전기 저항의 단점이 있으며, ITO를 대체하고 정전 용량 감지 필름의 설계를 수정하기 위한 더 나은 대안이 모색되고 있다.

더 얇은 디스플레이 스크린을 달성하기 위해 OCA를 배제하는 것은 이러한 배경에 위배된다.

본 발명의 목적은 터치 패널 디스플레이뿐만 아니라 다른 잠재적 감지 시스템에 사용될 수 있는 감지 필름 장치를 형성하기 위한 신규하고 유리한 투명 전도성 전극 구조 및 전체 두께를 잠재적으로 감소시키고 감지 필름의 구조를 크게 단순화시킬 수 있는 이를 제조하는 방법을 제공한다.

이에 관하여, 제1 표면 및 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖는 투명 유전체 또는 기능성 기판을 포함하는 감지 필름(정전 용량 또는 전기적)이 제공되며, 여기서 복수의 개별 전기 전도성 전극에 의한 제1 전도성 네트워크는 유전체 또는 기능성 기판의 제1 표면에 부분적으로 또는 완전히 실장되면서 복수의 개별 전기 전도성 전극에 의한 제2 전도성 네트워크는 유전체 또는 기능성 기판의 제2 표면에 부분적으로 또는 완전히 실장된다.

일부 케이스에서, 하나 초과의 전도성 네트워크는 감지 필름의 감도, 안정성 및 성능을 향상시키기 위해 유전체 또는 기능성 기판의 양 표면에 부분적으로 또는 완전히 실장된다. 투명 유전체 기판은 가요성 플라스틱 필름 등과 같은 임의의 종류의 변형 가능한 재료일 수 있다. 기능성 기판은 외부 트리거링 하에서 전기 신호를 생성할 수 있는 임의의 종류의 투명 또는 불투명 가요성 필름일 수 있다. 실시예는 압전, 열전, 조명 감지 및 광전지 필름 등을 포함한다. 본 발명의 감지 필름의 설계는 실장된 네트워크가 기판에 견고하게 포함되기(firmly integrated) 때문에 우수한 광학적 및 전기적 특성뿐만 아니라 우수한 유연성 및 신뢰성을 제공할 수 있다. 또한, 이 설계는 층 결합을 위한 접착제의 사용을 제거하거나 감소시키므로, 전체 두께를 상당히 감소시키고 광 투과율을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 장점 중 하나는 단일 또는 양면 전도성 네트워크가 사용되더라도 감지 필름의 두께가 증가하지 않을 것이라는 점이다. 또한, 본 발명의 설계는 필름에 실장된 높은 종횡비의 전도성 네트워크를 허용하여, 광학적 투명성을 감소시키지 않으면서 전기 전도성을 증가시킨다. 금속 와이어/메시는 현재 ITO 전도체를 대체하는데 더 나은 대안이며 본 발명에 따른 감지 필름의 구조를 단순화하는데 적합하다.

인듐 주석 산화물(ITO)와 같은 전통적인 투명 전도체 산화물 재료를 사용하는 감지 필름과 비교하여, 본 발명의 설계는 유연성, 광학적, 전기적 및 기계적 특성 면에서 우수한 성능을 나타낸다. 또한, 본 발명은 고가의 진공 장비를 필요로 하지 않으며 비교적 저온에서 처리될 수 있으므로, 전체 비용이 더 낮다.

본 발명의 일 양태에서, 제1 전도성 네트워크의 전도성 전극이 제2 전도성 네트워크의 전도성 전극으로부터 대안적으로 변위될 수 있도록 복수의 개별 전기 전도성 전극에 의해 형성된 제2 전도성 네트워크는 유전체 또는 기능성 기판의 제1 표면에 부분적으로 또는 완전히 실장된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 또는 전기적 감지 필름의 평면도 및 측면도를 도시한다.
도 2a 및 2b는 각각 기판 상의 전도성 네트워크의 상이한 배열을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법을 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 본 감지 필름을 제조하는 방법을 도시한다.
도 5는 도 2a 및 2b와 같이 상이한 배열의 정전 용량 또는 전기적 감지 필름에 대한 굽힘 시험의 결과를 도시한다.
도 6은 도 2a 및 2b와 같이 상이한 배열의 정전 용량 또는 전기적 감지 필름에 대한 습열 시험(damp heat test) 결과를 도시한다.

