KR101367569B1 - 터치 스크린 및 이의 제조방법 - Google Patents

터치 스크린 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기재; 상기 기재 상에 종 방향으로 구비되고, 전기적으로 연결된 2 이상의 전도성 패턴 영역을 포함하는 패턴열을 적어도 2개 포함하는 제1 전도성 패턴; 상기 기재의, 상기 제1 전도성 패턴이 구비된 면과 동일한 면 상에 구비되고, 상기 제1 전도성 패턴과 전기적으로 연결되지 않으며, 서로 전기적으로 연결되지 않은 2 이상의 전도성 패턴 영역을 포함하는 제2 전도성 패턴; 상기 제2 전도성 패턴의 전도성 패턴 영역들을 횡 방향으로 전기적으로 연결하는 투명 전도성 브릿지; 및 상기 투명 전도성 브릿지와 상기 제1 전도성 패턴 사이에 구비되어, 상기 투명 전도성 브릿지와 상기 제1 전도성 패턴을 전기적으로 절연하는 투명 절연부를 포함하는 단면 1매형 터치 스크린 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

터치 스크린 및 이의 제조방법{TOUCH SCREEN AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 출원은 2010년 12월 29일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2010-0138132호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 터치 스크린 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 1매형 터치 스크린 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 터치 스크린은 상하부 기재 상에 각각 전도성 패턴을 형성하고, 이들을 절연층을 개재하여 합지함으로써 구성된다. 상기 전도성 패턴으로는 ITO 기반의 전도성 막이 많이 사용되고 있으나, 이러한 ITO는 대면적 터치패널에 적용시 자체적인 RC 지연에 의하여 인식속도가 낮은 문제점이 있다.
이러한 문제점을 극복하기 위하여, 추가적인 보상 칩(chip)을 도입하는 시도가 이루어지고 있으나, 이는 가격이 상승되는 문제점이 있다.
따라서, ITO 패턴을 전도성 패턴으로 대체하려는 시도가 많이 이루어지고 있으나, 전도성 패턴을 이용하는 경우 시인성 측면에 있어서 눈에 띄지 않는 정밀도가 높은 미세 패턴을 만들기 어렵고, 포토리소그래피방법을 이용하는 경우 그 공정이 매우 복잡하고 공정 비용이 매우 높아진다는 문제가 있다.
당 기술분야에서는 성능이 우수하고 제조방법이 용이한 터치 스크린 및 이의 제조방법에 대한 연구가 필요하다.
본 발명은
기재;
상기 기재 상에 종 방향으로 구비되고, 전기적으로 연결된 2 이상의 전도성 패턴 영역을 포함하는 패턴열을 적어도 2개 포함하는 제1 전도성 패턴;
상기 기재의, 상기 제1 전도성 패턴이 구비된 면과 동일한 면 상에 구비되고, 상기 제1 전도성 패턴과 전기적으로 연결되지 않으며, 서로 전기적으로 연결되지 않은 2 이상의 전도성 패턴 영역을 포함하는 제2 전도성 패턴;
상기 제2 전도성 패턴의 전도성 패턴 영역들을 횡 방향으로 전기적으로 연결하는 투명 전도성 브릿지; 및
상기 투명 전도성 브릿지와 상기 제1 전도성 패턴 사이에 구비되어, 상기 투명 전도성 브릿지와 상기 제1 전도성 패턴을 전기적으로 절연하는 투명 절연부
를 포함하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린을 제공한다.
또한, 본 발명은
기재;
상기 기재 상에 종 방향으로 구비되고, 전기적으로 연결된 금속선을 포함하는 패턴열을 적어도 2개 포함하는 제1 전도성 패턴;
상기 기재의, 상기 제1 전도성 패턴이 구비된 면과 동일한 면 상에 구비되고, 상기 제1 전도성 패턴과 전기적으로 연결되지 않으며, 서로 전기적으로 연결되지 않은 2 이상의 금속선을 포함하는 제2 전도성 패턴;
상기 제2 전도성 패턴의 금속선들을 횡 방향으로 전기적으로 연결하는 투명 전도성 브릿지; 및
상기 투명 전도성 브릿지와 상기 제1 전도성 패턴 사이에 구비되어, 상기 투명 전도성 브릿지와 상기 제1 전도성 패턴을 전기적으로 절연하는 투명 절연부
를 포함하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린을 제공한다.
또한, 본 발명은
기재 상에 종 방향으로 구비되고, 전기적으로 연결된 2 이상의 전도성 패턴 영역을 포함하는 패턴열을 적어도 2개 포함하는 제1 전도성 패턴을 형성하는 단계;
상기 기재의, 상기 제1 전도성 패턴이 구비된 면과 동일한 면 상에, 상기 제1 전도성 패턴과 전기적으로 연결되지 않으며, 서로 전기적으로 연결되지 않은 2 이상의 전도성 패턴 영역을 포함하는 제2 전도성 패턴을 형성하는 단계;
상기 제2 전도성 패턴의 전도성 패턴 영역들을 횡 방향으로 전기적으로 연결하는 경우 제1 전도성 패턴과도 전기적으로 연결되는 부분에 투명 절연부를 형성하는 단계; 및
상기 제2 전도성 패턴의 전도성 패턴 영역들을 횡 방향으로 전기적으로 연결하는 투명 전도성 브릿지를 형성하는 단계
를 포함하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 단면 1매형의 터치 스크린을 제공할 수 있으므로, 터치 스크린의 두께를 최소화할 수 있으며, 단면에 전도성 패턴을 모두 형성하기 때문에 제조방법이 용이하다. 또한, 1매형이기 때문에, 2장 이상의 기재를 이용하여 형성하는 종래기술과 비교할 때 라미네이션을 하지 않아도 되는 장점이 있다. 또한, 제1 전도성 패턴과 제2 전도성 패턴이 같은 면상에 있기 때문에 FPCB의 설치 및 부착이 용이하다. 또한, 1매형이기 때문에 2매형에 비하여 광투과율이 우수하다. 또한, 터치 스크린의 표면에 기능성 표면 필름을 라미네이션 하는 경우, 단차가 크지 않기 때문에 기포가 차지 않는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 터치 스크린의 전도성 패턴 배치를 예시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 터치 스크린의 전도성 패턴 배치의 일부 확대도이다.
도 3은 도 2의 A-A' 방향의 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B' 방향의 단면도이다.
도 5는 제1 전도성 패턴(P1, P1') 및 제2 전도성 패턴(P2, P2')의 상면을 도시한 것이다.
도 6은 제1 전도성 패턴(P1, P1') 및 제2 전도성 패턴(P2, P2')이 형성된 면 상에 투명 절연부를 형성한 상태를 도시한 것이다.
도 7 및 8은 본 발명의 실시상태에 따른 터치 스크린의 전도성 패턴, 투명 절연부 및 투명 전도성 브릿지의 배치 상태를 예시한 것이다.
도 9 내지 도 13은 본 발명에 따른 터치 스크린의 전도성 패턴을 형성하기 위한 공정을 예시한 모식도이다.
도 14는 본 발명에 따른 터치 스크린에 라우터부의 구조를 예시한 것이다.
도 15는 본 발명의 전도성 패턴의 한 형상을 예시한 것이다.
도 16 내지 도 18는 본 발명의 일 실시상태에 따른 전도성 패턴의 구조를 예시한 것이다.
도 19는 본 발명의 일 실시상태에 따른 전도성 패턴 중 흡광층과 금속층의 선폭의 관계를 예시한 것이다.
도 20은 본 발명의 일 실시상태에 따른 터치 스크린의 상면의 배치를 예시한 것이다.
<도면의 주요 부호의 설명>
10: 기재
20: 제1 전도성 패턴
30: 제2 전도성 패턴
40: 투명 절연부
50: 투명 전도성 브릿지
60: 제1 전도성 패턴의 금속선
70: 제2 전도성 패턴의 금속선
이하에서, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명자들은 1장의 기재의 단면 상에 서로 절연된 2개 이상의 전도성 패턴을 형성하는 방식을 밝혀내었으며, 이를 이용하여 단면 1매형 터치 스크린을 제조할 수 있다는 사실을 밝혀내었다. 이에 의하여 본 발명은 단면 1매형 터치 스크린 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 명세서에 있어서, 종 방향과 횡 방향은 서로 상대적인 방향을 나타내기 위한 표현으로서, 어느 하나의 방향이 정해지면 그 방향에 대하여 나머지 방향이 정해질 수 있다. 터치 스크린은 회전시키면 가로 방향과 세로 방향이 절대적인 것이 아니기 때문이다. 예컨대, 상기 종 방향은 좌우 방향을 의미할 수도 있고, 상하 방향을 의미할 수도 있으며, 대각선 또는 그 이외에 특정 각도를 갖는 방향일 수도 있다. 상기 종 방향과 횡 방향은 서로 반드시 직각을 이룰 필요는 없으며, 당업계에서 허용되는 정도의 각도를 이룰 수 있다. 예컨대, 상기 종 방향과 횡 방향이 서로 이루는 각은 80도 내지 100도일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 전도성 패턴이라는 표현은 전도성을 갖는 것으로서, 전면층이 아닌 특정 형태로 패턴 형상을 이루고 있는 경우를 의미한다. 상기 전도성 패턴은 후술하는 전도성 패턴 영역을 2 이상 포함할 수 있으며, 2 이상의 전도성 패턴 영역으로 이루어진 패턴열을 2 이상 포함할 수 있다. 본 발명에서는 상기 전도성 패턴으로서 금속 패턴이 적용될　수　있다. 여기서 금속 패턴은 금속만으로 이루어진 경우뿐만 아니라, 금속 이외에 첨가제가 포함된 패턴도 포함하는 것으로 해석된다.
본 명세서에 있어서, 전도성 패턴 영역이란 전술한 전도성 패턴이 일정 면적을 갖고 형성된 영역을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 일정 면적을 갖는 패턴이 어떤 한 방향으로 나열되어 있는 형태를 의미한다. 여기서 상기 일정 면적을 갖는 패턴은 반드시 일직선 상으로 나열될 필요는 없으며, 이들이 직접 또는 투명 전도성 브릿지에 의하여 전기적으로 연결될 수 있도록 특정한 방향을 가지고 나열되어 있으면 족하다.
본 명세서에 있어서, 투명하다는 것은 광투과율이 50% 이상, 바람직하게는 75% 이상, 더 바람직하게는 85% 이상인 것을 의미한다.
본 발명에 따른 정전용량식 터치 스크린은 단면 1매형으로서, 하기와 같은 구성요소를 포함한다.
