JP2014514648A - 伝導性構造体、タッチパネルおよびその製造方法{conductivestructure、touchpanelandmethodformanufacturingthesame} - Google Patents

伝導性構造体、タッチパネルおよびその製造方法{conductivestructure、touchpanelandmethodformanufacturingthesame} Download PDF

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Abstract

本発明は、a)基材、b)前記基材の少なくとも一面に備えられた伝導性パターン、およびc)前記伝導性パターンの上部面および下部面に備えられ、前記伝導性パターンの側面の少なくとも一部に備えられ、前記伝導性パターンに対応する領域に備えられた暗色化パターンを含む伝導性構造体、それを含むタッチパネルおよびその製造方法に関する。
【選択図】図1

Description

本出願は2011年3月28日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第10−2011−0027791号の出願日の利益を主張し、その内容の全ては本明細書に含まれる。
本発明は、伝導性構造体、タッチパネルおよびその製造方法に関する。具体的には、本発明は、伝導性パターンを含む伝導性構造体、タッチパネルおよびその製造方法に関する。
一般的に、タッチパネルは、信号の検出方式に応じて次のように分類することができる。すなわち、直流電圧を印加した状態で圧力によって押された位置を電流または電圧値の変化を通じて検知する抵抗膜方式(resistive type)と、交流電圧を印加した状態で容量結合(capacitance coupling)を用いる静電容量方式(capacitive type)と、磁界を印加した状態で選択された位置を電圧の変化として検知する電磁誘導方式(electromagnetic type)などがある。
当技術分野では、前述した様々な方式のタッチパネルの性能向上のための技術開発が求められている。この時、このために、既存のITOではない金属微細線を用いる方式の場合、金属の高い反射率によってパターンが認知されるという問題点を有している。
本発明は、
a)基材;
b)前記基材の少なくとも一面に備えられた伝導性パターン;および
c)前記伝導性パターンの上部面および下部面に備えられ、前記伝導性パターンの側面の少なくとも一部に備えられ、前記伝導性パターンに対応する領域に備えられた暗色化層
を含む伝導性構造体を提供する。
また、本発明は、前記伝導性構造体を含むタッチパネルを提供する。
なお、本発明は、前記タッチパネルおよびディスプレイモジュールを含むディスプレイを提供する。
さらに、本発明は、
基材上に伝導性パターンを形成するステップ;前記伝導性パターンの形成以前と以後のいずれにも暗色化層を形成するステップ;および前記暗色化層のガルバニック腐食を誘導するステップを含むタッチパネルの製造方法を提供する。
また、本発明は、
基材上に伝導性パターン形成用導電層を形成するステップ;前記導電層の形成以前と以後のいずれにも暗色化層を蒸着するステップ;前記導電層および前記暗色化層を各々または同時にパターニングするステップ;および前記パターニングされた暗色化層のガルバニック腐食を誘導するステップを含むタッチパネルの製造方法を提供する。
本発明では、有効画面部に備えられた伝導性パターンを含むタッチパネルにおいて、伝導性パターンの可視面に暗色化層を導入することにより、伝導性パターンの伝導度に影響を及ぼすことなく伝導性パターンによる反射を防止し、可視面の側面暗色化層をさらに導入することによって暗色化度を向上させ、伝導性パターンの隠蔽性を向上させることができる。また、前記のような暗色化層の導入によってタッチパネルのコントラスト特性をさらに向上させることができる。
本発明の一具体例としてガルバニック腐食現象を用いて伝導性パターンの側面に暗色化層を導入することを示す図である。 本発明の一具体例として実施例1による伝導性構造体の電子顕微鏡写真である。 本発明の一具体例として実施例2による伝導性構造体の電子顕微鏡写真である。 本発明の一具体例として実施例3による伝導性構造体の電子顕微鏡写真である。 本発明の一具体例として実施例4による伝導性構造体の電子顕微鏡写真である。 本発明の一具体例による反射率測定のための装置の構成および構造(Scheme)を示す図である。 本発明の一具体例として実施例5〜6および比較例1〜2の全反射率の結果を示す図である。
以下、本発明をより具体的に説明する。一般的に、タッチパネルはITOに基づいた導電性膜を用いているが、このようなITOは大面積タッチパネルへの適用時に自体的なRC遅延によって認識速度が低いという問題点がある。これを克服するために追加の補償チップ(chip)を導入する試みがなされているが、これは、価格が上昇するという問題点がある。このような問題点を克服するために、多くの企業は、金属パターンを用いてITO導電性膜を代替するための技術を開発中である。しかし、このような技術は、一般的な単一金属を用いる場合、金属自体の高い反射率によって視認性面でパターンが人の目によく認知されるという問題点と共に、外部光に対して高い反射率およびヘイズ(Haze)値などによって眩しさなどが生じ得るという短所を有している。
そこで、本発明者らは、従来のITOに基づいた導電性膜を用いたタッチパネルとは異なる、有効画面部に備えられた伝導性パターンを含むタッチパネルにおいて、伝導性パターンの視認性および外部光に対する反射特性を改善できる研究を行った。
本発明の一具体例による伝導性構造体は、a)基材;b)前記基材の少なくとも一面に備えられた伝導性パターン;およびc)前記伝導性パターンの上部面および下部面に備えられ、前記伝導性パターンの側面の少なくとも一部に備えられ、前記伝導性パターン領域に対応する領域に備えられた暗色化層を含む。