이하의 설명에서, 상이한 파라미터 하에서 본 얇은 정전 용량 또는 전기적 감지 필름이 바람직한 예로서 설명된다. 추가 및/또는 치환을 포함하는 수정이 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명을 모호하게 하지 않기 위해 특정 세부사항은 생략될 수 있다. 그러나, 본 개시는 당업자가 과도한 실험 없이 본 명세서의 교시를 실시할 수 있도록 작성되었다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 정전 용량 또는 전기적 감지 필름(10)은 제1 표면(102) 및 제1 표면(102)에 대향하는 제2 표면(104)을 갖는 유전체 또는 기능성 기판(100)을 포함한다. 복수의 개별 전기 전도성 전극에 의해 형성된 제1 전도성 네트워크(120)는 유전체 또는 기능성 기판의 제1 표면(102) 상에 실장되면서, 복수의 개별 전기 전도성 전극에 의해 형성된 제2 전도성 네트워크(140)는 유전체 또는 기능성 기판의 제2 표면 상에 실장된다. 제1 전도성 네트워크(120) 및 제2 전도성 네트워크(140)는 외부에 대한 접촉을 형성하여 노출되는 유전체 또는 기능성 기판(100)의 에지에서 정렬된다. 정전 용량 또는 전기적 감지 필름 내에 더 적은 수의 스택업(stack-up) 층의 이러한 종류의 간단한 구조는 불일치한 굴절률의 결과로 프린지의 외관이 발생하는 계면에서 광학 반사 손실을 감소시킨다.

도 1은 복수의 개별 전기 전도성 전극의 2 개의 전도성 네트워크가 유전체 또는 기능성 기판의 양 측면에 실장된 이러한 실시예의 기본 구조를 도시한다. 예시적인 목적으로, 제1 전도성 네트워크(120)의 전극은 수평 방향으로 연장되고 배열되는 반면, 제2 전도성 네트워크(140)의 전극은 수직 방향으로 연장되고 배열되어 도시된 바와 같이 위에서 볼 때 정사각형 격자를 형성하지만, 사다리꼴 또는 직사각형 유닛의 격자와 같은 다른 종류의 배열이 만들어 질 수 있음을 이해해야 한다. 이 구성에서, 정전 용량 또는 전기적 감지 필름은 터치의 좌표를 결정하기 위해 하나 초과의 감지 층을 이용하여 더 높은 정확도를 갖는다. 유전체 또는 기능성 기판은 PET, COC, COP, PMMA, PC, PI 및 PVDF 등으로 제조될 수 있으며, 이 중 유전체 기판은 1.1 내지 10 범위의 유전 상수를 갖는 것이 바람직하며, 기능성 기판은 빛, 힘, 압력, 온도, 전기 및 자기장의 변화를 포함하여 외부 트리거링 하에서 전기 신호를 생성할 수 있다.

도 2a에 도시된 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에서, 제1 전도성 네트워크(220) 및 제2 전도성 네트워크(240)는 둘 다 투명 유전체 또는 기능성 기판(200)의 제1 표면(202)에 실장되어 2 개의 전도성 네트워크의 개별 연장된 전기 전도성 전극은 이격되어 배치되고 표면을 따라 평행 관계이다. 이러한 구성에서, 제1 전도성 네트워크(220)의 금속 트레이스(260)는 에지 두께를 감소시키는 측면도에서 제2 전도성 네트워크(240)의 금속 트레이스(262)와 중첩한다. 대조적으로, 선택적으로, 제1 전도성 네트워크(220)는 제1 표면(202) 상에 배치될 수 있고 제2 전도성 네트워크(240)는 상이한 표면, 예를 들어 도 2b에서과 같이 제2 표면(204) 상에 배치될 수 있다. 전도성 네트워크 각각의 금속 트레이스(260 및 262)는 더 두꺼운 에지를 갖도록 서로 중첩되는 경향이 있다.