1) 기재;
2) 상기 기재 상에 종 방향으로 구비되고, 전기적으로 연결된 2 이상의 전도성 패턴 영역을 포함하는 패턴열을 적어도 2개 포함하는 제1 전도성 패턴;
3) 상기 기재의, 상기 제1 전도성 패턴이 구비된 면과 동일한 면 상에 구비되고, 상기 제1 전도성 패턴과 전기적으로 연결되지 않으며, 서로 전기적으로 연결되지 않은 2 이상의 전도성 패턴 영역을 포함하는 제2 전도성 패턴;
4) 상기 제2 전도성 패턴의 전도성 패턴 영역들을 횡 방향으로 전기적으로 연결하는 투명 전도성 브릿지; 및
5) 상기 투명 전도성 브릿지와 상기 제1 전도성 패턴 사이에 구비되어, 상기 투명 전도성 브릿지와 상기 제1 전도성 패턴을 전기적으로 절연하는 투명 절연부.
도 1에 본 발명의 일 실시상태에 따른 터치 스크린의 전도성 패턴의 배치 상태를 예시한 것이다. 도 1에 따르면, 적색으로 표시되는 부분이 제1 전도성 패턴이고, 청색으로 표시되는 부분이 제2 전도성 패턴이고, 각 전도성 패턴 영역이 마름모 형태를 갖는다. 도 1에 따르면, 제1 전도성 패턴 및 제2 전도성 패턴에 포함되는 전도성 패턴 영역이 마름모 형태로 기재되어 있으나, 반드시 마름모 형태를 가질 필요는 없으며, 본 발명의 전술한 구성을 만족하는 범위 내에서 다양한 형태로 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 전도성 패턴의 배치상태를 확대한 도면을 도 2에 예시하였다. 도 2는 2개의 전도성 패턴 영역을 포함하는 제1 전도성 패턴 및 2개의 전도성 패턴 영역을 포함하는 제2 전도성 패턴으로 이루어진 전도성 패턴을 도시하고 있다. 편의상 도 2의 구성을 기초로 설명하지만, 제1 전도성 패턴과 제2 전도성 패턴은 도 1과 같이 각각 2 이상의 전도성 패턴 영역을 포함할 수 있으며, 이들은 도 2에서 설명하는 방식으로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 2에 따르면, 제1 전도성 패턴에 포함되는 2개의 전도성 패턴 영역(P1, P1')이 전기적으로 연결되어 있다. 도 3 및 도 4는 각각 도 2의 A-A' 단면도 및 B-B ' 단면도이다. 도 3 및 도 4에 있어서, 편의상 제1 및 제2 전도성 패턴에 패턴 형태가 표시되어 있지 않지만, 실제로는 패턴을 형태를 갖는다. 도 5는 제1 전도성 패턴(P1, P1') 및 제2 전도성 패턴(P2, P2')가 형성된 면의 상면을 도시한 것이다. 도 6은 1 전도성 패턴(P1, P1') 및 제2 전도성 패턴(P2, P2')가 형성된 면 상에 투명 절연부를 형성한 상태를 도시한 것이다.
도 4 및 도 5에 따르면, 제1 전도성 패턴의 전도성 패턴 영역(P1, P1')이 서로 전기적으로 연결되고 있음을 알 수 있다. 한편, 제2 전도성 패턴에 포함되는 2개의 전도성 패턴 영역(P2, P2')은 그 자체가 서로 전기적으로 연결되어 있지 않다. 이들이 전기적으로 서로 연결된다면 제1 전도성 패턴과 접촉하게 되기 때문이다. 이에, 도 6과 같이, 제2 전도성 패턴에 포함되는 2개의 전도성 패턴 영역(P2, P2')을 전기적으로 연결하는 경우 제1 전도성 패턴과 접촉할 것으로 예상되는 영역에 투명 절연부가 구비된다. 그리고, 도 2와 같이, 상기 투명 절연부 위에 투명 전도성 브릿지를 형성함으로써 상기 제2 전도성 패턴의 2개의 전도성 패턴 영역(P2, P2')을 전기적으로 연결한다.
도 3은 도 2의 A-A' 방향의 단면도이다. 도 3에 따르면, 제1 전도성 패턴 상에 투명 절연부가 구비되고, 상기 투명 절연부 상에 형성된 투명 전도성 브릿지에 의하여 제2 전도성 패턴의 전도성 패턴 영역들이 서로 전기적으로 연결된다. 이 때, 상기 투명 절연부의 폭은 상기 투명 전도성 브릿지와 제1 전도성 패턴을 절연시킬 수만 있다면 특별히 한정되지 않는다. 상기 투명 전도성 브릿지의 길이, 두께 및 형태도 마찬가지로 제2 전도성 패턴에 포함되는 전도성 패턴 영역들을 전기적으로 연결할 수 있다면 특별히 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 투명 절연부 및 투명 전도성 브릿지의 형태, 두께, 폭 등은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 투명 전도성 브릿지의 형태가 사각형인 경우에는, 상기 제2 전도성 패턴의 2개의 전도성 패턴 영역을 전기적으로 연결하는 투명 전도성 브릿지의 연결 방향에 대해서는 상기 투명 절연부의 길이가 투명 전도성 브릿지보다 짧을 수 있고, 상기 전기적으로 연결된 제1 전도성 패턴의 연결 방향에 대해서는 전기적인 절연을 위하여 상기 투명 절연부의 폭이 투명 전도성 브릿지보다 더 넓을 수 있다.
본 발명에 따른 터치 스크린에 있어서, 상기 제1 전도성 패턴, 제2 전도성 패턴, 투명 절연부 및 투명 전도성 브릿지는 전술한 것에 한정되지 않고, 예컨대 도 7 및 도 8과 같은 구조를 가질 수도 있다. 다만, 시인성 및 모아레와 같은 광학적 현상의 극복 측면에서, 도 7의 구조보다는 도 1 또는 도 8의 구조가 바람직하다.
상기 제1 전도성 패턴의 패턴열과 상기 제2 전도성 패턴의 패턴열이 서로 이루는 각은 터치 스크린이 구동　가능한 한 특별히 한정되지 않으나, 80도 내지 １100도일 수 있고, 90도일 수 있다.
본 발명에서는 상기 제1 전도성 패턴 및 상기 제2 전도성 패턴을 포함하는 전체 전도성 패턴을 디자인하고, 디자인된 패턴에 따라 기재 상에 전도성 패턴을 형성할 수 있다. 상기 전도성 패턴을 형성하기 위하여 에칭 레지스트를 이용한 에칭법, 인쇄법, 포토리소그래피법, 포토그래피법, 마스크를 이용한 방법, 스퍼터링법, 또는 잉크젯 법 등을 이용할 수 있다. 상기 방법들 중 상기 에칭 레지스트를 이용한 에칭법이 미세한 패턴 형성을 위하여 바람직하다. 상기 에칭 레지스트를 이용한 에칭법에 있어서, 상기 에칭 레지스트는 포토리소그래피법을 이용하여 형성할 수 있다. 그러나, 상기 포토리소그래피법은 공정 비용이 높다는 점에서, 상기 에칭 레지스트는 인쇄법에 의하여 형성하는 것이 바람직하다.
예컨대, 본 발명에서는 a) 기재 상에 도전층을 형성하는 단계; b) 상기 도전층 상에 에칭 레지스트 패턴을 형성(forming)하는 단계; 및 c) 상기 에칭 레지스트 패턴을 이용하여 상기 도전층을 에칭하여 전도성 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 상기 전도성 패턴을 형성할 수 있다.
상기 c) 단계에서 상기 도전층을 오버 에칭(over-etching)함으로써 상기 에칭 레지스트 패턴의 폭보다 작은 선폭을 갖는 전도성 패턴을 형성할 수 있다.
상기 c) 단계 이후에, d) 상기 에칭 레지스트 패턴을 제거하는 단계; 또는 e) 상기 전도성 패턴을 덮도록(covering) 상기 에칭 레지스트 패턴을 재형성(reforming)하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 d) 단계를 이용한 예를 도 9 및 도 11에, 상기 e) 단계를 이용한 예를 도 10 및 도 12에 예시하였으나, 본 발명의 범위가 도면에 도시된 공정들로 한정되는 것은 아니며, 도 9 내지 도 12에 기재된 공정 중 필요한 경우 일부 공정을 생략 또는 부가하여 수행할 수 있다.
상기 기재의 재료는 본 발명에 따른 전도성 패턴의 제조방법을 적용하고자 하는 분야에 따라 적절하게 선택될 수 있으며, 구체적인 예로는 유리 혹은 무기 재료 기재, 플라스틱 기재나 필름 또는 기타 플렉시블 기재 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 플라스틱 기재 또는 필름으로는 당 기술분야에 알려져 있는 재료를 사용할 수 있으며, 예컨대 PET(Polyethylene terephthalate), PVB(polyvinylbutyral), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyethersulfon), PC(polycarbonate), 아세틸 셀룰로이드와 같은 가시광 투과율 80% 이상의 필름을 사용할 수 있다. 상기 플라스틱 필름의 두께는 12.5 내지 500 마이크로미터 일 수 있고, 50 내지 250 마이크로미터 일 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 도전층은 강화유리에 직접 형성될 수도 있고, 유리나 필름에 형성된 후 강화유리에 부착될 수도 있다.
또한, 상기 도전층의 재료는 특별히 한정되지 않지만, 금속 막을 이용할 수 있다. 상기 도전층의 재료의 구체적인 예로는 은, 알루미늄, 구리, 네오디윰, 몰리브덴 또는 이들의 합금을 포함하는 단일막 또는 다층막일 수 있다. 여기서, 상기 도전층의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.01 ~ 10 마이크로미터일 수 있고, 바람직하게는 500nm 이하인 것이 도전층의 전도도 및 형성 공정의 경제성 측면에서 바람직하다.
상기 도전층의 형성방법으로는 특별히 한정되지 않으며, 증착, 스퍼터링, 습식 코팅, 증발, 전해 도금 또는 무전해 도금, 금속박의 라미네이션 등의 방법을 이용할 수 있다. 특히, 상기 도전층의 형성방법으로서 유기 금속, 나노 금속 또는 이들의 복합체 용액을 기재 상에 코팅한 후, 소성 및/또는 건조에 의하여 전도도를 부여하는 방법을 이용할 수 있다. 상기 유기 금속으로는 유기 은을 사용할 수 있으며, 상기 나노 금속으로는 나노 은 입자 등을 사용할 수 있다.
상기 도전층 형성 전에, 기재 상에 부착력 향상을 위한 버퍼층을 추가로 형성할 수도 있다.
상기 a) 단계 이후에 세정 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 b) 단계에서 상기 에칭 레지스트 패턴을 형성하는 방법은 인쇄법, 포토리소그래피법, 포토그래피법, 마스크를 이용한 방법 또는 레이져 전사, 예컨대, 열 전사 이미징(thermal transfer imaging)을 사용할 수 있으나, 미세 패턴을 정밀하게 구현하기 위하여 인쇄법 또는 포토리소그래피법을 이용할 수 있으며, 공정 비용 면에서 인쇄법을 이용할 수 있다.