本発明において、前記暗色化層は、これを構成する層自体の色または吸光度が黒色そのものを示すという意味よりは、伝導層をなす金属と同時に積層された時、その反射率および吸光特性によって見られる色が暗色化する特性を示すようにする層およびこれを通じて構成されたパターンを意味する。
本発明では、有効画面部に備えられた伝導性パターンを含むタッチパネルにおいて、前記伝導性パターンの視認性に前記伝導性パターンによる光反射が主な影響を及ぼすという事実を明らかにし、これを改善しようとした。具体的には、既存のITOに基づいたタッチパネルでは、ITO自体の高い透過度により、伝導性パターンの反射率による問題がそれほど大きく現れなかったが、有効画面部内に備えられた伝導性パターンを含むタッチパネルでは、前記伝導性パターンの反射率および吸光特性が線の認知性に重要な影響を及ぼすという事実を明らかにした。
そこで、本発明では、タッチパネルにおいて、伝導性パターンの反射率を下げ、吸光度特性を改善するために、伝導性パターンに対応する面に暗色化層を導入することを特徴とする。本発明において、前記暗色化層は、タッチパネル内の伝導性パターンの全面に備えられることにより、前記伝導性パターンの高い反射率による視認性を減少させることができる。具体的には、前記暗色化層は、伝導性パターンのような高い反射率を有する層と結合する時、特定厚さ条件下で消滅干渉および自体的な吸光性を有するため、暗色化層によって反射される光と暗色化層を経て伝導性パターンによって反射される光の量を互いに類似するように合わせると同時に、特定厚さ条件で2つの光間の相互消滅干渉を誘導することによって伝導性パターンによる反射率を下げる効果を示すようになる。この時、前記暗色化層は、伝導性パターンに比べて低い反射率を有することが好ましい。これにより、使用者が直接伝導性パターンを眺める場合に比べて光の反射率を下げることができるため、伝導性パターンの視認性を大幅に下げることができる。
特に、本発明は、前記伝導性パターンの上部面および下部面だけでなく、側面を含む全面に暗色化層が備えられることができる。前記伝導性パターンの全面に備えられる暗色化層は、暗色化層の導入後にさらに行われるエッチング(over etching)およびストリッピング(striping)工程時、DI混入に応じたPH変化によって異種金属間に現れるガルバニック腐食現象を用いて、伝導性パターンの上部面の暗色化層が伝導性パターンの側面をカバーリングするように誘導することによって、伝導性パターンの上部面および下部面だけでなく側面にも暗色化層を形成できるようにする。
この時、ガルバニック腐食とは、異種金属(dissimilar metal)が溶液中に浸されると、電位差が存在するようになり、これにより、これらの間に電子の移動が発生し、この時、貴電位を有した金属の腐食速度は減少し、活性電位を有した金属の腐食速度は促進される。すなわち、前者は陰極となり、後者は陽極となる。これによって発生する腐食をガルバニック腐食または異種金属接触腐食という。ガルバニック腐食に影響を及ぼす1つの重要な因子は陽極と陰極の面積比であり、陽極面積における電流密度が高いほど腐食速度は大きくなる。逆に、小さい面積の陰極と大きい面積の陽極の組み合わせはガルバニック腐食を減らせる良い条件となる。
本発明の一具体例として、ガルバニック腐食現象を用いて、伝導性パターンの側面に暗色化層を導入するステップ別の電子顕微鏡写真を下記図1に示す。
前記ガルバニック腐食現象による伝導性パターンの側面のカバーリング工程は、現象の発生領域において、表面の腐食現象および側面腐食のレベルが0.5μmレベルで発生するということを考慮する時、初期パターニング線幅の大きい変化を生じさせない状態での工程の制御が可能であるという特徴がある。また、工程面においては、ストリッパー内の腐食防止剤の含量、ストリッパー内のDI混入比、ストリッピング時間、温度などの調節を通じて制御が可能であるという特徴がある。
このような観点から、本発明は、追加の工程無しでストリッピング工程の調節を通じて伝導性パターンの全面に暗色化層を導入できるという面で大きい長所を有しており、これにより、伝導性パターンに含まれる金属自体(特に、高伝導金属)による側面反射まで制御できるという長所を有している。
本発明による伝導性構造体を形成するための初期基板材料において、前記伝導性構造体の暗色化層が見られる面から測定した、暗色化層と伝導性パターンとからなるパターン領域の色範囲は、CIE LAB色座標を基準に、L値が20以下、A値が−10〜10、B値が−70〜70であってもよく、L値が10以下、A値が−5〜5、B値が0〜35であってもよく、L値が5以下、A値が−2〜2、B値が0〜15であってもよい。
また、前記伝導性構造体の暗色化層が見られる面から測定した、暗色化層と伝導性パターンとからなるパターン領域の全反射率は、550nmを基準とする時、17%以下であってもよく、10%以下であってもよく、5%以下であってもよい。
ここで、全反射率とは、反射率を測定しようとする面の反対面をブラックペースト(Black paste)またはテープ(tape)などを用いて反射率を0に作った後、測定しようとする面の反射率だけを測定して観察した値であり、この時に入ってくる光源は周辺光(ambient light)条件と最も類似する拡散(diffuse)光源を選択した。また、この時、反射率を測定する測定位置は、積分球の半円の垂直線から約7度傾いた位置を基本とした。下記図6は、このような反射率測定のための装置の構成および構造(Scheme)を示す。
本発明による一実施例として、パターン化工程を通じて暗色化層および伝導性パターンを形成した伝導性構造体の2枚をOCA(optically cleared adhesive)を用いてラミネーション(Lamination)した後、再び強化ガラスにラミネーション(lamination)して製作したタッチパネルにおいて、前記基材側から測定した全反射率が、透過率89%の基準サンプルにおいて、6%以下であってもよく、5%以下であってもよく、4%以下であってもよい。
この時、透過率と全反射率は相互関係を有するが、このような相互関係は、透過度が低くなるほど全反射率が高くなるという関係を有し、よって、パターンが存在する状態における基材1枚の透過率と全反射率の関係式は下記数学式1および2の通りである。