도 3에 도시된 흐름도에 따르면, 다음의 단계를 포함하는 정전 용량 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법이 제공된다. 우선, 유전체 또는 기능성 기판(340)이 준비를 위해 세정된다. 다음으로, 리소그래피 방법(포토 리소그래피, 나노 임프린트 리소그래피, e-빔 리소그래피 중 하나)에 의해 레지스트 층 상에 전도성 네트워크 패턴이 인쇄되는 제1 캐리어 기판(300) 위에 제거 가능한 레지스트 층이 준비된다. 트렌치 격자 네트워크(302) 및 트렌치를 통해 노출되는 전도성 기판의 형성에 뒤이어, 전도성 재료는 트렌치를 통해 노출된 갭을 채우도록 증착되고 제1 전도성 네트워크(304)를 형성한다. 제조 방법은 전기 화학 공정(전기 도금, 전착, 무전해 증착)과 같은 습식 처리 접근법 또는 스퍼터링, 전자 빔 증발 및 열 증발과 같은 건식 처리 접근법을 포함할 수 있다. 제1 전도성 네트워크(304)가 바람직한 두께에 도달할 때 전착이 정지되고 샘플이 제1 캐리어 기판(300) 상의 레지스트 층을 제거하기 위해 헹구어진다. 상기 트렌치 격자 네트워크(300)의 형성의 흐름은 제2 전도성 네트워크(324)를 준비하기 위해 반복된다. 제1 전도성 네트워크(304)는 네트워크를 가압함으로써 제1 캐리어 기판 상에 제1 전도성 네트워크(304)를 전달하기 위해 기판(340) 위에 배치된 제1 캐리어 기판(300) 상에 순차적으로 증착되며, 변형 가능한 층 또는 전도성 네트워크의 가열이 필요할 수 있다. 마지막으로, 제1 캐리어 기판(300) 및 제2 캐리어 기판(320)은 기판(340)으로부터 제거되고 정전 용량 또는 전기적 감지 필름이 형성된다.

도 3에 도시된 방법에 더하여, 본 감지 필름은 또한 도 4에 도시된 흐름도에 기초한 대안적인 방법, 즉 템플릿 접근법에 의해 제조될 수 있다. 템플릿 접근법은 패터닝 마스크로서 폴리이미드 또는 실리콘 다이옥사이드와 같은 일부 비교적 견고한 절연 재료를 채택하는데, 이는 전통적인 제거 가능한 포토 레지스트를 마스킹 층으로 사용하지 않는다. 템플릿 접근법의 주요 장점은 전도성 네트워크를 형성하고 전달하는 데 여러 용도로 사용되는 템플릿 마스크를 허용하고 전기 도금 또는 무전해 도금이 사용될 때 전도성 네트워크의 높은 증착 속도를 가능하게 하여 복잡한 리소그래피 프로세스를 제거하고 각 실행에서의 증착 균일성을 개선하고, 시간 및 비용을 절약한다는 것이다. 템플릿 마스크를 사용함으로써, 라인 폭이 1 내지 2 마이크로미터인 매우 미세한 패턴화된 전도성 네트워크가, 이 접근법이 전달을 완료하도록 열적 패스를 사용하여 실장된 TCF 구조를 형성하는 것을 허용하기 때문에, 접착제 재료를 사용하지 않고 많은 다른 폴리머 기판으로 형성되고 전달될 수 있다.

도 4에서, 제1 기판(401)이 준비되고 세정된다. 제1 기판의 예는 유리 또는 연마된 금속 플레이트이다. 세정 후, 제2 전도성 층(402)은 제1 기판(401) 상에 선택적으로 형성된다. 제1 기판(401) 상에 제2 전도성 층(402)의 형성은, 상기 구조의 높은 전기 전도도가 전도성 네트워크의 증착 동안 높은 전류가 통과할 수 있게 하기 때문에 전기 도금과 같은 습식 처리 또는 일부 다른 전기 화학적 처리에 의해 전도성 네트워크의 높은 증착 속도가 달성될 수 있도록 전체 전기 전도성을 증가시키는 것이므로, 생산 속도를 크게 향상시키고 제조 비용을 감소시킨다. 제2 전도성 층(402)은 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 티타늄, 백금, 임의의 전도성 폴리머 또는 반전도성 재료, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 하나 이상의 재료로 제조될 수 있다. 제2 전도성 층(402)은 전기 화학적 및 무전해 증착 공정(들) 및 인쇄 공정과 같은 습식 처리 접근법 또는 스퍼터링, 화학 기상 증착, 전자 빔 증발 및 열 증발과 같은 건식 처리 접근법에 의해 증착될 수 있다. 제2 전도성 층(402)의 증착은 제1 기판 상의 이의 성장이 이방성이 되도록 조정될 수 있다. 전기 도금 또는 무전해 도금이 제1 기판(401) 상에 제2 전도성 층(402)을 증착시키기 위해 사용될 때, 성장하는 제1 전도성 층(403)의 측벽에서 제2 전도성 층(402)의 과증착을 방지하기 위해 첨가제가 첨가될 수 있다. 이 예에서, 제1 기판(401) 상에 제2 전도성 층(402)을 증착한 후에, 제1 전도성 층(403)이 제2 전도성 층(402) 상에 형성된다. 제1 전도성 층(403)을 형성하기 위한 재료는 인듐 주석 산화물(ITO) 기반 재료, 아연 산화물(ZnO) 기반 재료, 주석 산화물 기반 재료(SnO) 및 다른 전도성 금속 산화물 기반 재료를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 당업자는 도 4에 도시된 제2 전도성 층의 증착이 선택적이고 제거될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