상기 인쇄법은 에칭 레지스트 재료를 포함하는 페이스트 혹은 잉크를 목적하는 패턴 형태로 도전층이 형성된 기재 상에 전사한 후 건조 또는 경화하는 방식으로 수행될 수 있다. 상기 전사방법으로는 특별히 한정되지 않으나, 요판 또는 스크린 등 패턴 전사 매체에 패턴을 형성하고, 이를 이용하여 원하는 패턴을 도전층 상에 전사할 수 있다. 상기 패턴 전사 매체에 패턴 형태를 형성하는 방법은 당 기술 분야에 알려져 있는 방법을 이용할 수 있다.
상기 인쇄법으로는 특별히 한정되지 않고, 그라비아 오프셋 인쇄, 리버스 오프셋 인쇄, 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄 등의 인쇄법이 사용될 수 있으나, 특히 미세한 선폭의 패턴 형성을 위하여 리버스 오프셋 인쇄법 또는 그라비아 오프셋 인쇄법이 바람직하고, 리버스 오프셋 인쇄법이 더욱 바람직하다.
리버스 오프셋 인쇄는 롤형 블랑킷에 페이스트를 도포한 후, 이를 요철을 갖는 클리쉐와 밀착시켜 블랑킷 상에 목적하는 패턴을 형성하고, 이어서 블랑킷 상에 형성된 패턴을 도전층에 전사시키는 방식으로 수행될 수 있다. 이와 같은 인쇄방법을 도 9 및 도 10에 예시하였다. 또는, 그라비아 오프셋 인쇄는 패턴이 새겨진 요판에 페이스트를 채운 후 블랑킷(blanket)이라고 부르는 실리콘 고무로 1차 전사를 시키고, 상기 블랑킷과 도전층이 형성된 기재를 밀착시켜 2차 전사를 시키는 방식으로 수행될 수 있다. 이와 같은 인쇄방법을 도 11 내지 도 13에 예시하였다. 단, 도 9 내지 도 13은 본 발명을 실시하는 방법을 예시하는 것이며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 도 9 내지 도 13에 기재된 공정 중 필요한 경우 일부 공정을 생략 또는 부가하여 수행할 수 있다.
그라비아 오프셋 인쇄법 또는 리버스 오프셋 인쇄법의 경우, 블랑킷이 갖는 이형 특성으로 인하여 잉크 혹은 페이스트가 도전층이 형성된 기재에 거의 대부분 전사되기 때문에 별도의 블랑킷 세정공정이 필요하지 않다. 상기 요판은 기재를 정밀 에칭하여 제조할 수 있다. 상기 요판은 금속판을 에칭하여 제조할 수도 있으며, 또는 고분자 수지를 통한 광학적 패터닝을 통하여 제조할 수도 있다.
리버스 오프셋 인쇄법을 사용할 경우, 상기 에칭 레지스트 패턴의 재료가 포함된 인쇄용 잉크의 점도는 0cps 초과 1,000cps 이하일 수 있고, 5cps 내지 10cps일 수 있다. 또한, 그라비아 인쇄법을 사용할 경우, 상기 잉크의 점도가 6,000cps 내지 12,000cps일 수 있고, 7,000cps 내지 8,000cps 범위일 수 있다. 잉크의 점도가 상기 범위일 때 각 인쇄법에서 잉크의 코팅이 적절하게 이루어지면서도 공정 중에 잉크의 안정성(잉크의 공정 유지 능력)이 유지될 수 있다.
상기 에칭 레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 도전층을 에칭한 이후에, 상기 에칭 레지스트 패턴을 전도성 패턴을 덮도록 재형성하는 경우 상기 에칭 레지스트 패턴 재료는 절연성을 가질 수 있다. 또한, e) 단계에서 에칭 레지스트 패턴의 재형성시 사용하는 조건, 예컨대 열, 용매, 증기(용매의 증기) 또는 플라스마 등의 처리에 의해 유동성(mobility)을 나타내면서도 내산성을 가지고 있는 고분자 재료를 사용할 수 있고, 가교성을 가지고 있는 고분자 재료를 사용할 수 있다.
상기 에칭 레지스트 재료는 누설전류 10-1 암페어 이하인 절연성을 가질 수 있다. 상기 에칭 레지스트 재료의 누설전류는 10-16 암페어 이상일 수 있다. 상기 에칭 레지스트 재료는 해당 방법에서 이용되는 도전층의 에칭액에 대하여 내산성을 가질 수 있으며, 예컨대 해당 도전층의 에칭액에 대하여 침지 또는 스프레이의 방법으로 접촉시 10분 이상 형태 변화가 없는 것일 수 있다.
또한, 상기 에칭 레지스트 재료는 후술하는 e) 단계를 위한 가공 조건에서 유동성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 에칭 레지스트 재료로는 가소성 또는 경화성을 갖는 고분자 재료를 사용할 수 있다. 본 발명에서는 상기 에칭 레지스트 재료로서 열경화성 수지뿐만 아니라 UV 경화성 수지를 사용할 수 있다. UV 경화성 수지는 열경화성 수지와는 달리 용매를 사용하지 않을 수 있기 때문에, 용매 증발에 따른 문제점이 없어, 안정적인 형태의 미세한 패턴 형성에 유리하다. 도 9는 UV 경화성 수지를 이용하여 에칭 레지스트 패턴을 제조하는 경우를 예시한 것이다.
구체적으로, 상기 에칭 레지스트 재료의 예로는 이미드계 고분자, 비스페놀계 고분자, 에폭시계 고분자, 아크릴계 고분자, 에스테르계 고분자, 노볼락(Novolac)계 고분자 또는 이들의 조합물을 이용할 수 있다. 이 중에서도 아크릴계, 이미드계 또는 노볼락(Novolac)계 수지가 바람직하다. 또한, 상기 에칭 레지스트 재료의 예로는 이미드계 단량체, 비스페놀계 단량체, 에폭시계 단량체, 아크릴계 단량체 및 에스테르계 단량체 중 2 이상의 조합물 또는 공중합체, 예컨대 에폭시화 아크릴 수지 또는 에폭시와 아크릴계 단량체의 공중합체를 이용할 수 있다.
상기 에칭 레지스트 패턴 조성물에 첨가할 수 있는 용매로는 당 기술분야에 사용될 수 있는 용매를 사용할 수 있으며, 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합 용매를 사용할 수 있다. 예컨대, 인쇄법에 사용되는 블랑킷 재료, 예컨대 PDMS에 손상(damage)을 주지 않는 용매라면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 PGMEA(propylene glycol methyl ether acetate), 에탄올, 프로필렌카보네이트, 부틸셀로솔브, DMAc(dimethyl acetamide), MEK(methyl ethyl ketone), MIBK(methyl isobutyl ketone) 등을 사용할 수 있다.
상기 에칭 레지스트 패턴 형성용 조성물은 접착 증진제(adhesion promoter), 계면활성제 등을 추가로 포함할 수 있다.
상기 c) 단계에서, 상기 전도성 패턴의 형성은 상기 에칭 레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 도전층을 에칭함으로써 수행된다.
상기 에칭 방식은 에칭액을 사용하는 습식 에칭 또는 플라즈마나 레이져를 이용하는 건식 에칭일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
습식 에칭을 사용할 경우, 에칭액으로는 질산(HNO3) 용액, 인산/질산/초산의 혼합 산 용액, 과산화수소, 과염소산, 염산, 불산 및 옥살산 중 하나 또는 둘 이상 또는 이의 수용액을 사용할 수 있으며, 필요한 경우 원하는 도전층을 에칭하기 위한 첨가제 및 기타 원소를 첨가할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 해당 도전층의 에칭 용액으로 알려진 것을 이용하여도 무방하다.
상기 c) 단계에서, 도전층을 에칭할 때, 오버 에칭을 수행하는 경우, 상기 에칭 레지스트 패턴의 테두리 하부에 언더컷(undercut)이 형성된다.
본 발명에서는 에칭 레지스트 패턴의 하부에 언더컷이 형성되도록 도전층을 에칭함으로써 에칭 레지스트 패턴의 선폭보다 더욱 얇은 선폭의 전도성 패턴을 얻을 수 있다.
상기 c) 단계에 있어서, 전도성 패턴의 형성을 위한 에칭시간에 따라 전도성 패턴의 선폭을 조절할 수 있다. 에칭시간이 길어질수록 전도성 패턴의 선폭을 얇게 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전도성 패턴의 형성을 위한 에칭시간은 전도성 패턴의 형성시 사용되는 에칭액의 종류나 농도, 도전층의 종류, 에칭온도 등의 조건에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 상기 에칭시간은 저스트 에칭 타임(just-etching time) 내지 저스트 에칭 타임보다 2,000% 연장된 시간일 수 있고, 저스트 에칭 타임보다 1% 내지 1,000% 연장된 시간일 수 있으며, 저스트 에칭 타임보다 1% 내지 500% 연장된 시간일 수 있고, 저스트 에칭 타임보다 5% 내지 100% 연장된 시간일 수 있다. 여기서 저스트 에칭 타임이란 마스크의 형태와 동일한 형태로 패턴을 에칭하는데 소요되는 시간을 의미한다.
상기 도전층의 에칭온도도 역시 도전층의 패터닝에 사용되는 에칭액의 종류나 농도, 도전층의 종류, 에칭 온도 등의 조건에 따라 달라질 수 있으며, 예컨대 상온 내지 80도에서 수행할 수 있고, 30도 내지 70도에서 수행할 수 있다.
에칭방식은 딥에칭 방식 또는 스프레이 방식 등이 가능하나, 균일한 에칭을 위해서는 스프레이 방식이 더욱 바람직하다.
상기 도전층이 다층막인 경우, 다층막이 동시에 거의 동일한 속도로 에칭되기 위한 에칭액을 사용할 수 있다.
상기 에칭 레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 도전층을 에칭한 이후에, 상기 d) 단계와 같이 상기 에칭 레지스트 패턴은 제거할 수도 있으나, 상기 에칭 레지스트 패턴을 제거하지 않고 그대로 터치스크린에 사용할 수 있다. 또한, 상기 e) 단계와 같이 상기 에칭 레지스트 패턴을 재형성하여 상기 전도성 패턴을 덮도록 할 수 있다.
상기 d) 단계에서 상기 에칭 레지스트 패턴의 제거는 에칭 레지스트 패턴 재료의 종류에 따라 당 기술분야에 알려진 방법을 이용할 수 있다.
상기 e) 단계에 있어서 "덮는다(covering)"이라는 용어는 에칭 레지스트 패턴이 형태가 변화되면서 흘려내려(reflow) 전도성 패턴의 측면과 기판에 밀착되면서 도전층을 외부와 절연시키는 것을 의미한다. 또한, 본 발명에서 "재형성(reforming)"이라는 용어는 본 명세서에서 정의되는 용어로서, 에칭 레지스트 패턴이 유동성을 나타내면서 형태가 변화되어 하부에 있는 전도성 패턴을 뒤덮는 현상을 의미한다.