[数学式1]
基材の透過率=基材自体の透過率×(開口面積比)
[数学式2]
基材の全反射率=基材自体の反射率×(開口面積比)+金属自体の全反射率×(金属線による閉鎖面積比)
この時、基材自体の反射率は、金属微細線が存在しない状態の基材の反射率を意味する。また、基材自体の透過率に関する関係式は下記数学式3の通りである。
[数学式3]
基材自体の透過率=100−基材自体の反射率−基材自体の吸収率
したがって、パターンが存在する状態における全反射率と透過率の相関関係は下記数学式4の通りである。
[数学式4]
全反射率=(100−基材自体の透過率−基材自体の吸収率)×開口面積比+金属自体の全反射率×(金属線による閉鎖面積比)
この時、開口面積比と閉鎖面積比の合計は1である。したがって、前記数学式4は下記数学式5で示されることができる。
[数学式5]
全反射率=(100−基材自体の透過率−基材自体の吸収率)×(基材の透過率/基材自体の透過率)+金属自体の全反射率×(1−基材の透過率/基材自体の透過率)
したがって、全反射率は、基材の透過率が高いほど低くなる線形的な関係を有している。
本発明による伝導性構造体は、前記基材、伝導性パターンおよび暗色化層がスパッタリングなどのような蒸着工程によって順次蒸着された多層構造を意味する。本発明による伝導性構造体は、積層体、多層構造体などの用語としても表現されてもよい。
本発明によるタッチパネルにおいて、前記暗色化層は前記伝導性パターンと接する第1面および前記第1面に対向する第2面を含み、前記暗色化パターンの第2面側から前記伝導性構造体の全反射率を測定した時、前記伝導性構造体の全反射率(Rt)は下記数学式6によって計算することができる。
[数学式6]
基材1枚を用いたタッチwindow全反射率(Rt)=タッチ強化ガラス+bare基材の反射率(表面がフィルムである場合はフィルムの反射率)×開口率+暗色化層の反射率×閉鎖率
また、前記タッチパネルの構成が伝導性構造体の2種がラミネーションされた場合は、伝導性構造体の全反射率(Rt)は下記数学式7によって計算することができる。
[数学式7]
全反射率(Rt)=タッチ強化ガラス+bare基材2枚の積層体の反射率(表面がフィルムである場合はフィルムの反射率)×開口率+パターンが存在する基材2枚の積層体の閉鎖率×暗色化層の反射率
したがって、暗色化層がある場合とない場合の差は暗色化層の反射率に依存し、このような観点から、前記暗色化層がないことを除いては同一の構成を有する伝導性構造体の全反射率(R0)に比べ、15〜20%減少したものであってもよく、20〜30%減少したものであってもよく、30〜50%減少したものであってもよい。実際、このような効果は、さらには、暗色化層と伝導性パターンが存在することによって、何のパターンおよび伝導体のないbare基材を用いた積層材に比べてより低い反射率を有する製品の実現も可能となる。但し、このような減少効果は、前述したように、暗色化層がないことを除いては同一の構成を有する伝導性構造体の全反射率(R0)に比べ、88%レベルの透過率を基準に、最小15%の減少効果から最大50%レベルまでの反射率の低減が可能である。
本発明によるタッチパネルにおいて、前記暗色化層は前記伝導性パターンと接する第1面および前記第1面に対向する第2面を含み、前記暗色化層の第2面側から前記伝導性構造体の全反射率を測定した時、前記伝導性構造体の全反射率(Rt)は、前記基材の全反射率(R0)との差が50%以下であってもよく、30%以下であってもよく、20%以下であってもよく、10%以下であってもよい。
本発明によるタッチパネルにおいて、前記タッチパネルは前記伝導性構造体の一側に備えられた基板をさらに含み、前記伝導性構造体が備えられた基板の全反射率を前記基板側から測定した時、前記基板の全反射率との差が50%以下であってもよく、30%以下であってもよく、20%以下であってもよく、10%以下であってもよい。ここで、前記全反射率は、暗色化パターンを含むタッチパネル自体の全反射率を意味する。
本明細書において、全反射率は、入射光を100%とした時、光が入射した対象層または積層体によって反射された反射光のうち波長550nmの値を基準に測定した値が好ましく、これは、550nmの波長の全反射率が通常的に全体的な全反射率と大きくは異ならないためである。例えば、基材上に前記暗色化層を構成する材料を蒸着法、例えば、スパッタリング法、CVD(chemical vapor deposition)法、熱蒸着(thermal evaporation)法、電子ビーム(e−beam)蒸着法などの方法を用いて全面暗色化層を形成した後、空気側から入射した可視光線の反射率(550nm)を測定することができる。この時、前記基材の裏面、すなわち前記暗色化層が形成されない面に全面黒化処理を実施することにより、基材裏面における反射を除去することができる。前記基材としては透明基板を用いることができるが、特に限定されず、例えば、ガラス、プラスチック基板、プラスチックフィルムなどを用いることができる。
本発明によるタッチパネルにおいて、前記伝導性構造体のヘイズ値は5%以下であってもよく、3%以下であってもよく、1.5%以下であってもよい。
前記暗色化層を構成する材料からなる全面層の吸光度は特に限定されないが、15%以下であってもよく、30%以下であってもよく、40%以下であってもよい。また、前記暗色化層を構成する材料からなる全面層の光透過率は特に限定されないが、タッチパネルとして用いるためには80%以上であってもよい。