이어서, 절연 재료의 층이 제1 전도성 층 상에 형성된다. 절연 층을 형성하기 위한 적어도 2 개의 접근법이 있다. 제1 접근법(410)은 절연 층(411)을 형성하기 위한 재료로서 감광성 재료, 예를 들어 감광성 폴리이미드(PSPI)를 선택하는 것이다. 이러한 방식으로, 절연 재료가 감광성이기 때문에, 절연 층(411)은 또한 제거 가능한 레지스트 층으로서 작용하므로 에칭이 필요하지 않다. 포토 마스크(412)를 갖는 일부 포토 레지스트가 리소그래피에 의해 노출된 후에 패턴(413)이 직접 현상될 수 있다. 네트워크 패턴(413)은 또한 포토리소그래피, 나노 임프린트 리소그래피, e-빔 리소그래피 및 부가적인 인쇄와 같은 대안적인 방법에 의해 절연 층에 형성될 수 있다.

제2 접근법(420)은 절연 층(421)을 형성하기 위한 재료로서 비감광성인 무기 재료, 예를 들어 Si0₂ 또는 SiN을 선택하는 것이다. 그 후, 감광성 재료의 층(422)이 제거 가능한 레지스트로서 절연 층(421) 상에 증착된다. 패턴(424)은 마스크(423)로 리소그래피에 의해 포토 레지스트를 노출시킴으로써 현상된다. 일부 마스킹되지 않은 영역은 절연 층(421)을 노출시키고 패턴(424)은 절연 층(421)으로 현상된 후 에칭(425)된다. 에칭(425)은 습식 에칭 또는 건식 에칭을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 나머지 포토 레지스트는 스트리핑 및 충분한 세척에 의해 제거된다(426). 그런 다음 전도성 재료가 충분한 두께에 도달할 때까지 네트워크를 형성하기 위해 증착된다. 이어서, 제1 기판 상의 제조된 전도성 네트워크 라인은 핫 프레스(hot press)에 의해 제2 기판 상의 변형 가능한 층(들)로 전달 되며, 여기서 변형 가능한 층 또는 전도성 네트워크 상의 가열이 필요할 수 있다. 이어서, 제2 기판은 제2 기판에 미리 실장된 전도성 네트워크 패턴으로 제1 기판으로부터 분리되어 본 감지 필름을 형성한다.

일 실시예에서, 절연 층은 5,000 nm 이하의 두께를 갖는다.

다른 실시예에서, 제2 전도성 층은 10 내지 1,000 nm의 두께를 갖는다.

또한 다른 실시예에서, 제2 전도성 층은 제곱 당 5 옴 이하의 시트 저항을 갖는다.

다른 실시예에서, 광 경화 후의 제거 레지스트는 80℃ 초과의 작동 온도를 갖는다.

또 다른 실시예에서, 전달 동안 기판의 제거를 용이하게 하기 위해 비접착성 계면 층이 절연 층 상에 추가될 수 있다.

도 4에 도시된 방법을 사용함으로써, 상부 및 하부 표면 상의 변형 가능한 층에 실장된 전도성 네트워크를 갖는 본 감지 필름이 도 2b에 도시된 예와 같이 제조되도록 단일 실행으로 전도성 네트워크를 제1 기판으로부터 제2 기판의 상부 및 하부 표면 모두로 각각 전달할 수 있다.