상기 e) 단계에 있어서, 상기 에칭 레지스트 패턴의 재형성은, 예를 들면 열, 용매 혹은 그 증기(용매의 증기), 플라스마 처리 등에 의해 에칭 레지스트 패턴에 유동성을 부여하여 변형을 일으킨 후, 열 또는 플라스마의 추가 처리 또는 용매의 제거에 의해 상기 에칭 레지스트 패턴이 경화되는 화학적인 현상을 이용할 수 있다. 또는 상기 에칭 레지스트 패턴에 압력을 가하여 물리적으로 변형을 일으킬 수도 있다.
상기 에칭 레지스트 패턴의 재형성은 열 또는 용매(또는 용매의 증기)를 이용할 수 있고, 이 때 상기 기술한 바와 같이 에칭 레지스트 패턴 재료로서 가소성 또는 경화성 고분자 재료를 사용할 수 있다.
열을 이용하여 에칭 레지스트 패턴을 재형성할 경우, 열을 가함에 따라 에칭 레지스트 패턴 재료가 유동성을 나타내어 기판과 에칭 레지스트 패턴 사이의 공간으로 내려앉은 후, 열을 더욱 가하면 상기 재료가 경화되어 유동성이 사라지게 되는 방법을 이용할 수 있다. 이 때, 가열 온도는 에칭 레지스트 패턴 재료에 따라 당업자가 적절히 선택할 수 있다.
또한, 용매 또는 용매의 증기를 이용하여 에칭 레지스트 패턴을 재형성할 경우, 에칭 레지스트 패턴에 용매의 증기(fume) 분위기에 노출시킬 수 있다(solvent annealing). 이에 의하여 용매와 에칭 레지스트 패턴 재료가 반응하면 에칭 레지스트 패턴 재료가 유동성을 나타내고, 이로 인해 에칭 레지스트 패턴이 변형되어 기판과 접촉된다. 이어서, 용매가 건조될 정도의 일정 온도로 가열하여 용매를 제거하면 상기 에칭 레지스트 패턴 재료가 경화되어 유동성이 사라지게 되는 재형성 방법을 이용할 수 있다. 이 때, 용매는 에칭 레지스트 패턴 재료에 따라 당업자가 적절히 선택할 수 있으며, 에칭 레지스트 패턴 재료가 용해될 수 있는 용매군에서 선택될 수 있다. 예컨대, 에칭 레지스트 패턴 재료로서 노볼락 수지를 사용할 경우 용매로서 IPA를 사용할 수 있다. 또한, 건조온도는 선택된 용매의 끓는점 근처가 적절하며, 상온 내지 300? 사이일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 에칭 레지스트 패턴을 형성하는 b) 단계 도중 또는 이후에는 베이크 공정을 수행할 수 있다(도 9 내지 도 12). 구체적으로, 상기 베이크 공정은 b) 단계 도중 기판 상에 에칭 레지스트층을 형성하고, 에칭 레지스트 패턴을 형성한 후, 또는 c) 단계에서의 전도성 패턴의 형성 전에 수행할 수 있다. 베이크란 상기 에칭 레지스트 패턴과 이에 인접하는 층 사이의 접착력을 부여하는 동시에 에칭 레지스트 패턴을 적어도 일부 경화시킴으로써, 베이크 단계 또는 그 이후 단계에서 에칭 레지스트 패턴의 변형을 방지하고, 필요한 경우 이후 수행되는 에칭 레지스트 패턴의 재형성 단계에서 에칭 레지스트 패턴이 흘러내리는 형상을 안정적으로 형성할 수 있도록 수행할 수 있다. 베이크 공정에 의하여 달성하고자 하는 에칭 레지스트 패턴의 경화도는 에칭 레지스트 패턴의 재료나 필요한 경우 이후 수행되는 재형성 조건에 따라 당업자가 결정할 수 있으며, 예컨대 경화도는 0% 내지 100%의 범위 내일 수 있다.
상기 베이크 공정의 조건은 에칭 레지스트 패턴의 재료, 에칭 레지스트 패턴의 선고, 도전선의 형성에 사용되는 에칭 조건, 예컨대, 에칭액 종류, 에칭시간, 에칭온도 등에 따라 당업자가 선택할 수 있다. 베이크 온도가 너무 높으면 에칭 레지스트 패턴의 가교도가 너무 높아 변형, 예컨대 패턴 영역의 뒤틀림 등이 일어날 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 상기 c) 단계, d) 단계 또는 e) 단계 이후에 세정 단계를 더 포함할 수 있다. 이 세정 단계에서는 상기 c) 단계에서 사용한 에칭액을 사용할 수 있다. 이 세정 단계를 수행함으로써 이물을 제거할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전도성 패턴 재료로는 일정 이상의 전도도를 나타낼 수 있는 것을 이용할 수 있다. 상기 전도성 패턴의 재료로는 물질 자체의 투과율은 없으나, 선폭 및 광투과율에 의하여 광투과를 할 수 있는 재료를 사용할 수 있다. 상기 전도성 패턴은 금속 패턴일 수 있다. ITO와 같은 투명 전도성 산화물을 이용하는 경우 면저항이 30 옴/스퀘어 이상으로 매우 큰 문제가 있고, 원하는 전도도를 내기 위한 공정 또는 후속공정에 있어 문제점이 많기 때문에 본 발명에서는 적절하지 않다. 반면, 금속 패턴의 면저항은 전체 면을 증착한 금속층의 면저항을 ((100-투과율)/100)으로 나눈 값으로 계산된다. 예컨대, 블랙 메탈(black metal)과 Al 조합을 통하여 면저항이 약 0.5옴/스퀘어인 금속 박막을 증착하였을 경우, 이를 이용하여 개구율 95%의 금속 패턴을 형성하면, 이 금속 패턴의 면저항은 0.5/0.05 = 10 옴/스퀘어의 수준으로 얻을 수 있다. 다시 말하면, 금속 패턴은 ITO와 같은 투명 금속 산화물에 비하여 동일 투과율에서 더욱 낮은 면저항을 갖는다. 또한, 시인성 측면에서 ITO의 문제점인 황변(Yellowish) 특성이 없다는 점에서 매우 바람직하다.
예컨대, 상기 전도성 패턴은, 은, 구리, 알루미늄, 네오디윰, 몰리브덴, 니켈 또는 이들의 합금을 포함하는 단일막 또는 다층막으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 전도성 패턴 재료로서 은으로 코팅된 구리 입자도 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 터치 스크린은 상기 제1 전도성 패턴에 전기적으로 연결된 제1 라우터부 및 상기 투명 전도성 브릿지에 의하여 전기적으로 연결된 제2 전도성 패턴에 전기적으로 연결된 제2 라우터부를 더 포함할 수 있으며, 이들 제1 라우터부 및 제2 라우터부는 상기 기재 상의, 상기 제1 전도성 패턴 및 제2 전도성 패턴이 구비된 면과 동일한 면 상에 구비될 수 있다. 상기 라우터부는 전술한 제1 전도성 패턴과 제2 전도성 패턴을 각각 패드부와 연결하기 위한 것으로서, 그 구조는 당 기술분야에 알려져 있는 것을 사용할 수 있다. 라우터부가 형성된 구조를 도 14에 예시하였다. 도 14에 있어서, P1은 제1 전도성 패턴의 패턴 영역을, P2는 제2 전도성 패턴의 패턴 영역을 의미한다. 그러나, 이들 도면에 도시된 구조에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 제1 라우터부 및 제2 라우터부는 전술한 바와 같이 제1 전도성 패턴 및 제2 전도성 패턴과 함께 형성될 수 있다. 즉, 제1 전도성 패턴, 제2 전도성 패턴, 제1 라우터부 및 제2 라이터부를 포함하는 전체 패턴 형태를 디자인한 후, 전술한 방법을 이용하여 기재 상에 패턴을 형성할 수 있다. 이 경우, 제1 라우터부 및 제2 라우터부는 상기 제1 전도성 패턴 및 상기 제2 전도성 패턴과 동일한 재료로 이루어지며, 상기 전도성 패턴들과 동일한 선고를 갖게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 전도성 패턴 및 라우터부는 강화유리에 직접 형성될 수도 있고, 유리나 필름에 형성된 후 강화유리에 부착될 수도 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전도성 패턴의 선폭은 10 마이크로미터 이하일 수 있고, 0.1 내지 10 마이크로미터 범위일 수 있으며, 0.2 내지 7 마이크로미터 범위일 수 있고, 5 마이크로미터 이하일 수 있다. 상기 전도성 패턴의 선고는 10 마이크로미터 이하일 수 있고, 2 마이크로미터 이하일 수 있으며, 10 ~ 500nm 범위일 수 있고, 10 내지 300nm 범위일 수 있다. 상기 선고는 스퍼터링과 같은 진공 증착에 의하여 구현할 수 있는 범위로서, 미세 패턴을 형성하기에 바람직하다.
또한, 상기 전도성 패턴의 피치는 1,000 마이크로미터 이하일 수 있고, 600 마이크로미터 이하일 수 있으며, 250 마이크로미터 이하일 수 있으나, 이는 당업자가 원하는 투과도 및 면저항에 따라 조정할 수 있다.
상기 제1 전도성 패턴 및 제2 전도성 패턴을 포함한 전체 패턴의 광투과율은 85% 내지 99% 범위일 수 있다.
본 발명에 있어서, 제1 및 제2 전도성 패턴, 투명 절연부 및 투명 전도성 브릿지를 포함하는 전체 영역에서 광투과율이 균일할 수 있다. 이에 의하여 전도성 패턴, 투명 절연부 및 투명 전도성 브릿지가 시각적으로 은폐될 수 있다. 이를 위하여, 상기 제1 및 제2 전도성 패턴, 투명 절연부 및 투명 전도성 브릿지를 포함하는 전체 영역에서 직경 1 인치의 임의의 원의 광투과율 평균값에 대한 광투과율 편차가 7% 이하 또는 5% 이하가 되도록 각 구성요소들이 배치될 수 있다.
상기와 같은 광투과율의 균일성을 위하여, 상기 제1 전도성 패턴과 상기 제2 전도성 패턴 중 일부 영역에서의 광투과율을 나머지 부분과 다르게 조절할 수 있다. 예컨대, 투명 전도성 브릿지에 대응하는 영역에서의 전도성 패턴 자체의 광투과율을 다른 영역에 비하여 크게 함으로써, 투명 전도성 브릿지의 배치로 인한 시각성을 보완할 수 있다. 상기 광투과율의 조절은 전도성 패턴의 피치를 조절하거나 패턴을 단선함으로써 이루어질 수 있다. 또한, 상기 광투과율의 조절은 후술하는 제1 전도성 패턴과 제2 전도성 패턴에 전기적으로 연결되지 않은 제3 전도성 패턴을 이용하여 이루어질 수도 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 전도성 패턴 및 제2 전도성 패턴은 각각 면저항이 1 내지 250 오옴/스퀘어 일 수 있다. 이와 같은 범위 내인 것이 터치 스크린의 작동에 유리하다.