前記暗色化層は、蒸着法、例えば、スパッタリング法、CVD(chemical vapor deposition)法、熱蒸着(thermal evaporation)法、電子ビーム(e−beam)蒸着法などの方法を用いて暗色化層を形成した後、これをパターン化することによって形成することができる。特に、スパッタリング法を用いる場合は、暗色化層のフレキシブル(flexible)特性に優れる。前記熱蒸着(thermal evaporation)法および電子ビーム(e−beam)蒸着法は単に粒子が積もるが、スパッタリング法は衝突によって粒子が核を形成し、核が成長して、曲がっても機械的物性に優れるという特徴がある。また、前記スパッタリング法を用いる場合は、前記暗色化層と他の層との界面接着力に優れる。上記のように蒸着法を利用することにより、粘着層または接着層を用いることがなくても基材または伝導性パターンに暗色化層を直接形成することができ、所望の厚さおよびパターン形状を実現することができる。
本発明において、前記暗色化層は、前記伝導性パターンと同時にまたは別途にパターン化されてもよいが、各々のパターンを形成するための層は別途に形成される。しかし、伝導性パターンと暗色化層が正確に対応する面に存在するためには、伝導性パターンと暗色化層を同時に形成することが最も好ましい。
このようにパターンを形成することにより、暗色化層自体の効果を最適化および最大化し、タッチパネルに求められる微細な伝導性パターンを実現することができる。タッチパネルにおいて、微細な伝導性パターンを実現できない場合、抵抗などタッチパネルに求められる物性を達成することができない。
本発明において、前記暗色化層と前記伝導性パターンは、別途のパターン層が積層構造をなすという点で、吸光物質の少なくとも一部が伝導性パターン内に陥没または分散している構造や単一層の導電層が表面処理によって表面側の一部が物理的または化学的変形がなされた構造とは異なる。
また、本発明によるタッチパネルにおいて、前記暗色化層は、接着層または粘着層を介在せず、直接前記基材上にまたは直接前記伝導性パターン上に備えられる。接着層または粘着層は耐久性や光学物性に影響を及ぼし得る。また、本発明によるタッチパネルに含まれる積層体は、接着層または粘着層を用いる場合と比較する時に製造方法が全く相異なる。さらに、接着層や粘着層を用いる場合に比べ、本発明では、基材または伝導性パターンと暗色化層の界面特性に優れる。
本発明において、前記暗色化層の厚さは、前述した物理的性質である消滅干渉特性と吸収係数特性を有するのであれば、光の波長をλとし、暗色化層の屈折率をnと定義する時、λ/(4×n)=N(Nは奇数)の厚さ条件を満たせば、いかなる厚さであってもよい。但し、製造工程中、伝導性パターンとのエッチング(etching)特性を考慮する場合、10nm〜400nmの間から選択することが好ましいが、用いる材料および製造工程に応じて好ましい厚さは相異なり得るし、本発明の範囲が前記数値範囲によって限定されるものではない。
前記暗色化層は単一層からなってもよく、2層以上の複数層からなってもよい。前記暗色化層は無彩色系列の色に近いことが好ましい。但し、必ずしも無彩色である必要はなく、色を有していても低い反射率を有する場合であれば、導入することができる。この時、無彩色系列の色とは、物体の表面に入射する光が選択吸収されず、各成分の波長に対して均一に反射吸収される時に現れる色を意味する。本発明において、前記暗色化層は、可視光領域(400nm〜800nm)において全反射率を測定する時に各波長帯別の全反射率の標準偏差が50%内の材料を用いることが好ましい。
前記暗色化層の材料としては、吸光性材料であって、好ましくは、全面層を形成した時、前述した物理的特性を有する金属、金属酸化物、金属窒化物または金属酸窒化物からなる材料であれば、特に制限されることなく用いることができる。
例えば、前記暗色化層は、Ni、Mo、Ti、Crなどを用いて当業者が設定した蒸着条件などにより、酸化物膜、窒化物膜、酸化物−窒化物膜、炭化物膜、金属膜またはこれらの組み合わせであってもよい。本発明者らは、Moを用いる場合において、酸化物単独の場合に比べて窒化物を同時に用いる場合が、本発明で言及した暗色化層により好適な光学的特性を有することを確認した。
具体的な例として、前記暗色化層は、NiおよびMoを同時に含むことができる。前記暗色化層は、Ni 50〜98原子%およびMo 2〜50原子%を含むことができ、その他の金属、例えば、Fe、Ta、Tiなどの原子0.01〜10原子%をさらに含むことができる。ここで、前記暗色化層は、必要な場合、窒素0.01〜30原子%または酸素および炭素4原子%以下をさらに含むこともできる。
また1つの具体的な例として、前記暗色化層は、SiO、SiO、MgFおよびSiNx(xは1以上の整数)から選択される誘電性物質およびFe、Co、Ti、V、Al、Cu、AuおよびAgのうちから選択される金属を含むことができ、Fe、Co、Ti、V、Al、Cu、AuおよびAgのうちから選択される二元以上の金属の合金をさらに含むことができる。前記誘電性物質は、外部光が入射する方向から遠くなるほど漸次的に減少するように分布し、前記金属および合金の成分はその逆に分布していることが好ましい。この時、前記誘電性物質の含量は20〜50重量%、前記金属の含量は50〜80重量%であることが好ましい。前記暗色化層が合金をさらに含む場合、前記暗色化層は、誘電性物質10〜30重量%、金属50〜80重量%および合金5〜40重量%を含むことが好ましい。
また1つの具体的な例として、前記暗色化層は、ニッケルとバナジウムの合金、ニッケルとバナジウムの酸化物、窒化物または酸窒化物のうちいずれか1つ以上を含む薄膜からなってもよい。この時、バナジウムは26〜52原子%で含まれていることが好ましく、ニッケルに対するバナジウムの原子比は26/74〜52/48であることが好ましい。
また1つの具体的な例として、前記暗色化層は2以上の元素を有し、1つの元素組成比率が、外光が入射する方向に応じて100オングストローム当たり最大約20%ずつ増加する遷移層を含むことができる。この時、1つの元素はクロム、タングステン、タンタル、チタン、鉄、ニッケルまたはモリブデンのような金属元素であってもよく、金属元素以外の元素は酸素、窒素または炭素であってもよい。
また1つの具体的な例として、前記暗色化層は第1酸化クロム層、金属層、第2酸化クロム層およびクロムミラーを含むことができ、この時、クロムの代わりにタングステン、バナジウム、鉄、クロム、モリブデンおよびニオビウムのうちから選択された金属を含むことができる。前記金属層は10〜30nmの厚さ、前記第1酸化クロム層は35〜41nmの厚さ、前記第2酸化クロム層は37〜42nmの厚さを有してもよい。