대안적으로, 전도성 네트워크는 사용된 재료의 특성에 따라 다른 전기 화학 공정, 진공 증착 공정, 인쇄 공정 또는 다른 용액 증착 공정에 의해 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 유전체 기판은 원하는 터치 감도 설정을 제공하기 위해 1.1 내지 10의 유전 상수를 갖는다. 감도는 신호 대 잡음비(SNR)로 표현될 수 있으며, SNR의 계산에서 상이한 공장/실험실마다 상이한 메트릭을 갖는다. 경험으로 보건데, 터치 중 더 높은 정전 용량 변화는 더 높은 게인과 더 나은 SNR을 발생시킨다. 정전 용량의 공식은 다음과 같이 주어진다.

ε_r: 상부 패널 재료의 상대 유전 상수

ε₀: 8.85×10^-12 F/m으로 정의되는 공기의 미터 당 정전 용량

T: 패널의 두께(m)

A: 터치된 영역의 면적(m²)

패널의 두께 및 터치된 영역의 면적이 일반적으로 변하지 않는다고 가정하면, 상대 유전 상수는 정전 용량 값을 직접적으로 변화시키는 것이 명백하다. 더 높은 유전 상수는 더 높은 정전 용량에 기여하여 감도에 영향을 준다는 것도 명백하다.

기능성 기판은 빛, 힘, 압력, 온도, 전기, 자기장 등의 변화와 같은 외부 신호를 전기 신호로 본질적으로 변환할 수 있다. 이러한 외부 트리거로, 기능성 필름은 전기 신호를 생성할 수 있으며, 이는 실장된 전극에 의해 수집될 수 있다. 상이한 입력으로부터 생성되는 전기 신호는 전극을 통해 수집되며 디지털 신호 처리 접근법을 사용하여 분리되어 본 발명의 설계에 의해 다양한 입력 신호가 수집되고 식별될 수 있다. 기능성 기판은 투명 또는 불투명 필름일 수 있다. 본 발명의 기능성 기판을 형성하기에 적합한 후보는 PVDF이다. 유사한 특성을 갖는 다른 가능한 기판도 사용될 수 있다.

유전체 또는 기능성 기판은 상업적으로 이용 가능한 가요성 플라스틱 필름과 같은 임의의 종류의 변형 가능한 재료일 수 있지만, 전도성 네트워크를 기판 상으로 전달할 때, 가능한 열 처리를 견디기 위해 광 또는 열경화성 재료가 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 전도성 네트워크 및 제2 전도성 네트워크의 개별 전기 전도성 전극은 연장되고 500 nm 내지 10,000 nm의 라인 폭, 0.1 마이크론 내지 10 마이크론의 라인 두께 및 1 마이크론 내지 5,000 마이크론의 서로 이격된 거리를 갖는 전극을 갖는다. 어떤 상황에서는, 두 전도성 네트워크는 서로 상호 연결된다.

본 발명의 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 개시된 정확한 형태로 본 발명을 총망라하거나 제한하려는 것은 아니다. 많은 수정 및 변형이 당업자에게 명백할 것이다.

실시예는 본 발명의 원리 및 그 실제적 적용을 가장 잘 설명하기 위해 선택되고 설명되었으므로, 당업자는 다양한 실시예에 대해 그리고 고려된 특정 용도에 적합한 다양한 변형으로 본 발명을 이해할 수 있다. 본 발명의 범위는 다음의 청구 범위 및 그 동등물에 의해 정의되는 것으로 의도된다.

실시예

실시예 1 - 굽힘 시험

도 5는 본 감지 필름의 상이한 구성에 대한 굽힘 시험의 결과를 도시한다. 이 예에서, COP는 유전체 기판에 사용된다. 시험은 다음 조건 하에서 수행되었다: 굽힘 사이클: 100,000; 주파수: 60 사이클/분(1 Hz); 굽힘 반경: 20 mm. 도 5에 도시된 곡선으로부터 100,000 사이클에 걸친 시트 저항(%)의 성능 변화는 최소이다. 본 필름은 보다 유연한 반면, 그의 시트 저항은 통상적인 필름, 예를 들어 Sean M. Garner et al., Flexible Glass: Enabling Thin, Lightweight, and Flexible Electronics, 2017과 비교하여 100,000의 굽힘 사이클에 걸쳐 실질적으로 변하지 않았다. Garner et al. (2017)에 따르면, 플라스틱 필름 상의 ITO 또는 다른 TCO는 20 mm의 굽힘 반경에서 50 사이클 후 굽힘 중에 균열이 발생한다. 다른 종래의 필름은 금속 나노 와이어로 제조되며, 비록 이는 굽힘 시험 후에 매우 양호한 유연성을 제공하며 시트 저항이 상당히 양호하지만, 필름이 구브러질 때 시트 저항이 상당히 증가하며 필름이 원래 상태로 돌아갈 때 시트 저항이 감소되는 단점이 있다.