본 발명에 따른 터치 스크린은 상기 제1 전도성 패턴과 상기 제2 전도성 패턴 중 어느 것에도 전기적으로 연결되어 있지 않은 제3 전도성 패턴을 더 포함할 수 있다. 여기서, 전기적으로 연결되어 있지 않다는 것은 전압을 인가하였을 때 전류가 흐를 수 없는 상태인 것을 의미한다. 본 발명에서는 제1 전도성 패턴과 제2 전도성 패턴을 터치 스크린의 구동에 최적한 패턴 형태로 구성하되, 전도성 패턴 또는 투명 절연부나 투명 전도성 브릿지가 시각적으로 눈에 띠는 문제를 해결하기 위하여, 제1 및 제2 전도성 패턴과 전기적으로 연결되지 않은 제3 전도성 패턴을 더 포함할 수 있다. 실질적으로는 터치 스크린의 구동에 관여하지 않는 제3 전도성 패턴을 이용하여 전도성 패턴, 투명 절연부 및 투명 전도성 브릿지가 형성된 전체 영역에서의 광투과율을 균일하게 조절할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 내지 제3 전도성 패턴으로 이루어진 전체 패턴 영역은 길이방향으로 이격된 2 이상의 전도성 라인을 포함하고, 상기 이격된 2 이상의 전도성 라인의 최인접 말단간의 거리가 20㎛ 이하일 수 있다. 상기 이격된 2 이상의 전도성 라인의 최인접 말단간의 거리는 20㎛ 이하일 수 있고, 15㎛ 이하일 수 있으며, 0 초과 내지 10㎛ 이하일 수 있고, 1㎛ 이상 내지 5㎛ 이하일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 이격된 2 이상의 전도성 라인의 최인접 말단간의 거리는 서로 이격된 2 이상의 전도성 라인 중 가장 인접한 말단간의 거리를 의미하는 것이다.
본 발명에 따른 터치 스크린이 제3 전도성 패턴을 포함하는 경우, 제1 내지 제3 전도성 패턴, 투명 절연부 및 투명 전도성 브릿지를 포함하는 전체 영역에서 광투과율이 균일할 수 있다. 이를 위하여, 상기 제1 내지 제3 전도성 패턴, 투명 절연부 및 투명 전도성 브릿지를 포함하는 전체 영역에서 직경 1 인치의 임의의 원의 광투과율 평균값에 대한 광투과율 편차가 7% 이하 또는 5% 이하가 되도록 각 구성요소들이 배치될 수 있다.
제3 전도성 패턴을 더 포함하는 경우에도, 상기와 같은 광투과율의 균일성을 위하여, 제1 내지 제3 전도성 패턴을 포함하는 전체 전도성 패턴 중 일부 영역에서의 광투과율을 나머지 부분과 다르게 조절할 수 있다. 예컨대, 투명 전도성 브릿지에 대응하는 영역에서의 전도성 패턴 자체의 광투과율을 나머지 영역에 비하여 크게 함으로써, 투명 전도성 브릿지의 배치로 인한 시각성을 보완할 수 있다. 상기 광투과율의 조절은 전도성 패턴의 피치를 조절하거나 패턴을 단선함으로써 이루어질 수 있다. 또한, 투명 전도성 브릿지에 대응하는 영역 이외의 영역에 제3 전도성 패턴을 추가 형성함으로써, 투명 전도성 브릿지에 대응하는 영역의 전도성 패턴 자체의 광투과율을 높일 수 있고, 이에 의하여 투명 전도성 브릿지가 형성된 이후 전체 영역에서의 광투과율이 균일하게 조절될 수 있다.
상기 제3 전도성 패턴은 상기 제1 전도성 패턴 및 상기 제2 전도성 패턴의 형성시 함께 형성될 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 전도성 패턴을 포함하는 전체 패턴 형태를 디자인한 후, 상기 디자인된 전도성 패턴을 기재 상에 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 제3 전도성 패턴은 상기 제1 전도성 패턴 또는 제2 전도성 패턴의 일부로서 형성된 후, 패턴의 단선에 의하여 형성될 수 있다.
상기와 같이, 제1 내지 제3 전도성 패턴들이 함께 형성되는 경우, 상기 제3 전도성 패턴은 제1 전도성 패턴 및 제2 전도성 패턴과 동일한 재료로 이루어지며, 상기 제1 및 제2 전도성 패턴과 동일한 선고를 갖게 된다. 상기 제3 전도성 패턴의 선고는 10 내지 500nm 범위일 수 있다. 상기 제3 전도성 패턴의 선폭 및 선간격도 상기 제1 전도성 패턴 및 상기 제2 전도성 패턴에 대하여 전술한 바와 같다.
상기 전도성 패턴은 규칙적 패턴일 수도 있고, 불규칙적인 패턴일 수도 있다. 패턴의 형태는 제1 전도성 패턴 및 제2 전도성 패턴을 포함하는 전체 패턴을 기준으로 선택될 수 있다. 제3 전도성 패턴을 포함하는 경우에도 마찬가지로, 제1 내지 제3 전도성 패턴을 포함하는 전체 패턴을 기준으로 패턴의 형태가 선택될 수 있다. 이와 같이 전체 패턴을 기준으로 패턴 형태를 결정함으로써 패턴의 은폐성, 즉 사용자가 패턴을 인식하지 못하게 하는 성질을 고려하여 패턴을 선택할 수 있다.
규칙적인 패턴으로는 메쉬 패턴, 물결 무늬 등 당 기술분야의 패턴 형태가 사용될 수 있다. 규칙적인 패턴을 갖는 경우 각도를 모아레 회피 각도를 찾아서 배열할 수도 있다.
상기 전도성 패턴이 불규칙 패턴인 경우 상기와 같이 각도를 조정하지 않더라도 모아레를 방지할 수 있다.
상기 전도성 패턴이 불규칙 패턴인 경우, 상기 패턴은 상기 패턴과 교차하는 직선을 그렸을 때, 상기 직선과 상기 패턴의 인접하는 교점들간의 거리의 평균값에 대한 표준 편차의 비율(거리 분포 비율)이 2% 이상, 10% 이상, 또는 20% 이상인 패턴을 포함할 수 있다.
상기 패턴과 교차하는 직선은 상기 패턴과의 인접하는 교점들간의 거리의 표준 편차가 가장 작은 선일 수 있다. 또는, 상기 패턴과 교차하는 직선은 상기 패턴의 어느 한 점의 접선에 대하여 수직한 방향으로 연장된 직선일 수 있다. 상기 패턴과 교차하는 직선은 상기 패턴과의 교점이 80개 이상일 수 있다.
또한, 상기 전도성 패턴이 불규칙한 패턴인 경우, 상기 패턴은 분포가 연속적인 폐쇄 도형들로 이루어지고, 상기 폐쇄 도형들의 면적의 평균값에 대한 표준 편차의 비율(면적 분포 비율)이 2% 이상, 10% 이상, 또는 20% 이상인 패턴을 포함할 수 있다. 상기 폐쇄도형은 적어도 100개 존재할 수 있다.
패턴들이 완전하게 불규칙한 경우 선의 분포에 있어서 소한 곳과 밀한 곳의 차이가 생길 수 있다. 이러한 선의 분포는 선폭이 아무리 얇더라도 눈에 띌 수 있는 문제가 생길 수 있다. 이와 같은 시각적인 인지성의 문제를 해결하기 위하여, 패턴의 규칙성과 불규칙성을 적절히 조화시킬 수 있다. 예컨대, 패턴이 눈에 띠지 않도록 하기 위하여, 기본 단위를 정하고, 그 기본 단위 내에서 패턴을 불규칙하게 형성할 수 있다. 이와 같은 방법을 이용하면 패턴의 분포가 어느 한 지점에 몰리지 않게 함으로써 시각성을 보완할 수 있다.
본 발명에 있어서, 전술한 전도성 패턴, 투명 절연부 및 투명 전도성 브릿지의 시각적 은폐성을 향상시키기 위하여, 상기 구성요소들이 모두 형성되어 있을 때 광투과율이 단위면적에서 일정할 수 있다. 직경 1 인치의 임의의 원에 대한 광투과율 평균값에 대한 광투과율 편차가 7% 이하일 수 있으며, 5% 이하일 수 있다. 여기서, 투과율 평균값은 직경 1인치의 임의의 원을 설정하여 5회 이상 측정함으로써 산출할 수 있다.
상기와 같이, 광투과율의 균일성을 위하여, 상기 전도성 패턴은 상기 투명 절연부 및 투명 전도성 브릿지가 모두 형성되었을 때 광투과율 편차가 작아지도록, 상기 투명 절연부 및 투명 전도성 브릿지, 특히 투명 전도성 브릿지가 형성된 영역과 그렇지 않은 영역에서 광투과율 편차가 있을 수 있다. 이 광투과율 편차는 상기 투명 절연부 및 투명 전도성 브릿지, 특히 투명 전도성 브릿지의 광투과율에 의하여 결정될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 패턴을 구성하는 금속선들은 직선일 수도 있으나, 곡선, 물결선, 지그재그선 등 다양한 변형이 가능하다.
상기와 같은 불규칙 패턴은 전체 패턴 면적 중 30% 이상일 수 있고, 70% 이상일 수 있으며, 90% 이상일 수 있다.
상기 불규칙한 패턴은 보로노이 다이어그램(Voronoi diagram)을 이루는 도형들의 경계선 형태일 수 있다. 이 때, 상기 경계선은 직선 또는 곡선일 수 있다.
보로노이 다이어그램(Voronoi diagram)이란, 채우고자 하는 영역에 보로노이 다이어그램 제너레이터(Voronoi diagram generator)라는 점들을 배치하면, 각 점들이 다른 점들로부터의 거리에 비하여 해당 점과의 거리가 가장 가까운 영역을 채우는 방식으로 이루어진 패턴이다. 예를 들어, 전국의 대형 할인점을 점으로 표시하고 소비자들은 가장 가까운 대형 할인점을 찾아간다고 할 때, 각 할인점의 상권을 표시하는 패턴을 예로 들 수 있다. 즉, 정육각형으로 공간을 채우고 정육각형들의 각점들을 보로노이 제너레이터로 선정하면 벌집(honeycomb) 구조가 상기 전도성 발열선 패턴이 될 수 있다. 본 발명에서 보로노이 다이어그램 제너레이터를 이용하여 전도성 패턴을 형성하는 경우 복잡한 패턴 형태를 용이하게 결정할 수 있는 장점이 있다. 상기 불규칙한 패턴의 일 예를 도 15에 예시하였다.
본 발명에서는 보로노이 다이어그램 제너레이터의 위치를 규칙 또는 불규칙하게 위치시킴으로써 상기 제너레이터로부터 파생된 패턴을 이용할 수 있다.
