KR101133329B1 - 안 보이는 전극을 지닌 투명 소자를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

안 보이는 전극을 지닌 투명 소자를 제조하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

전극(2) 그리고 전도성 경로(4)와 같은 투명 전도성 산화물로 구성되는 전도성 패턴은 사파이어 또는 강화 유리로 제조되는 투명 기판(3)의 일 표면 상에 형성되고, 그 후 MgF2 또는 LiF2와 같은 저 굴절률을 지닌 제 1 투명 절연체 층(5)으로 코팅되고 그리고 그 후 Al2O3, Ta2O5 또는 DLC와 같은 상기 제 1 투명 절연체 층의 저 굴절률보다 높은 고 굴절률을 지닌 제 2 투명 절연체 층(7)으로 코팅된다.

Description

안 보이는 전극을 지닌 투명 소자를 제조하기 위한 방법{METHOD FOR MANUFACTURING A TRANSPARENT ELEMENT WITH INVISIBLE ELECTRODES}
도 1 은 용량성 터치 형 센서를 포함하는 시계 유리의 저면도이다. 그리고
도 2 는 다른 레이어 층의 도 1의 라인 Ⅱ-Ⅱ를 따른 단면도이다.
본원에서 "투명 소자"는 투명 전극을 갖는 접안 렌즈, 시계 유리, 터치 스크린을 의미하며(그러나 이에 제한되지 않음), 상기 투명 전극은 예를 들어, 시계 유리 상에 구축되거나, 액정 디스플레이 셀 또는 광기전 셀의 투명 판 상에 구축된다.
공지된 바에 따르면, 반사 방지(anti-reflective) 효과는, 투명 기판(S) 상에, 고 굴절률의 투명한 절연성 물질의 층(H)과 저 굴절률의 제 2 유전체 층(L)을 포함하는 스택을 형성함으로써 얻어진다.
앞선 방법 유형이, 예를 들어 FR 특허 번호 2 751 638 에 기재되어 있다. LPCVD를 통해 TiO2(n=2.35)의 얇은 필름이 기상 전구 물질로부터 유리 기판에 코팅되고, 그 후, SiO2(n=1.46)의 필름으로 코팅되고,이러한 동작이 반복되는데, 이는 "SHLHL"로서 요약될 수 있는 시퀀스를 이끌어 낸다.
이와 동일한 유형의 시퀀스지만, 상이한 유전체들을 이용하는 시퀀스가 미국 특허 번호 제5,170,291호에 기재되어 있으며, 여기서 주어진 예들 중의 하나가, TiO2(n=2.4)/Al2O3(n=1.6)/TiO2(n=2.4)/SiO2(n=1.48)를 차례로 포함하고, 이는 시퀀스 "SHL1HL2"에 대응한다.
투명 기판이 손목 시계의 유리 내에 용량성 터치스크린을 형성하기 위한 전극을 포함해야만 할 때, ITO 필름, 또는 그 밖의 다른 투명 전도성 산화물(TCO)이 마지막 유전체 층 상에 증착되며, 최종 유전체 물질 코팅이 저 굴절률을 갖도록 구성된다. 따라서 이 방법의 시퀀스는 "SHL1(TCO)L2"로 표현될 수 있다. 이 방법은 매우 좋은 결과를 제공한다. 예를 들어, 상기 방법에 의해 전극이 실질적으로 보이지 않게 될 수 있으나, 여러 문제점을 지닌다. 무엇보다, CVD 또는 이에 상응하는 방법에 의해 증착되어야 하는 복수의 여러 다른 필름들로 인해 상기 방법의 비용이 높다. 또한, 특히, 상기 방법은 마지막 유전체 필름이 손상될 위험이 높게 존재하는 전극 제조 단계 동안 구현되기 어렵기 때문에, 간섭이 발생하여, 전극의 특정 윤곽선이 여전히 보이게 되는 새로운 문제가 나타난다. 마지막으로, 저 굴절률의 마지막 유전체 층, 일반적으로 MgF2(n=1.37)은 낮은 내마모성을 가져서, 손목 시계의 경우에, 터치 스크린을 장착하기 위한 제조 동안 상기 마지막 유전체 층이 손상될 위험도 존재한다.