실시예 2 - 습열 시험

도 6은 본 필름의 상이한 구성에 대한 습열 시험의 결과를 도시한다. 시험은 다음 조건 하에서 수행되었다: 시험 표준: IEC 60068; 챔버 조건: 85℃ 및 85% 습도; 기간: 1,000 시간. 1,000 시간의 시험 시간에 걸쳐 시트 저항 측면에서 성능의 백분율 변화로부터, 시트 저항의 5% 미만의 변화가 있었다. 그러나, 종래의 TCO 및 금속 나노 와이어는 이러한 조건에서 견딜 수 없으며 박리되거나 부식된다. 이러한 조건에서도 전기 저항은 크게 증가한다.

실시예 3 - 열 충격 시험

하기 조건을 사용하여 본 필름의 상이한 구성에 대해 열 충격 시험을 수행하였다: 온도 설정: +95℃(높음) 및 -55℃(낮음); 램프 속도: 10초 내에 고온과 저온 사이를 전환함; 소킹 시간(soaking time): 각 사이클마다 고온에서 1시간 저온에서 1시간; 사이클 수: 총 시험 기간은 20 사이클(40 시간). 시험 전에, 시트 저항은 0.587 ohms/sq이었으며; 10 사이클 후에, 시트 저항은 0.481 ohms/sq가 되었으며; 20 사이클 후에, 시트 저항은 0.479 ohms/sq이었다. 시트 저항의 변화와 관련하여, 백분율 변화는 10 사이클에 걸쳐 약 18%이고 극한 온도 차의 20 사이클 후에도 거의 동일하게 유지된다. 시험의 20 사이클 후에 박리, 기포 또는 균열과 같은 시각적 결함을 관찰되지 않았다. 결과는 본 필름이 극단적인 온도 변화를 견딜 수 있고 내구성이 있음을 나타낸다.