また具体的な1つの例として、前記暗色化層としては、アルミナ(Al)層、クロム酸化物(Cr)層およびクロム(Cr)層の積層構造を用いることができる。ここで、前記アルミナ層は反射特性の改善および光拡散防止特性を有し、前記クロム酸化物層は鏡面反射率を減少させてコントラスト特性を向上させることができる。
本発明において、前記暗色化層は、前記伝導性パターンに対応する領域に備えられる。ここで、伝導性パターンに対応する領域とは、前記伝導性パターンと同一形状のパターンを有することを意味する。但し、暗色化層のパターン規模が前記伝導性パターンと完全に同一である必要はなく、暗色化層の線幅が伝導性パターンの線幅に比べて狭いか広い場合も本発明の範囲に含まれる。例えば、前記暗色化層は、前記伝導性パターンが備えられた面積の80%〜120%の面積を有してもよい。
前記暗色化層は、前記伝導性パターンの線幅と同一であるか大きい線幅を有するパターン形態を有してもよい。前記暗色化層が前記伝導性パターンの線幅より大きい線幅を有するパターン形状を有する場合、使用者が眺める時に暗色化層が伝導性パターンを遮る効果をより大きく付与することができるため、伝導性パターン自体の光沢や反射による効果を効率的に遮断できるという長所がある。しかし、前記暗色化層の線幅が前記伝導性パターンの線幅と同一であっても本発明が目的する効果を達成することができる。前記暗色化層の線幅は伝導性パターンの線幅より下記数学式8に応じた値だけさらに大きい幅を有することが好ましい。
[数学式8]
Tcon×tangentΘ×2
前記数学式8において、
Tconは、伝導性パターンの厚さであり、
Θは、タッチパネルの使用者の視覚が位置したところから入射した光が前記伝導性パターンおよび前記暗色化層のコーナーを通過する時、光が基材表面に対する法線となす角度である。
Θは、タッチパネルの使用者の視覚と基材がなす角度Θが基材の屈折率および前記暗色化層と伝導性パターンが配置された領域の媒質、例えば、タッチパネルの粘着剤の屈折率によってスネルの法則に従って変化した角度である。
一例として、眺める人がΘの値が約80度の角度をなすように前記伝導性構造体を眺めると仮定し、伝導性パターンの厚さが約200nmであると仮定すれば、暗色化層は、伝導性パターンに対して、線幅が側面を基準とする時、約2.24μm(200nm×tan(80)×2)だけ大きいことが好ましい。しかし、前述したように暗色化層が伝導性パターンと同一の線幅を有する場合にも本発明が目的とする効果を達成することができる。
本発明において、前記基材の材料は本発明による伝導性構造体を適用しようとする分野に応じて適切に選択することができ、好ましい例としてはガラスあるいは無機材料基板、プラスチック基板またはフィルムなどがあるが、これらに限定されるものではない。
前記伝導性パターンの材料は特に限定されないが、金属であることが好ましい。前記伝導性パターンの材料は、伝導度に優れ、エッチング(etching)が容易な材料であるほど好ましい。但し、本発明の側面黒化の場合においては、伝導性材料の場合、暗色化層の材料とは相異なる金属を用いることが好ましく、特に暗色化層による腐食による側面黒化を考慮する時、伝導層の場合が貴電位(+電位)を有するように伝導層を選定することが好ましいと言える。
これとは逆に、本発明で言及した暗色化層がより広い広さを有する電極を形成する場合を前述のガルバニック腐食を用いて達成する場合は、逆に伝導層が活性電位(−電位)を有することが、側面の腐食によって暗色化層の面積を広くすることができるという点でより有利な場合であると言える。
一般的に伝導度に優れる材料は反射率が高いという短所がある。しかし、本発明では、前記暗色化層を用いることにより、反射率の高い材料を用いて伝導性パターンを形成することができる。本発明では、全反射率が70〜80%以上の材料を用いる場合にも、前記暗色化層を介して全反射率を下げ、伝導性パターンの視認性を下げ、コントラスト特性を維持または向上させることができる。
前記伝導性パターンの材料の具体的な例としては、金、銀、アルミニウム、銅、ネオジム、モリブデン、ニッケルまたはこれらの合金を含む単一膜または多層膜が好ましい。ここで、前記伝導性パターンの厚さは特に限定されないが、0.01〜10μm以下であることが、伝導性パターンの伝導度および形成工程の経済性の面で好ましい。
前記導電層と暗色化層とからなる積層体のパターン化は、エッチングレジストパターンを用いた方法を利用することができる。エッチングレジストパターンは、印刷法、フォトリソグラフィー法、フォトグラフィー法、マスクを用いた方法またはレーザー転写、例えば、熱転写イメージング(thermal transfer imaging)などを用いて形成することができ、印刷法またはフォトリソグラフィー法がより好ましい。前記エッチングレジストパターンを用いて前記伝導性パターンをエッチングし、前記エッチングレジストパターンは除去することができる。
本発明において、前記伝導性パターンは、線幅が10μm以下であってもよく、0.1〜10μmであってもよく、0.2〜8μmであってもよく、1〜5μmであってもよい。前記伝導性パターンの厚さは10μm以下であってもよく、2μm以下であってもよく、10〜300nmであってもよい。
前記伝導性パターンの開口率、すなわちパターンによって覆われない面積比率は70%以上であってもよく、85%以上であってもよく、95%以上であってもよい。また、前記伝導性パターンの開口率は90〜99.9%であってもよいが、これのみに限定されるものではない。前記伝導性パターンは規則的パターンであってもよく、不規則的パターンであってもよい。
規則的パターンとしてはメッシュパターンなどの当技術分野のパターン形態が用いられることができる。不規則的パターンとしては特に限定されないが、ボロノイ図をなす図形の境界線形態であってもよい。本発明において、不規則パターンと暗色化層を共に用いる場合、不規則パターンによって指向性のある照明による反射光の回折パターンを除去することもでき、暗色化層によって光の散乱による影響を最小化することができるため、視認性における問題点を最小化することができる。