따라서 본 발명의 목적은, 다루기 더 쉬운 최종 제품을 획득하기에 더 용이하고 더 경제적인 방법을 제공함으로써, 종래 기술의 결점을 극복하는 것이다. 본 발명은, 투명 소자가 투명 기판에 의해 형성되며, 투명 기판의 하나의 표면에 용량성 센서를 형성하기 위한 전극 구조물을 포함하는 경우에 관한 것이다. 따라서 본 발명은, 투명 기판 상에, 투명 전도성 산화물(TCO), 전도성 경로, 및 접촉 구역(contact zone)으로 구성된 전도성 패턴을 형성하는 단계와, 그 후, 저 굴절률(L)의 제 1 투명 유전체 층을 증착하고, 그 후, 상기 제 1 투명 유전체 층의 굴절률보다 더 높은 고 굴절률을 갖는 제 2 투명 유전체 층을 증착하는 단계로 구성된 방법에 관한 것이다.
앞에서 언급한 공지기술과 관련하여, 본 발명에 따른 방법은 시퀀스 "S(TCO)LH"에 대응하는, 안 보이는 전극을 포함하는 투명 소자를 획득하는 것으로 요약될 수 있다.
상기 방법에 의해, 매우 우수한 반사 방지 속성이 얻어질 수 있고, 또한 최외부 층을 형성하기 위한 유전체 물질의 가능한 선택안을 고려하여, 훨씬 우수한 광학 보상과 우수한 내마모성도 얻어질 수 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 기판은 사파이어 또는 강화 유리로 구성되며, 본 발명의 방법에 의해, 용량성 터치 스크린이 얻어져서, 특히, 다이얼 상에 디스플레이되는 정보가 선명하게 판독되도록 완벽하게 투명한 것이 바람직한 시계 유리를 형성할 수 있다.
도 1은 손목 시계에 장착되도록 사파이어 또는 강화 유리로 만들어진 유리(1)의 저면도를 도시한다. 상기 유리(1)는, 유리(1)의 외측 표면 상에 손가락을 접촉시킴으로써 발동될 수 있는 용량성 터치형 센서(2)의 전극을 형성하는 투명 전도성 산화물(TCO)의 패턴을 포함하는 투명 기판(3)에 의해 형성되며, 상기 센서(2)는 전도성 경로(4)에 의해 외곽 접촉 구역(6)으로 연결되며, 상기 외곽 접촉 구역(6)은 시간 관련 기능 또는 비 시간 관련 기능을 제어하는 손목 시계의 전자 무브먼트 및/또는 마이크로프로세서로 연결되어 있다. 도 1에 명암대비를 과장하여 도시한 것도 있지만, 어떠한 처리도 수행되지 않는다면, 특히, 입체적 관찰에서, 이들 전도성 요소(2, 4, 6) 모두, 유리(1)를 통해 보여질 것이다.
지금부터, 도 2를 참조하여, 본 발명의 방법에 대하여 설명하겠다. 상기 방법에 의해, 센서(2), 전도성 경로(4) 그리고 다소 덜 필수적인 접촉 구역(6)(접촉 구역은 플랜지나 베젤에 의해 숨겨질 수 있음)이 보이지 않게 된다.
제 1 단계에서, 사파이어 또는 강화 유리 기판(3)의 전체 표면이 TCO 필름으로 코팅된다. 예를 들어, 25㎚ 내지 75㎚의 두께를 갖는, 바람직하게는 45㎚ 내지 55㎚의 두께를 갖는 주석과 인듐의 산화물(ITO)의 증기 증착이 수행된다. TCO는 안티몬으로 도핑된 In2O3 및 SnO2 중에서 선택될 수 있다. 그 후 화학적 에칭이 수행되어, 센서(2), 전도성 경로(4), 및 접촉 구역(6)에 대응하지 않는 모든 영역에서 TCO가 제거된다. 그 후 마스크의 잔여물이 초음파에 의해 적합한 용매에서 박리된다.