Claims

정전 용량 감지 필름으로서,
제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖는 투명한 유전체 기판;
상기 유전체 기판의 제1 또는 제2 표면에 실장된 복수의 개별 전기 전도성 전극에 의해 형성된 제1 전도성 네트워크;
상기 유전체 기판의 제1 또는 제2 표면에 실장된 복수의 개별 전기 전도성 전극에 의해 형성된 제2 전도성 네트워크;를 포함하며,
상기 제1 전도성 네트워크 및 상기 제2 전도성 네트워크는 외부와 접촉을 형성하기 위해 노출된 적어도 전도성 표면을 갖는,
정전 용량 감지 필름.
제1항에 있어서,
상기 복수의 개별 전기 전도성 전극에 의해 형성된 상기 제1 및 제2 전도성 네트워크는 유전체 기판의 동일한 표면에 실장되어 상기 제1 및 제2 전도성 네트워크의 전도성 전극은 서로로부터 대안적으로 변위되는,
정전 용량 감지 필름.
제1항에 있어서,
상기 유전체 기판은 1.1 내지 10의 유전 상수를 갖는,
정전 용량 감지 필름.
제1항에 있어서,
상기 유전체 기판은 변형 가능한,
정전 용량 감지 필름.
제1항에 있어서,
상기 제1 전도성 네트워크 및/또는 상기 제2 전도성 네트워크에서의 상기 개별 전기 전도성 전극은 500 nm 내지 10,000 nm의 라인 폭을 갖는,
정전 용량 감지 필름.
제1항에 있어서,
상기 제1 전도성 네트워크 및/또는 상기 제2 전도성 네트워크에서의 상기 개별 전기 전도성 전극은 각각 서로 1 마이크론 내지 5,000 마이크론 이격된,
정전 용량 감지 필름.
제1항에 있어서,
상기 제1 전도성 네트워크 및/또는 상기 제2 전도성 네트워크에서의 상기 개별 전기 전도성 전극은 0.1 마이크론 내지 10 마이크론의 라인 두께를 갖는,
정전 용량 감지 필름.
제1항에 있어서,
상기 제1 전도성 네트워크 및/또는 상기 제2 전도성 네트워크는 0.1 마이크론 내지 10 마이크론의 돌출 높이로 유전체 기판 위에 돌출되는,
정전 용량 감지 필름.
제1항에 있어서,
변형 가능한 상기 유전체 기판은 광 또는 열 경화 재료인,
정전 용량 감지 필름.
제1항에 있어서,
상기 제1 전도성 네트워크 및 상기 제2 전도성 네트워크는 전기 화학 공정, 진공 증착 공정, 인쇄 공정 또는 다른 용액 증착 공정에 의해 형성되는,
정전 용량 감지 필름.
제1항에 있어서,
상기 제1 전도성 네트워크는 상기 제2 전도성 네트워크에 상호연결되는,
정전 용량 감지 필름.
전기적 감지 필름으로서,
제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖는 기능성 기판;
상기 기능성 기판의 제1 또는 제2 표면에 실장된 복수의 개별 전기 전도성 전극에 의해 형성된 제1 전도성 네트워크;
상기 기능성 기판의 제1 또는 제2 표면에 실장된 복수의 개별 전기 전도성 전극에 의해 형성된 제2 전도성 네트워크;를 포함하며,
상기 제1 전도성 네트워크 및 상기 제2 전도성 네트워크는 외부와 접촉을 형성하기 위해 노출된 적어도 전도성 표면을 갖는,
전기적 감지 필름.
제12항에 있어서,
상기 복수의 개별 전기 전도성 전극에 의해 형성된 상기 제1 및 제2 전도성 네트워크는 기능성 기판의 동일한 표면에 실장되어 상기 제1 및 제2 전도성 네트워크의 전도성 전극은 서로로부터 대안적으로 변위되는,
전기적 감지 필름.
제12항에 있어서,
상기 기능성 기판은 빛, 힘, 압력, 온도, 전기 및 자기장의 변화를 포함하는 외부 트리거링 하에서 전기적 신호를 생성할 수 있는,
전기적 감지 필름.
제12항에 있어서,
상기 기능성 기판은 투명 또는 불투명 필름인,
전기적 감지 필름.
제12항에 있어서,
상기 기능성 기판은 변형 가능한,
전기적 감지 필름.
제12항에 있어서,
상기 제1 전도성 네트워크 및/또는 상기 제2 전도성 네트워크에서의 상기 개별 전기 전도성 전극은 500 nm 내지 10,000 nm의 라인 폭을 갖는,
전기적 감지 필름.
제12항에 있어서,
상기 제1 전도성 네트워크 및/또는 상기 제2 전도성 네트워크에서의 상기 개별 전기 전도성 전극은 각각 서로 1 마이크론 내지 5,000 마이크론 이격된,
전기적 감지 필름.
제12항에 있어서,
상기 제1 전도성 네트워크 및/또는 상기 제2 전도성 네트워크에서의 상기 개별 전기 전도성 전극은 0.1 마이크론 내지 10 마이크론의 라인 두께를 갖는,
전기적 감지 필름.
제12항에 있어서,
상기 제1 전도성 네트워크 및/또는 상기 제2 전도성 네트워크는 0.1 마이크론 내지 10 마이크론의 돌출 높이로 기능성 기판 위에 돌출되는,
전기적 감지 필름.
제12항에 있어서,
변형 가능한 상기 기능성 기판은 광 또는 열 경화 재료인,
전기적 감지 필름.
제12항에 있어서,
상기 제1 전도성 네트워크 및 상기 제2 전도성 네트워크는 전기 화학 공정, 진공 증착 공정, 인쇄 공정 또는 다른 용액 증착 공정에 의해 형성되는,
전기적 감지 필름.
제12항에 있어서,
상기 제1 전도성 네트워크는 상기 제2 전도성 네트워크에 상호연결되는,
정전 용량 감지 필름.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 정전 용량 감지 필름 또는 제12항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 전기적 감지 필름을 제조하는 방법으로서,
a. 제1 기판을 준비하고 세정하는 단계;
b. 상기 제1 기판 상에 제1 전도성 층을 형성하는 단계;
c. 상기 제1 전도성 층 상에 절연 층을 형성하는 단계;
d. 상기 절연 층이 제거 가능한 레지스트 층으로서 작용하거나 상기 절연 층 상에 제거 가능한 레지스트 층을 형성하는 단계;
e. 상기 제거 가능한 레지스트 층에 네트워크 패턴을 생성하는 단계;
f. 상기 제거 가능한 레지스트 층을 네트워크 패턴으로 현상하거나 에칭하여 패턴화된 절연 층을 형성하는 단계;
g. 상기 에칭 후에 남아 있는 제거 가능한 레지스트 층을 제거하는 단계;