本発明の一実施状態において、前記伝導性パターンは規則的パターンであり、伝導性パターンを構成する線のうち任意の複数の線が交差して形成される交差点を含み、この時、このような交差点の数は3.5cm×3.5cmの面積で3,000〜122,500個であってもよく、13,611〜30,625個であってもよく、19,600〜30,625個であってもよい。また、本発明の一実施状態によれば、ディスプレイに取り付ける時、4,000〜123,000個である場合が、ディスプレイの光学特性を大きく阻害しない光特性を示すことを確認した。
また、本発明の一実施状態において、前記伝導性パターンは不規則的パターンであり、伝導性パターンを構成する線のうち任意の複数の線が交差して形成される交差点を含み、この時、このような交差点の数は3.5cm×3.5cmの面積で6,000〜245,000個でってもよく、3,000〜122,500個であってもよく、13,611〜30,625個であってもよく、19,600〜30,625個であってもよい。また、本発明の一実施状態によれば、ディスプレイに取り付ける時、4,000〜123,000個である場合が、ディスプレイの光学特性を大きく阻害しない光特性を示すことを確認した。
前記伝導性パターンのピッチは600μm以下であってもよく、250μm以下であってもよいが、これは、当業者が所望の透過度および伝導度に応じて調整することができる。本発明に用いられる伝導性パターンは、比抵抗1×10オーム・cm〜30×10オーム・cmの物質が好適であり、7×10オーム・cm以下であるものがより好ましい。本発明において、前記基材、前記伝導性パターンおよび前記暗色化層を含む伝導性構造体は、面抵抗が1〜300オーム/スクエアであってもよい。このような範囲内であることがタッチパネルの作動に有利である。
本発明において、前記暗色化層の粗度は1nm以上であってもよく、2nm以上であってもよく、5nm以上であってもよく、10nm以上であってもよいが、これらのみに限定されるものではない。また、本発明において、前記伝導性パターンの上部面、下部面および側面の少なくとも一部に備えられた暗色化層はいずれも同一の物質であり、連続して連結されたものであってもよい。本発明において、前記暗色化層と前記伝導性パターンはその側面が順テーパー角を有してもよいが、伝導性パターンの基材側反対面上に位置する暗色化層または伝導性パターンは逆テーパー角を有してもよい。
本発明によるタッチパネルは、前述した基材、伝導性パターンおよび暗色化層を含む伝導性構造体以外に追加の暗色化層を含む伝導性構造体をさらに含むことができる。この場合、伝導性パターンを中心にして暗色化層を含む伝導性構造体が相異なる方向に配置されてもよい。本発明のタッチパネルに含まれてもよい2個以上の暗色化層を含む伝導性構造体は同一の構造である必要はなく、いずれか1つ、好ましくは使用者に最も近い側の伝導性構造体だけが前述した基材、伝導性パターンおよび暗色化層を含むものであってもよく、さらに含まれる伝導性構造体は暗色化層を含まなくてもよい。
また、本発明によるタッチパネルにおいて、前記基材の両面に各々伝導性パターンおよび暗色化層が備えられてもよい。本発明による伝導性構造体を含むタッチパネルの全反射率は12%以下であってもよく、7%以下であってもよく、5%以下であってもよく、2%以下であってもよい。
本発明によるタッチパネルは、前記伝導性構造体上に前記伝導性パターンが形成された有効画面部以外に電極部またはパッド部をさらに含むことができ、この時、有効画面部と電極部/パッド部は同一の伝導体で構成されてもよく、同一の厚さを有しており、その継ぎ目がなくてもよい。本発明によるタッチパネルは、保護フィルム、偏光フィルム、反射防止フィルム、防幻フィルム、耐指紋フィルム、低反射フィルムなどを各基材の一面に備えることができる。
また、本発明は、タッチパネルの製造方法を提供する。一実施状態によれば、本発明は、基材上に伝導性パターンを形成するステップ;前記伝導性パターンの形成以前と以後のいずれにも暗色化層を形成するステップ;および前記暗色化層のガルバニック腐食を誘導するステップを含むタッチパネルの製造方法を提供する。
また1つの実施状態によれば、基材上に伝導性パターン形成用導電層を形成するステップ;前記導電層の形成以前と以後のいずれにも暗色化層を蒸着するステップ;前記導電層および前記暗色化層を各々または同時にパターニングするステップ;および前記パターニングされた暗色化層のガルバニック腐食を誘導するステップを含むタッチパネルの製造方法を提供する。 前記製造方法では、前述した各層の材料および形成方法が用いられることができる。
また、本発明によるタッチパネルは前記伝導性構造体を含む。例えば、静電容量式タッチパネルにおいて、前記本発明の一実施状態による伝導性構造体はタッチセンサー方式の電極基板として用いられてもよい。
本発明の一実施状態によるタッチパネルは、下部基材;上部基材;および前記下部基材の上部基材に接する面および前記上部基材の下部基材に接する面のうちいずれか一面または両面に備えられた電極層を含むことができる。前記電極層は、各々、X軸位置検出およびY軸位置検出のための信号の送信および受信の機能を遂行することができる。
この時、前記下部基材および前記下部基材の上部基材に接する面に備えられた電極層;および前記上部基材および前記上部基材の下部基材に接する面に備えられた電極層のうち1つまたは2つの全てが前述した本発明の一実施状態による伝導性構造体であってもよい。前記電極層のうちいずれか1つだけが本発明による伝導性構造体である場合、残りの他の1つは当技術分野で知られているパターンを有してもよい。
前記上部基材と前記下部基材の全て一面に電極層が備えられて2層の電極層が形成される場合、前記電極層の間隔を一定に維持し、接続が起こらないように前記下部基材と上部基材との間に絶縁層またはスペーサが備えられることができる。前記絶縁層は粘着剤またはUVあるいは熱硬化性樹脂を含むことができる。