상기 전도성 패턴을 보로노이 다이어그램을 이루는 도형들의 경계선 형태로 형성하는 경우에도, 전술한 바와 같은 시각적인 인지성의 문제를 해결하기 위하여, 보로노이 다이어그램 제너레이터를 생성할 때 규칙성과 불규칙성을 적절히 조화시킬 수 있다. 예를 들어, 패턴이 들어갈 면적에 일정크기의 면적을 기본 단위(unit)로 지정한 후, 기본 단위 안에서의 점의 분포가 불규칙성을 갖도록 점을 생성한 후 보로노이 패턴을 제작할 수도 있다. 이와 같은 방법을 이용하면 선의 분포가 어느 한 지점에 몰리지 않게 함으로써 시각성을 보완할 수 있다.
전술한 바와 같이, 패턴의 시각성을 위하여 패턴의 광투과율이 단위면적에서 일정하게 하는 경우 보로노이 다이어그램 제너레이터의 단위면적당 개수를 조절할 수 있다. 이 때, 보로노이 다이어그램 제너레이터의 단위면적당 개수를 균일하게 조절시 상기 단위면적은 5 cm2 이하일 수 있고, 1 cm2 이하일 수 있다. 상기 보로노이 다이어그램 제너레이터의 단위면적당 개수는 25 ~ 2,500 개/cm2 범위일 수 있고, 100 ~ 2,000 개/cm2 범위일 수 있다.
상기 단위면적 내의 패턴을 구성하는 도형들 중 적어도 하나는 나머지 도형들과 상이한 형태를 가질 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 제1 전도성 패턴 및 상기 제2 전도성 패턴은 금속층 및 상기 금속층의 적어도 일면에 구비된 흡광층을 포함하는 적층 구조를 가질 수 있다. 상기 흡광층은 상기 금속층에 비하여 터치 스크린의 사용자가 바라보는 측에 더 가깝게 구비될 수 있으며, 상기 금속층의 일면 또는 양면에 구비될 수 있다. 상기 흡광층은 금속층으로 입사되는 빛과 금속층으로부터 반사되는 빛의 양을 감소시킴으로써 금속층에 의한 반사도를 낮출 수 있다. 상기 흡광층은 상기 금속층에 비하여 낮은 반사도를 가질 수 있다. 이에 의하여, 사용자가 직접 금속층을 바라보는 경우에 비하여 빛의 반사도를 낮출 수 있으므로, 전도성 패턴의 시인성을 크게 낮출 수 있다.
상기 흡광층은 전면(全面) 층의 반사도가 70% 이하, 50% 이하, 40% 이하, 또는 30% 이하인 재료로 형성될 수 있다. Ag, Au 또는 Al과 같이 높은 반사도를 지니는 물질은 본 발명에서의 흡광층에 적합하지 않은 물질이라 할 수 있다. 상기 반사도는 작을수록 바람직하지만, 물질 선택의 관점에서 전면 층에서의 반사도가 0.1% 이상인 재료를 사용할 수 있다. 여기서, 상기 반사도는 흡광층 자체의 반사도가 아니라, 상기 흡광층 재료로 이루어진 전면 층의 반사도를 의미한다. 동일한 재료로 이루어져 있다고 하더라도 패턴을 갖지 않는 전면 층과 패턴에서는 광투과율이 달라 그 반사도가 상이하기 때문이다.
상기 반사도는 입사 광을 100%로 하였을 때 광이 입사한 대상 층 또는 금속층과 흡광층을 포함하는 전도성 패턴에 의하여 반사된 반사광 중 파장 550nm의 값을 기준으로 측정한 값이 바람직하며, 이는 550nm의 파장의 반사도가 통상적으로 전체적인 반사도와 크게 다르지 않기 때문이다. 예컨대, 기재 상에 증착법, 예컨대 스퍼터링 방법, CVD(chemical vapor deposition)법, 열증착(thermal evaporation)법, 전자빔(e-beam) 증착법 등의 방법을 이용하여 전면 흡광층을 형성한 후, 공기측으로부터 입사된 가시광선의 반사도(550nm)를 측정할 수 있다. 이 때, 상기 기재의 후면, 즉 상기 흡광층이 형성되지 않은 면에 전면 흑화처리를 실시함으로써, 기재 후면에서의 반사를 제거할 수 있다. 상기 기재로는 투명 기재를 사용할 수 있으나, 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 유리, 플라스틱 기재, 플라스틱 필름 등을 사용할 수 있다.
상기 흡광층을 구성하는 재료로 이루어진 전면 층의 흡광도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 5% 이상일 수 있고, 15% 이상일 수 있으며, 20% 이상일 수 있다.
또한, 상기 흡광층을 구성하는 재료로 이루어진 전면 층의 광투과율은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 50% 이하일 수 있다. 상기 광투과율은, 백분율로 계산할 때, 100%에서 반사도와 흡광도의 백분율 합을 뺀 값을 의미한다.
상기 흡광층은 증착법, 예컨대 스퍼터링 방법, CVD(chemical vapor deposition)법, 열증착(thermal evaporation)법, 전자빔(e-beam) 증착법 등의 방법을 이용하여 전면 흡광층을 형성한 후 이를 패턴화함으로써 형성할 수 있다. 상기와 같이 증착법을 이용함으로써, 점착층 또는 접착층의 이용 없이 기재 또는 금속층 상에 직접 흡광층을 형성할 수 있으며, 원하는 두께 및 패턴 형상을 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 전도성 패턴이 금속층과 흡광층을 포함하는 예를 도 16 내지 도 18에 예시하였다. 도 16 내지 도 18은 기재, 전도성 패턴 및 흡광층의 적층 순서를 예시하기 위한 것이며, 상기 전도성 패턴 및 상기 흡광층은 실제로는 전면 층이 아니라 패턴 형태를 갖는다.
도 16에 따르면, 상기 흡광층이 상기 기재와 상기 금속층 사이에 배치된 경우를 예시한 것이다. 이는 사용자가 기재측에서 터치스크린을 바라보는 경우 금속층에 의한 반사도를 크게 감소시킬 수 있다. 도 17에 따르면, 상기 흡광층이 상기 금속층의 기재측의 반대면에 배치된 경우를 예시한 것이다. 이는 사용자가 기재측의 반대면에서 터치 스크린을 바라보는 경우 금속층에 의한 반사도를 크게 감소시킬 수 있다. 도 18에 따르면, 상기 흡광층이 상기 기재와 상기 금속층 사이와, 상기 금속층의 기재측의 반대면에 모두 배치된 경우를 예시한 것이다. 이는 사용자가 터치 스크린을 기재측에서 바라보는 경우와 그 반대측에서 바라보는 경우 모두 금속층에 의한 반사도를 크게 감소시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 흡광층은 상기 금속층과 동시에 또는 별도로 패턴화될 수는 있으나, 각각의 패턴을 형성하기 위한 층은 별도로 형성된다. 이와 같이 패턴을 형성함으로써 흡광층 자체에 의한 효과를 최적화 및 최대화하면서, 터치 스크린에 요구되는 미세한 전도성 패턴을 구현할 수 있다. 터치 스크린에 있어서, 미세한 전도성 패턴을 구현하지 못하는 경우, 저항 등 터치 스크린 구동을 위하여 요구되는 물성을 달성할 수 없다.
본 발명에 있어서, 상기 흡광층과 상기 금속층은 별도의 층이 적층 구조를 이루는 점에서, 흡광물질의 적어도 일부가 금속층 내에 함몰 또는 분산되어 있는 구조나 단일층의 도전층이 표면처리에 의하여 표면측 일부가 물리적 또는 화학적 변형이 이루어진 구조와는 차별된다.
또한, 상기 흡광층은 접착층 또는 점착층을 개재하지 않고, 상기 기재 상에 또는 상기 금속층 상에 직접 구비된다. 접착층 또는 점착층은 내구성이나 광학 물성에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 흡광층 및 금속층을 포함하는 전도성 패턴은 접착층 또는 점착층을 이용하는 경우와 비교할 때 제조방법이 전혀 상이하다. 더욱이, 접착층이나 점착층을 이용하는 경우에 비하여, 본 발명에서는 기재 또는 금속층과 흡광층의 계면 특성이 우수하다.
상기 흡광층의 두께는 전술한 반사도를 갖는다면, 특별히 한정되지 않는다. 다만, 제조공정 중 금속층과의 식각(etching) 특성을 고려하는 경우 10nm 내지 400nm 사이에서 선택할 수 있지만, 사용하는 재료 및 제조공정에 따라 바람직한 두께는 상이할 수 있으며, 본 발명의 범위가 상기 수치범위에 의하여 한정되는 것은 아니다.
상기 흡광층은 단일층으로 이루어질 수도 있고, 2층 이상의 복수층으로 이루어질 수도 있다.
상기 흡광층은 무채색(無彩色) 계열의 색상을 띠는 것일 수 있다. 이 때, 무채색 계열의 색상이라 함은 물체의 표면에 입사(入射)하는 빛이 선택 흡수되지 않고 각 성분의 파장(波長)에 대해 골고루 반사 흡수될 때에 나타나는 색을 의미한다. 상기 흡광층은 가시광 영역(400nm ~ 800nm)에 있어서 반사도 측정시 각 파장대별 반사도의 표준편차가 50% 내인 재료를 사용할 수 있다.
상기 흡광층의 재료로는 흡광성 재료로서, 바람직하게는 전면 층을 형성했을 때 전술한 반사도를 갖는 재료라면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있다. 예컨대, 컬러 필터에 있어서 블랙매트릭스 재료로 사용되는 것들을 이용할 수 있다. 또한, 상기 흡광층의 재료로는 반사방지기능이 부여된 흡광성 재료를 사용할 수도 있다.
예컨대, 상기 흡광층은 Ni, Mo, Ti, Cr 등을 이용하여 당업자가 설정한 증착조건 등에 의하여 형성된 산화물막, 질화물막, 산화물-질화물막, 탄화물막 또는 금속막 자체일 수 있다. Mo를 사용하는 경우에 있어서 산화물의 경우에 비하여 질화물의 경우가 본 발명에서 언급한 흡광층에 더욱 적합한 광학적 특성을 지닌다.
구체적인 예로서, 상기 흡광층은 Ni 및 Mo를 동시에 포함할 수 있다. 상기 흡광층은 Ni 50 ~ 98 원자% 및 Mo 2 ~ 50 원자%를 포함할 수 있으며, 그 외 금속, 예컨대 Fe, Ta, Ti 등의 원자를 0.01 ~ 10 원자%를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 흡광층은, 필요한 경우, 질소 0.01 ~ 30 원자% 또는 산소 및 탄소 4 원자% 이하를 더 포함할 수도 있다.
또 하나의 구체적인 예로서, 상기 흡광층은 SiO, SiO2, MgF2 및 SiNx(x는 1 이상의 정수)에서 선택되는 유전성 물질 및 Fe, Co, Ti, V, Al, Cu, Au 및 Ag 중에서 선택되는 금속을 포함할 수 있으며, Fe, Co, Ti, V, Al, Cu, Au 및 Ag 중에서 선택되는 2원 이상의 금속의 합금을 더 포함할 수 있다. 상기 유전성 물질은 외부광이 입사되는 방향으로부터 멀어질수록 점차적으로 감소되도록 분포되어 있고, 상기 금속 및 합금 성분은 그 반대로 분포될 수 있다. 이 때, 상기 유전성 물질의 함량은 20 ~ 50 중량%, 상기 금속의 함량은 50 ~ 80 중량%일 수 있다. 상기 흡광층이 합금을 더 포함하는 경우, 상기 흡광층은 유전성 물질 10 ~ 30 중량%, 금속 50 ~ 80 중량% 및 합금 5 ~ 40 중량%를 포함할 수 있다.