h. 라인 구조를 갖는 전도성 네트워크가 충분한 높이에 도달할 때까지 패턴화된 절연 층으로 전도성 재료를 증착하여 전도성 네트워크를 형성하는 단계;
i. 상기 제1 기판으로부터 제2 기판의 하나 이상의 변형 가능한 층으로 라인 구조를 갖는 전도성 네트워크를 전달하는 단계;
j. 정전 용량 또는 기능성 감지 필름을 형성하기 위해 상기 전도성 네트워크 패턴이 상기 제2 기판에 실장된 후에 상기 제1 기판으로부터 상기 제2 기판을 분리시키는 단계;를 포함하는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제24항에 있어서,
상기 제1 기판은 유리 또는 연마된 금속 플레이트로 만들어지는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제24항에 있어서,
상기 제1 전도성 층을 형성하는 단계 전에 상기 제1 기판 상에 제2 전도성 층이 형성되며, 전체 전기 전도성을 향상시키기 위해 상기 제2 전도성 층은 상기 제1 전도성 층에 대한 재료와 상이한 재료로 만들어지는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제24항에 있어서,
상기 절연 층은 감광성 재료로 만들어지는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제27항에 있어서,
상기 절연 층은 감광성 폴리이미드로 만들어지는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제24항에 있어서,
상기 절연 층은 비감광성인 무기 재료로 만들어지는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제29항에 있어서,
상기 절연 층은 실리콘 다이옥사이드 또는 SiN으로 만들어지는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제27항 또는 제28항에 있어서,
상기 절연 층은 제거 가능한 레지스트 층으로서 작용하는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제29항 또는 제30항에 있어서,
상기 절연 층 상에 제거 가능한 레지스트 층이 형성되는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제31항에 있어서,
네트워크 패턴이 리소그래피에 의해 상기 제거 가능한 레지스트 층에 생성되는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제32항에 있어서,
네트워크 패턴이 리소그래피에 의해 상기 제거 가능한 레지스트 층에 생성되는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제33항 또는 제34항에 있어서,
상기 리소그래피는 포토리소그래피, 나노 임프린트 리소그래피 및 e-빔 리소그래피를 포함하는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제33항에 있어서,
패턴화된 절연 층은 상기 리소그래피 후에 현상되며, 그 후에 남아있는 제거 가능한 레지스트가 제거되는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제34항에 있어서,
상기 절연 층은 에칭에 의해 추가로 패터닝되는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제37항에 있어서,
남아 있는 제거 가능한 레지스트는 상기 리소그래피 후에 제거되는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제24항에 있어서,
상기 절연 층은 5,000 nm 이하의 두께를 갖는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제26항에 있어서,
상기 제2 전도성 층은 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 티타늄, 백금을 포함하는 금속, 또는 임의의 전도성 폴리머 또는 반전도성 재료로 만들어지는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제26항 또는 제40항에 있어서,
상기 제2 전도성 층은 전기 화학적 및 무전해 증착 공정(들) 및 인쇄 공정을 포함하는 습식 처리 접근법 또는 스퍼터링, 화학적 기상 증착, 전자 빔 증발 및 열 증발을 포함하는 건식 처리 접근법에 의해 증착되는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제41항에 있어서,
상기 증착 공정(들)은 상기 제2 전도성 층의 성장이 이방성이도록 조절 가능한,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제41항에 있어서,
상기 증착 공정(들)은 그 측벽 상에 전도성 층의 증착을 방지하기 위해 첨가제를 이용한 전기 도금 또는 무전해 도금인,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제26항 또는 제40항에 있어서,
상기 제2 전도성 층은 10 nm 내지 1,000 nm의 두께를 갖는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제26항 또는 제40항에 있어서,
상기 제2 전도성 층은 제곱 당 5옴 이하의 시트 저항을 갖는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제27항 또는 제28항에 있어서,
광 경화 후의 제거 가능한 레지스트는 80℃ 초과의 작업 온도를 갖는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.
제24항에 있어서,
상기 분리하는 단계 동안 기판의 제거를 용이하게 하기 위해 비 점착성 계면 층이 상기 절연 층 상에 추가되는,
정전 용량 감지 필름 또는 전기적 감지 필름을 제조하는 방법.