前記タッチパネルは、前述した伝導性パターンと連結された接地部をさらに含むことができる。例えば、前記接地部は、前記基材の伝導性パターンが形成された面のエッジ部に形成されることができる。また、前記伝導性構造体を含む積層材の少なくとも一面には、反射防止フィルム、偏光フィルム、耐指紋フィルムのうち少なくとも1つが備えられることができる。設計仕様に応じて、前述した機能性フィルム以外に他種類の機能性フィルムをさらに含むこともできる。前記のようなタッチパネルは、OLEDディスプレイパネル(OLED Display Panel)、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display、LCD)、および陰極線管(Cathode−Ray Tube、CRT)、PDPのようなディスプレイ装置に適用されることができる。
また、本発明は、前記タッチパネルおよびディスプレイモジュールを含むディスプレイを提供する。
以下、実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。但し、以下の実施例は本発明を例示するためのものであって、これによって本発明の範囲が限定されるものではない。
<実施例>
<実施例1〜4>
基材上にMo系の酸窒化物を用いて暗色化層を形成した後、その上にCuを用いて導電層を形成した。次に、前記導電層の上面にMo系の酸窒化物を用いて暗色化層を形成した後、下記表1に記載されたDI混入比率および腐食防止剤含量に応じたストリッピング工程時のガルバニックによるカバーリング現象の進行を観察した。その結果は下記図2〜5に示す。
<実施例5>
全面にCuが蒸着された基材上にスパッタ(sputter)装置でMoターゲット(target)を用いて酸窒化物をさらに形成して伝導層および暗色化層を形成し、その最終積層体の厚さは220nmであった。これを暗色化面において測定した基材の反射率は6.1%に該当した。形成された基材を用いてリバースオフセット(Reverse offset)工程を用いてエッチングレジスト(Etching Resist、LGC自体開発)を印刷した後、120℃で3分間焼成した後、これをENF社のCuエッチャント(etchant)を用いて40℃で40秒間エッチングした。次に、アセトン剥離した後に測定した、形成されたパターンの線幅は3.5μmであった。製造された伝導性基板2枚を各々OCA(3M 50μm)でラミネーションした後、再びこれを0.55t Samsung Corning社製のGorilla Glassに100μm OCAでラミネーションし、全反射率を測定した。
<実施例6>
全面にCuが蒸着された基材上にスパッタ(sputter)装置でMoターゲット(target)を用いて酸窒化物をさらに形成して伝導層および暗色化層を形成し、その最終積層体の厚さは220nmであった。これを暗色化面において測定した基材の反射率は6.1%に該当した。形成された基材を用いてリバースオフセット(Reverse offset)工程を用いてエッチングレジスト(Etching Resist、LGC自体開発)を印刷した後、120℃で3分間焼成した後、これをENF社のCuエッチャント(etchant)を用いて40℃で40秒間エッチングした。次に、Amine(amino ethoxy ethanol)とNMPを2:8比率で混合した後、再びこの溶液とDIを99.5:0.5で混合した後、60℃で10分間剥離した後に測定した、形成されたパターンの線幅は3.6μmであった。製造された伝導性基板2枚を各々OCA(3M 50μm)でラミネーションした後、再びこれを0.55t Samsung Corning社製のGorilla Glassに100μm OCAでラミネーションし、全反射率を測定した。
<比較例1>
Bare PET基板2枚を各々OCA(3M 50μm)でラミネーションした後、再びこれを0.55t Samsung Corning社製のGorilla Glassに100μm OCAでラミネーションし、全反射率を測定した。
<比較例2>
Alで構成された伝導性基板(100μm PET):全面にAlが蒸着された基材を用いてリバースオフセット(Reverse offset)工程を用いてエッチングレジスト(Etching Resist、LGC自体開発)を印刷した後、120℃で3分間焼成した後、これをEXAX社のAlエッチャント(etchant)を用いて40℃で40秒間エッチングした。次に、アセトン剥離した後に測定した、形成されたパターンの線幅は3.5μmであった。製造された伝導性基板2枚を各々OCA(3M 50μm)でラミネーションした後、再びこれを0.55t Samsung Corning社製のGorilla Glassに100μm OCAでラミネーションし、全反射率を測定した。
前記実施例5〜6および比較例1〜2の全反射率の結果を下記図7に示す。
前記結果から、本発明は、追加の工程無しでストリッピング工程の調節を通じて伝導性パターンの全面に暗色化層を導入することができ、これにより、伝導性パターンに含まれる金属による側面反射を制御することができる。

Claims (29)

  1. a)基材と、
    b)前記基材の少なくとも一面に備えられた伝導性パターンと、
    c)前記伝導性パターンの上部面および下部面に備えられ、前記伝導性パターンの側面の少なくとも一部に備えられ、前記伝導性パターンに対応する領域に備えられた暗色化層と
    を含む伝導性構造体。
  2. 前記伝導性構造体の前記暗色化層が見られる面から測定した、前記暗色化層と前記伝導性パターンとからなるパターン領域の色範囲は、CIE LAB色座標を基準に、L値が20以下、A値が−10〜10、およびB値が−70〜70であることを特徴とする、請求項1に記載の伝導性構造体。
  3. 前記伝導性構造体の前記暗色化層が見られる面から測定した、前記暗色化層と前記伝導性パターンとからなるパターン領域の全反射率は、550nmを基準に、17%以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の伝導性構造体。