제 2 단계에서, 상기 기판이 폐쇄 챔버 내로 도입되며, 그 후, 종래의 기상 증착 기법(PVD), 또는 관련 기법(PACVD, PECVD, LICVD 등)에 의해 저 굴절률(L)의 제 1 투명 유전체 층(5)이 증착된다. TCO가 ITO일 때, 산소 분압 하에서, 전도성 패턴(2, 4, 6)을 포함하는 기판(3)을 약 250℃까지의 온도에 놓임으로써 증착이 수행되는 것이 바람직하다.
제 3 단계에서, 기판이 상기 폐쇄 챔버 내에 유지되며, 동일한 방법에 의해, 제 1 투명 유전체 층(5)의 저 굴절률보다 높은 고 굴절률을 갖는 제 2 투명 유전체 층(7)의 증착이 수행된다.
제 1 투명 유전체 층과 제 2 투명 유전체 층을 형성하기 위해 사용될 수 있는 유전체 물질은, 공지된 화합물, 예를 들어, MgF2, LiF, SiO2, SiOx, AlO3, Si3N4, ZnS, TiO2, AlN, Ta2O5, 그리고 DLC(다이아몬드형 탄소)(굴절률 증가 순으로 나열) 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 증착이 PVD에 의해 수행될 때, 저 굴절률(L)의 제 1 투명 유전체 층으로 마그네슘 또는 리튬 플루오라이드(MgF2에 대해 n=1.37이고, LiF에 대해 n=1.39)를 이용하는 것이 가능하다. 이러한 제 1 투명 유전체 층의 두께는, 50㎚ 내지 100㎚, 바람직하게는 약 60㎚이다.
제 2 투명 유전체 층을 형성하기 위해, 고 굴절률을 갖는 유전체 물질이 선택되는데, 예를 들어, 알루미나(n=1.70), 탄탈럼 5산화물(n=2.4), 또는 다이아몬드형 탄소가 있다. 제 2 투명 유전체 층의 두께는 8㎚ 내지 25㎚, 바람직하게는 약 16㎚이다. 또한 이러한 최외부 제 2 투명 유전체 층은 우수한 내마모성을 갖는다는 이점이 있다.
이러한 두 가지 유전체 증착 단계(먼저, 저 굴절률을 갖는 유전체가 증착되고, 그 후 고 굴절률을 갖는 유전체가 증착)는, 시퀀스 S(TCO)LHLH에 대응하도록, 1회 이상 반복될 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 범위 내에서, 시퀀스 S(TCO)LHLH가 존재하는 경우 또 다른 L/H 유전체 쌍(가령, SiO2/Si2N4 또는 Al2O3/AIN)을 이용하는 것도 가능하다. 이러한 예시에서, 더 낮은 굴절률의 제 2 유전체와 연계되는 경우, 동일한 유전체(이 경우, Al2O3)라도 "H" 형 유전체라고 여겨지거나, 더 높은 굴절률(AIN의 n=2.38)을 갖는 제 2 유전체와 연계되는 경우, "L"형 유전체라고 여겨질 수 있다.
본 발명에 따르면 취급하기에 보다 쉬운 최종 상품을 획득하기 위해 더 쉽고 보다 경제적인 방법이 구현되도록 제공함으로써 인용된 공지기술의 결점을 극복하는 효과를 제공할 수 있다. 본 발명은 따라서, 투면 기판 상에, 전극, 전도성 경로 그리고 접촉 지역을 포함하는 투명 전도성 산화물(TCO)로 구성되는 전도성 패턴의 형성으로 구성되고, 그 후, 저 굴절률(L)을 지닌 제 1 투명 유전체 층을 증착하고, 그 후 상기 제 1 굴절률보다 더 높은 굴절률을 지닌 또 다른 제 2의 투명 유전체 층을 증착하는 효과를 지닌다.