또 하나의 구체적인 예로서, 상기 흡광층은 니켈과 바나듐의 합금, 니켈과 바나듐의 산화물, 질화물 또는 산질화물 중 어느 하나 이상을 포함하는 박막으로 이루어질 수 있다. 이 때, 바나듐은 26 ~ 52 원자%로 함유될 수 있으며, 니켈에 대한 바나듐의 원자비는 26/74 ~ 52/48인 것일 수 있다.
또 하나의 구체적인 예로서, 상기 흡광층은 2 이상의 원소를 갖고, 하나의 원소 조성비율이 외광이 입사하는 방향에 따라 100 옴스트롬당 최대 약 20%씩 증가하는 천이층을 포함할 수 있다. 이 때, 하나의 원소는 크롬, 텅스텐, 탄탈, 티탄, 철, 니켈 또는 몰리브덴과 같은 금속 원소일 수 있으며, 금속 원소 이외의 원소는 산소, 질소 또는 탄소일 수 있다.
또 하나의 구체적인 예로서, 상기 흡광층은 제1 산화크롬층, 금속층, 제2 산화크롬층 및 크롬 미러를 포함할 수 있으며, 이때 크롬을 대신하여 텅스텐, 바나듐, 철, 크롬, 몰리브덴 및 니오븀 중에서 선택된 금속을 포함할 수 있다. 상기 금속층은 10 ~ 30nm의 두께, 상기 제1 산화크롬층은 35 ~ 41nm의 두께, 상기 제2 산화크롬층은 37 ~ 42nm의 두께를 가질 수 있다.
또 구체적인 하나의 예로서, 상기 흡광층으로는 알루미나(Al2O3)층, 크롬 산화물(Cr2O3)층 및 크롬(Cr)층의 적층 구조를 사용할 수 있다. 여기서, 상기 알루미나층은 반사 특성의 개선 및 광확산 방지특성을 갖고, 상기 크롬 산화물층은 경면 반사율을 감소시켜 콘트라스트 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 흡광층의 선폭은 상기 금속층 선폭과 완전히 동일한 필요는 없으며, 흡광층의 선폭이 금속층의 선폭에 비하여 좁거나 넓은 경우도 본 발명의 범위에 포함된다. 예컨대, 상기 흡광층은 상기 금속층이 구비된 면적의 80% 내지 120%의 면적을 가질 수 있다.
상기 흡광층은 상기 금속층의 선폭과 동일하거나 큰 선폭을 갖는 패턴 형태를 가질 수 있다.
상기 흡광층이 상기 금속층의 선폭보다 더 큰 선폭을 갖는 패턴 형상을 갖는 경우, 사용자가 바라볼 때 흡광층이 전도성 패턴을 가려주는 효과를 더 크게 부여할 수 있으므로, 금속층 자체의 광택이나 반사에 의한 효과를 효율적으로 차단할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 상기 흡광층의 선폭이 상기 금속층의 선폭과 동일하여도 본 발명에 목적하는 효과를 달성할 수 있다. 상기 흡광층의 선폭은 금속층의 선폭보다 하기 식에 따른 값만큼 더 큰 폭을 가질 수 있다.
[식]
Tcon × tangent θ3 × 2
상기 식에 있어서,
Tcon는 금속층의 두께이고,
θ3는 사용자의 시각이 위치한 곳으로부터 입사한 광이 상기 금속층 및 상기 흡광층의 모서리를 통과할 때, 광이 기재 표면에 대한 법선과 이루는 각이다.
예컨대, 도 16과 같은 적층 구조에 있어서, 상기 식에 의한 계산 식은 도 19에 도시하였다. θ3는 사용자의 시각과 기재가 이루는 각(θ1)이 기재의 굴절율 및 상기 흡광층과 금속층이 배치된 영역의 매질, 예컨대 터치 스크린의 점착제의 굴절율에 의하여 스넬의 법칙에 따라 변화된 각이다.
한 예로, 바라보는 사람이 θ3의 값이 약 80도의 각을 이루도록 상기 전도성 패턴을 바라본다고 가정하고, 금속층의 두께가 약 200nm이라 가정하면, 흡광층이 금속층 대비 선폭이 약 2.24 마이크로미터(200nm × tan(80) × 2) 만큼 큰 것일 수 있다. 그러나, 앞서 기술한 바와 같이 흡광층이 금속층과 동일한 선폭을 갖는 경우에도 본 발명에서 목적으로 하는 효과를 달성할 수 있다.
본 발명에서는, 금속층의 재료로서 반사도가 70% ~ 80% 이상인 재료를 이용하는 경우에도, 상기 흡광층을 통하여 반사도를 낮추고, 금속층의 시인성을 낮추며, 콘트라스트 특성을 유지 또는 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 터치 스크린은 금속층과 흡광층을 포함하는 전도성 패턴 및 기재 전체의 반사도가 70% 이하일 수 있고, 50% 이하일 수 있으며, 40% 이하일 수 있고, 30% 이하일 수 있다. 여기서 반사도는 흡광층이 구비된 측으로부터 입사한 광의 반사도를 의미하며, 기재와 공기층의 계면에서의 반사도는 제외한 값이다. 흡광층을 구성하는 재료의 선택에 의한 반사도 조절뿐만 아니라, 금속층과 흡광층의 계면에서의 반사도, 금속층의 두께, 패턴의 형태 등의 조절을 통하여 전체의 반사도가 추가로 조절될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 금속층 및 상기 흡광층의 두께의 합은 10 내지 500nm 범위일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 투명 절연부 및/또는 상기 투명 전도성 브릿지는 잉크젯 방식 또는 디스펜싱 방식에 의하여 형성될 수 있다.
상기 투명 절연부의 재료로는 절연성을 가지면서 투명한 재료라면 특별히 제한되지 않는다. 상기 투명 절연부의 광투과율은 85% 이상일 수 있고, 95% 이상일 수 있다. 또한, 상기 투명 절연부의 유전율은 2 내지 10의 범위일 수 있다. 상기 투명 절연부의 재료로는 LCD용 OC(오버코트) 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 투명 절연부 재료로는 열경화형 또는 광경화형 아크릴계 수지 또는 이에 준하는 광학적 특성을 나타내는 재료를 사용할 수 있다.
상기 투명 절연부의 두께 및 면적은 최종 용도, 예컨대 정전용량식 터치 스크린에서 요구되는 특성에 따라 선택할 수 있다.
본 발명에서는 상기 투명 전도성 브릿지로서 광투과율이 75% 이상, 80% 이상, 또는 85% 이상인 재료를 이용하여 형성할 수 있다. 상기 전도성 브릿지로서 불투명한 금속 재료를 사용하는 경우, 공정비용이 상승할 뿐만 아니라, 시인성에 문제가 크다. 그러나, 본 발명에서는 상기와 같은 투명 재료를 이용하여 잉크젯 공정이나 디스펜싱 공정에 의하여 투명 전도성 브릿지를 형성함으로써 공정비용이 감소될 뿐만 아니라 공정효율이 우수해질 수 있다.
상기 투명 전도성 브릿지는 투명 전도성 고분자 또는 나노 와이어 잉크 등 투명 전도성 재료를 이용하여 형성될 수 있다. 예컨대, Ag 나노 와이어 1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 5 중량%를 포함하는 인쇄 조성물, 예컨대 실버 나노 와이어 잉크(캠브리오스제), ITO, IZO, ITO졸, 산화아연, CNT 용액, 그래핀, PEDOT : PSS 등을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 투명 전도성 브릿지의 면저항은 100오옴/스퀘어 이하일 수 있다.
상기 투명 전도성 브릿지의 두께 및 면적(폭)은 최종 용도에 따라 선택될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 전도성 패턴, 상기 제2 전도성 패턴, 상기 투명 전도성 브릿지 및 상기 투명 절연부가 구비된 면 상에는 보호층이 추가로 구비될 수 있다. 상기 보호층은 점착층을 포함하는 점착필름, 점착층을 포함하는 유리 또는 하드코팅층일 수 있다.
상기 보호층이 점착층을 포함하는 점착필름 또는 점착층을 포함하는 유리인 경우, 상기 점착층의 굴절율과 상기 투명 전도성 브릿지 및 상기 투명 절연부의 굴절율과의 차이가 0.05 이하일 수 있다. 상기 굴절율 차이 범위 내인 경우, 전도성 패턴 은폐성 향상 및 균일한 광투과율을 달성하는데 유리하다.
본 발명에 있어서, 제 1 내지 제3 전도성 패턴에 포함되는 인접하는 패턴 영역들 사이의 간격은 디스플레이의 면적이나 종류에 따라서 조절될 수 있으며, 예컨대 15 마이크로미터 이하일 수 있고, 7 마이크로미터 이하일 수 있으나, 본 발명의 범위가 이 범위에 의하여 한정되지 않는다.
본 발명은 전술한 바와 같이 제1 전도성 패턴 및 제2 전도성 패턴이 각각 2 이상의 전도성 패턴 영역들을 포함하는 경우 외에도, 각각이 금속선들로 이루어져 있는 경우도 포함한다. 예컨대, 본 발명은 기재; 상기 기재 상에 종 방향으로 구비되고, 전기적으로 연결된 금속선을 포함하는 패턴열을 적어도 2개 포함하는 제1 전도성 패턴; 상기 기재의, 상기 제1 전도성 패턴이 구비된 면과 동일한 면 상에 구비되고, 상기 제1 전도성 패턴과 전기적으로 연결되지 않으며, 전기적으로 연결되지 않은 2 이상의 금속선을 포함하는 제2 전도성 패턴; 상기 제2 전도성 패턴의 금속선들을 횡 방향으로 전기적으로 연결하는 투명 전도성 브릿지; 및 상기 투명 전도성 브릿지와 상기 제1 전도성 패턴 사이에 구비되어, 상기 투명 전도성 브릿지와 상기 제1 전도성 패턴을 전기적으로 절연하는 투명 절연부를 포함하는 단면 1매형 터치 스크린을 제공한다. 이와 같이 구성된 터치 스크린에서의 전도성 패턴, 투명 절연부 및 투명 전도성 브릿지의 배치된 상태를 도 20에 예시하였다. 각 패턴 영역이 금속선으로 이루어진 것을 제외하고는, 각 구성은 전술한 설명에 따른다.