  4. 前記暗色化層は、誘電性物質、金属、金属の合金、金属の酸化物、金属の窒化物、金属の酸窒化物および金属の炭化物からなる群から選択される1種以上を含むことを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の伝導性構造体。
  5. 前記金属は、Ni、Mo、Ti、Cr、Al、Cu、Fe、Co、Ti、V、AuおよびAgからなる群から選択される1種以上を含むことを特徴とする、請求項4に記載の伝導性構造体。
  6. 前記伝導性構造体の前記暗色化層が見られる面における全反射率は、前記暗色化層がないことを除いては同一の構成を有する伝導性構造体の全反射率に比べ、15〜50%減少したことを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の伝導性構造体。
  7. 前記伝導性構造体のヘイズ値は、5%以下であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の伝導性構造体。
  8. 基材、前記基材の少なくとも一面に備えられた伝導性パターン、および前記伝導性パターンの上部面および下部面に備えられ、前記伝導性パターンの側面の少なくとも一部に備えられ、前記伝導性パターンに対応する領域に備えられた暗色化層含む伝導性構造体をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の伝導性構造体。
  9. 2個の前記伝導性構造体の間に絶縁層が備えられることを特徴とする、請求項8に記載の伝導性構造体。
  10. 2個の前記伝導性構造体は、互いに反対方向または同じ方向に配置されることを特徴とする、請求項8または9に記載の伝導性構造体。
  11. 前記基材の両面に各々前記伝導性パターンおよび前記暗色化層が備えられることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の伝導性構造体。
  12. 前記伝導性パターンは、規則的パターンまたは不規則的パターンであることを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載の伝導性構造体。
  13. 前記伝導性パターンは規則的パターンであり、前記伝導性パターンを構成する線のうち任意の複数の線が交差して形成される交差点を含み、前記交差点の数は、3.5cm×3.5cmの面積で3,000〜122,500個であることを特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載の伝導性構造体。
  14. 前記伝導性パターンは不規則的パターンであり、前記伝導性パターンを構成する線のうち任意の複数の線が交差して形成される交差点を含み、前記交差点の数は、3.5cm×3.5cmの面積で6,000〜245,500個であることを特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載の伝導性構造体。
  15. 前記交差点の数は、3.5cm×3.5cmの面積で13,611〜30,625個であることを特徴とする、請求項13または14に記載の伝導性構造体。
  16. 前記暗色化層は、前記伝導性パターンの線幅と同一であるか大きい線幅を有するパターン形態を有することを特徴とする、請求項1から15のいずれか一項に記載の伝導性構造体。
  17. 前記伝導性パターンの線幅は10μm以下、厚さは10μm以下、およびピッチは600μm以下であることを特徴とする、請求項1から16のいずれか一項に記載の伝導性構造体。
  18. 前記伝導性パターンの線幅は7μm以下、厚さは1μm以下、およびピッチは400μm以下であることを特徴とする、請求項1から17のいずれか一項に記載の伝導性構造体。
  19. 前記伝導性パターンの線幅は5μm以下、厚さは0.5μm以下、およびピッチは300μm以下であることを特徴とする、請求項1から18のいずれか一項に記載の伝導性構造体。
  20. 前記暗色化層の粗度が1nm以上であることを特徴とする、請求項1から19のいずれか一項に記載の伝導性構造体。
  21. 前記暗色化層の粗度が2nm以上であることを特徴とする、請求項1から20のいずれか一項に記載の伝導性構造体。
  22. 前記暗色化層の粗度が5nm以上であることを特徴とする、請求項1から21のいずれか一項に記載の伝導性構造体。
  23. 前記暗色化層の粗度が10nm以上であることを特徴とする、請求項1から22のいずれか一項に記載の伝導性構造体。
  24. 前記伝導性パターンの上部面、下部面および側面の少なくとも一部に備えられた暗色化層は、いずれも同一の物質であり、連続して連結されることを特徴とする、請求項1から23のいずれか一項に記載の伝導性構造体。
  25. 請求項1〜24のいずれか1項に記載の伝導性構造体を含むタッチパネル。
  26. 請求項25に記載のタッチパネルおよびディスプレイモジュールを含むディスプレイ。
  27. 基材上に伝導性パターンを形成するステップと、
    前記伝導性パターンの形成以前と以後のいずれにも暗色化層を形成するステップと、
    前記暗色化層のガルバニック腐食を誘導するステップと
    を含むタッチパネルの製造方法。
  28. 基材上に伝導性パターン形成用導電層を形成するステップと、
    前記導電層の形成以前と以後のいずれにも暗色化層を蒸着するステップと、
    前記導電層および前記暗色化層を各々または同時にパターニングするステップと、
    前記パターニングされた暗色化層のガルバニック腐食を誘導するステップと
    を含むタッチパネルの製造方法。
  29. 前記ガルバニック腐食は、暗色化層のエッチングおよびストリッピングの工程時になされることを特徴とする、請求項27または28に記載のタッチパネルの製造方法。
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