본 발명에 따른 상기 방법은 시퀀스 "S(TCO)LH"에 대응하는 안 보이는 전극을 지닌 투명 소자를 획득하는 것으로 요약될 수 있다.
상기 방법에 의해, 매우 우수한 반사 방지 속성이 얻어질 수 있고, 또한 최외부 층을 형성하기 위한 유전체 물질의 가능한 선택안을 고려하여, 훨씬 우수한 광학 보상과 우수한 내마모성도 얻어질 수 있다.

Claims (12)

  1. 투명 기판(3)에 의해 형성되는, 안 보이는 전극을 지닌 투명 소자(1)를 제조하기 위한 방법에 있어서, 전극(2), 전도성 경로(4) 및 접촉 구역(6)으로 형성된 전도성 패턴이 상기 투명 기판(3)의 하나의 표면에 제공되며, 상기 방법은,
    - 투명 전도성 산화물(TCO)의 필름을 투명 기판(3)의 전체 표면에 증착하고, 상기 전도성 패턴을 형성하지 않는 TCO 필름 부분을, 마스크를 통해 에칭함으로써 제거하고, 그 후 상기 마스크의 나머지 부분을 제거하는 단계와,
    - 저 굴절률(L)의 제 1 투명 유전체 층(5)을 증착하는 단계와,
    - 상기 제 1 투명 유전체 층(5)의 저 굴절률(L)보다 높은 고 굴절률(H)을 갖는 제 2 투명 유전체 층(7)을 증착하는 단계
    를 포함하며,
    상기 제 2 투명 유전체 층(7)이 최외부 층(the outermost layer)을 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 소자를 제조하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 전도성 산화물(TCO)은 ITO(Indium Tin Oxide)인 것을 특징으로 하는 투명 소자를 제조하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 제 1 투명 유전체 층(5)의 증착이 수행되기 전에, 산소 분압 하에서, 상기 투명 기판(3)이 250℃까지의 온도에 놓이는 것을 특징으로 하는 투명 소자를 제조하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 제 1 투명 유전체 층(5)의 증착과 제 2 투명 유전체 층(7)의 증착은 동일한 폐쇄 챔버 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 투명 소자를 제조하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 제 1 투명 유전체 층(5) 및 제 2 투명 유전체 층(7)의 유전체는, 굴절률 증가 순으로 나열된, MgF2, LiF, SiO2, SiOx, AlO3, Si3N4, ZnS, TiO2, AlN, Ta2O5, 그리고 DLC(다이아몬드형 탄소) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 투명 소자를 제조하기 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 투명 유전체 층(5)의 유전체는 마그네슘 또는 리튬 플루오라이드이며, 제 2 투명 유전체 층(7)의 유전체는 알루미나, 탄탈럼 5산화물, 또는 다이아몬드형 탄소인 것을 특징으로 하는 투명 소자를 제조하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 제 1 투명 유전체 층(5)의 두께는 50㎚ 내지 100㎚이고, 제 2 투명 유전체 층(7)의 두께는 8㎚ 내지 25㎚인 것을 특징으로 하는 투명 소자를 제조하기 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 기판(3)은 사파이어 또는 강화 유리로 만들어지는 것을 특징으로 하는 투명 소자를 제조하기 위한 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 투명 유전체 층(5)의 증착과 제 2 투명 유전체 층(7)의 증착은, 굴절률 순 L, H를 유지하면서, 한 번 이상 반복되는 것을 특징으로 하는 투명 소자를 제조하기 위한 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전극(2)은 용량성 터치스크린의 센서를 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 소자를 제조하기 위한 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 소자(1)는 손목 시계 유리인 것을 특징으로 하는 투명 소자를 제조하기 위한 방법.
  12. 제 7 항에 있어서, 제 1 투명 유전체 층(5)의 두께는 60㎚이고, 제 2 투명 유전체 층(7)의 두께는 16㎚인 것을 특징으로 하는 투명 소자를 제조하기 위한 방법.
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