본 발명에 따른 터치 스크린은 사용자가 바라보는 측에 OCA(optically clear adhesive)층, 유리, 하드코팅층, 반시방지층, 기타 기능성이 부여된 표면층을 더 구비할 수 있다. 상기 기능성층은 코팅층으로 구비될 수도 있고, 점착층에 의하여 부착될 수도 있다.
또한, 본 발명은 전술한 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린의 제조방법을 제공한다. 구체적으로, 상기 제조방법은
기재 상에, 종 방향으로 구비되고, 전기적으로 연결된 2 이상의 전도성 패턴 영역을 포함하는 패턴열을 적어도 2개 포함하는 제1 전도성 패턴을 형성하는 단계;
상기 기재의, 상기 제1 전도성 패턴이 구비된 면과 동일한 면 상에, 상기 제1 전도성 패턴과 전기적으로 연결되지 않으며, 전기적으로 연결되지 않은 2 이상의 전도성 패턴 영역을 포함하는 제2 전도성 패턴을 형성하는 단계;
상기 제2 전도성 패턴의 전도성 패턴 영역들을 횡 방향으로 전기적으로 연결하는 경우 제1 전도성 패턴과도 전기적으로 연결되는 부분에 투명 절연부를 형성하는 단계; 및
상기 제2 전도성 패턴의 전도성 패턴 영역들을 횡 방향으로 전기적으로 연결하는 투명 전도성 브릿지를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 전술한 재료들을 이용하여 당 기술분야에 알려져 있는 방법을 이용할 수 있다.
전불한 바와 같이, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 단면 1매형의 터치 스크린을 제공할 수 있으므로, 터치 스크린의 두께를 최소화할 수 있으며, 단면에 전도성 패턴을 모두 형성하기 때문에 제조방법이 용이하다. 또한, 1매형이기 때문에, 2장 이상의 기재를 이용하여 형성하는 종래기술과 비교할 때 라미네이션을 하지 않아도 되는 장점이 있다. 또한, 제1 전도성 패턴과 제2 전도성 패턴이 같은 면상에 있기 때문에 FPCB의 설치 및 부착이 용이하다. 또한, 1매형이기 때문에 2매형에 비하여 광투과율이 우수하다. 또한, 터치 스크린의 표면에 기능성 표면 필름을 라미네이션 하는 경우, 단차가 크지 않기 때문에 기포가 차지 않는 장점이 있다.

Claims (34)

  1. 기재;
    상기 기재 상에 종 방향으로 구비되고, 전기적으로 연결된 2 이상의 전도성 패턴 영역을 포함하는 패턴열을 적어도 2개 포함하는 제1 전도성 패턴;
    상기 기재의, 상기 제1 전도성 패턴이 구비된 면과 동일한 면 상에 구비되고, 상기 제1 전도성 패턴과 전기적으로 연결되지 않으며, 서로 전기적으로 연결되지 않은 2 이상의 전도성 패턴 영역을 포함하는 제2 전도성 패턴;
    상기 제2 전도성 패턴의 전도성 패턴 영역들을 횡 방향으로 전기적으로 연결하는 투명 전도성 브릿지; 및
    상기 투명 전도성 브릿지와 상기 제1 전도성 패턴 사이에 구비되어, 상기 투명 전도성 브릿지와 상기 제1 전도성 패턴을 전기적으로 절연하는 투명 절연부
    를 포함하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린으로서,
    상기 투명 전도성 브릿지는 투명 전도성 고분자 또는 나노 와이어 잉크를 포함하는 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전도성 패턴에 전기적으로 연결된 제1 라우터부 및 상기 투명 전도성 브릿지에 의하여 전기적으로 연결된 제2 전도성 패턴에 전기적으로 연결된 제2 라우터부를 추가로 포함하고, 상기 제1 라우터부 및 상기 제2 라우터부는 상기 기재 상의, 상기 제1 전도성 패턴 및 제2 전도성 패턴이 구비된 면과 동일한 면 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 전도성 패턴, 상기 제2 전도성 패턴, 상기 제1 라우터부 및 상기 제2 라우터부는 동일한 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전도성 패턴의 패턴열과 상기 제2 전도성 패턴의 각 패턴열이 서로 이루는 각은 80도 내지 100도인 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 전도성 패턴, 상기 투명 절연부 및 상기 투명 전도성 브릿지가 형성된 전체 영역에서의 직경 1인치의 원에 대한 광투과율 평균값에 대한 광투과율 편차가 7% 이하인 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 전도성 브릿지가 형성된 영역의 전도성 패턴 자체의 광투과율과, 나머지 영역의 전도성 패턴의 광투과율이 상이한 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전도성 패턴과 상기 제2 전도성 패턴 중 어느 것에도 전기적으로 연결되어 있지 않은 제3 전도성 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제1 내지 제3 전도성 패턴으로 이루어진 전체 패턴 영역은 길이방향으로 이격된 2 이상의 전도성 라인을 포함하고, 상기 이격된 2 이상의 전도성 라인의 최인접 말단간의 거리가 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 제1 내지 제3 전도성 패턴, 상기 투명 절연부 및 상기 투명 전도성 브릿지가 형성된 전체 영역에서의 직경 1인치의 원에 대한 광투과율 평균값에 대한 광투과율 편차가 7% 이하인 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 투명 전도성 브릿지가 형성된 영역의 전도성 패턴 자체의 광투과율과, 나머지 영역의 전도성 패턴의 광투과율이 상이한 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 제3 전도성 패턴은 상기 제1 전도성 패턴 및 상기 제2 전도성 패턴과 동일한 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전도성 패턴 및 상기 제2 전도성 패턴의 선고는 10 내지 500nm 인 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  13. 청구항 7에 있어서, 상기 제3 전도성 패턴의 선고는 10 내지 500nm 인 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 절연부와 상기 투명 전도성 브릿지 중 적어도 하나는 잉크젯 방식 또는 디스펜싱 방식에 의하여 형성된 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 절연부는 열경화형 또는 광경화형 아크릴계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  16. 삭제
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전도성 패턴 및 상기 제2 전도성 패턴은 금속층 및 상기 금속층의 적어도 일면에 구비된 흡광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  18. 청구항 7에 있어서, 상기 제3 전도성 패턴은 금속층 및 상기 금속층의 적어도 일면에 구비된 흡광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  19. 청구항 17 또는 18에 있어서, 상기 흡광층은 상기 금속층에 비하여 터치 스크린의 사용자가 바라보는 측에 더 가깝게 구비된 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  20. 청구항 17 또는 18에 있어서, 상기 금속층 및 상기 흡광층의 두께의 합은 10 내지 500 nm인 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  21. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전도성 패턴, 상기 제2 전도성 패턴, 상기 투명 전도성 브릿지 및 상기 투명 절연부가 구비된 면 상에 보호층이 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 보호층은 점착층을 포함하는 점착필름, 점착층을 포함하는 유리 또는 하드코팅층인 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  23. 청구항 22에 있어서, 상기 점착층의 굴절율과 상기 투명 전도성 브릿지 및 상기 투명 절연부의 굴절율과의 차이가 0.05 이하인 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  24. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전도성 패턴의 전도성 패턴 영역 및 상기 제2 전도성 패턴의 전도성 패턴 영역은 불규칙한 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  25. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전도성 패턴의 전도성 패턴 영역 및 상기 제2 전도성 패턴의 전도성 패턴 영역은 보로노이 다이어그램을 이루는 도형들의 경계선 형태의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  26. 청구항 7에 있어서, 상기 제1 내지 제3 전도성 패턴을 포함하는 전체 패턴은 불규칙한 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  27. 청구항 7에 있어서, 상기 제1 내지 제3 전도성 패턴을 포함하는 전체 패턴은 보로노이 다이어그램을 이루는 도형들의 경계선 형태의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  28. 청구항 1 또는 7에 있어서, 상기 인접하는 패턴 영역간 간격이 15 마이크로미터 이하인 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  29. 기재;
    상기 기재 상에 종 방향으로 구비되고, 전기적으로 연결된 금속선을 포함하는 패턴열을 적어도 2개 포함하는 제1 전도성 패턴;
    상기 기재의, 상기 제1 전도성 패턴이 구비된 면과 동일한 면 상에 구비되고, 상기 제1 전도성 패턴과 전기적으로 연결되지 않으며, 서로 전기적으로 연결되지 않은 2 이상의 금속선을 포함하는 제2 전도성 패턴;
    상기 제2 전도성 패턴의 금속선들을 횡 방향으로 전기적으로 연결하는 투명 전도성 브릿지; 및
    상기 투명 전도성 브릿지와 상기 제1 전도성 패턴 사이에 구비되어, 상기 투명 전도성 브릿지와 상기 제1 전도성 패턴을 전기적으로 절연하는 투명 절연부
    를 포함하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린으로서,
    상기 투명 전도성 브릿지는 투명 전도성 고분자 또는 나노 와이어 잉크를 포함하는 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린.
  30. 기재 상에 종 방향으로 구비되고, 전기적으로 연결된 2 이상의 전도성 패턴 영역을 포함하는 패턴열을 적어도 2개 포함하는 제1 전도성 패턴을 형성하는 단계;
    상기 기재의, 상기 제1 전도성 패턴이 구비된 면과 동일한 면 상에, 상기 제1 전도성 패턴과 전기적으로 연결되지 않으며, 서로 전기적으로 연결되지 않은 2 이상의 전도성 패턴 영역을 포함하는 제2 전도성 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제2 전도성 패턴의 전도성 패턴 영역들을 횡 방향으로 전기적으로 연결하는 경우 제1 전도성 패턴과도 전기적으로 연결되는 부분에 투명 절연부를 형성하는 단계; 및
    상기 제2 전도성 패턴의 전도성 패턴 영역들을 횡 방향으로 전기적으로 연결하는 투명 전도성 브릿지를 형성하는 단계를 포함하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린의 제조방법으로서,
    상기 투명 절연부 및 상기 투명 전도성 브릿지 중 적어도 하나는 잉크젯 방식 또는 디스펜싱 방식에 의하여 형성하는 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린의 제조방법.
  31. 청구항 30에 있어서, 상기 제1 전도성 패턴 및 상기 제2 전도성 패턴은
    a) 기재 상에 도전층을 형성하는 단계;
    b) 상기 도전층 상에 에칭 레지스트 패턴을 형성(forming)하는 단계; 및
    c) 상기 에칭 레지스트 패턴을 이용하여 상기 도전층을 에칭하여 전도성 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 형성하는 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린의 제조방법.
  32. 청구항 31에 있어서, 상기 c) 단계에서 상기 도전층을 오버 에칭(over-etching)함으로써 상기 에칭 레지스트 패턴의 폭보다 작은 선폭을 갖는 전도성 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린의 제조방법.
  33. 청구항 31에 있어서, 상기 c) 단계 이후에 d) 상기 에칭 레지스트 패턴을 제거하는 단계; 또는 e) 상기 전도성 패턴을 덮도록(covering) 상기 에칭 레지스트 패턴을 재형성(reforming)하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 단면 1매형 정전용량식 터치 스크린의 제조방법.
  34. 삭제
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