KR101545788B1 - 금속 매쉬를 갖는 투명 도전성 구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투명 도전성 구조체를 제공한다. 투명 도전성 구조체는 투명 기판, 제1 메쉬 구조 및 제2 메쉬 구조를 포함한다. 투명 기판은 상면 및 상면과 대향하는(opposite to) 하면을 갖는다. 제1 메쉬 구조체는 투명 기판의 상면에 배치되고, 제1 아연-구리 합금층, 제1 아연-구리 합금층에 배치된 제1 금속 층, 제1 금속층에 배치된 제1 반사 방지 층을 포함한다. 제2 메쉬 구조체는 투명 기판의 하면에 배치되고, 제2 아연-구리 합금층, 제2 아연-구리 합금층에 배치된 제2 금속 층, 2 금속 층에 배치된 제2 반사 방지 층을 포함한다.

Description

금속 매쉬를 갖는 투명 도전성 구조체{TRANSPARENT CONDUCTIVE STRUCTURE HAVING METAL MESH}
본 발명은 투명 도전성 구조체, 그리고 더욱 상세히, 터치 장치의 센서를 위한 투명 도전성 구조체 및 그것을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
현재, 터치 패널들은 디지털 카메라들 및 컴퓨터들, 모바일 장치와 같은 다양한 전자 장치들에 폭넓게 적용되고 있다. 소형 터치 패널을 제조하기 위한 다양한 기술들이 매우 성숙되고, 소형 터치 패널은 소형 디스플레이가 구비된 많은 종류의 전기 제품들에 장착될 수 있다.
일반 터치 패널에서, indium-tin-oxide (ITO)는 주요한 투명 도전성 재료로 이용된다. 그러나, 금속들의 도전성(conductivity)에 비해, ITO의 선 저항(10,000~50,000Ω)과 표면 저항(100~400Ω/□)이 훨씬 더 높다. 터치 패널의 총 표면 저항은 표면이 커지는 동안에 크게 증가한다. 따라서, 터치 패널은 더 낮은 응답 속도와 더 나쁜 감도를 가질 수 있다.
터치 패널에서, 실버 나노와이어(silver nanowire) 또는 탄소 나노튜브 CNT, 그래핀(graphene)과 같은, 금속 메쉬(metal mesh)를 갖는 투명 도전성 구조체(transparent conductive structure)는 ITO 재료를 대체하고 있다. 그러나, 일반 투명 도전성 구조체의 가격은 대량 생산을 위해 너무 높다. 이런 점에서, 금속 메쉬를 갖는 투명 도전성 구조체는 일반적으로 도전성 재료로 실버로 제조된 금속 층(metal layer)을 갖는다.
그러나, 비싼 가격 이외에도, 실버는 쉽게 산화되거나, 황화되어(sulfidized), 투명 도전성 구조체의 표면 저항을 증가시키고, 전기 회로를 고장내고(fail) 심지어 부러뜨린다(break). 따라서, 당해 분야에서 만났던 앞서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 개선된 투명 도전성 구조체와 그 제조용 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 낮은 표면 저항과 높은 도전성을 갖는 투명 도전성 구조체 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은, 쉽게 산화되거나 황화되지 않는 높은 화학적 안정성을 갖는 투명 도전성 구조체 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은, 저렴한 가격의 투명 도전성 구조체 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 당해 분야에서 만난 문제들을 해결하기 위해서, 도전성 층을 형성하기 위해 구리를 이용하는 투명 도전성 구조체 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 투명 도전성 구조체를 제공하기 위한 것이다. 투명 도전성 구조체는 투명 기판, 제1 메쉬 구조체 및 제2 메쉬 구조체를 포함한다. 여기서, 투명 기판은 상면(top surface) 및 상면과 대향하는(opposite to) 하면(bottom surface)을 갖는다.
제1 메쉬 구조체(first mesh structure)는 투명 기판의 상면에 배치된다. 그리고 투명 기판의 상면으로부터 제1 메쉬 구조체는 제1 아연-구리 합금층(first zinc-copper alloy layer), 제1 금속 층(first metal layer) 및 제1 반사 방지층(first anti-reflective layer)을 연속으로 포함한다. 제1 금속 층은 상기 제1 아연-구리 합금층(first zinc-copper alloy layer)에 배치되며, 제1 반사 방지 층은 제1 금속 층에 배치된다.
제2 메쉬 구조체(second mesh structure)는 투명 기판의 하면에 배치된다. 그리고 투명 기판의 하면으로부터 제2 메쉬 구조체는 제2 아연-구리 합금층(second zinc-copper alloy layer), 제2 금속 층(second metal layer), 제2 반사 방지층(second anti-reflective layer)을 연속적으로 포함한다. 제2 금속 층은 상기 제2 아연-구리 합금층(second zinc-copper alloy layer)에 배치되고, 제2 반사 방지 층은 제2 금속 층에 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 메쉬 구조체와 상기 제2 메쉬 구조체의 선 폭들(line widths)은 약 2-15μm이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 투명 기판은 강성 기판(rigid substrate) 또는 연성 기판(flexible substrate)이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 강성 기판은 글래스(glass), 파이버-글래스(fiber-glass), 하드 플라스틱(hard plastic)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연성 기판은 polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET) 또는 tri- acetyl cellulose (TAC)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 아연-구리 합금층(first zinc-copper alloy layer) 및 상기 제2 아연-구리 합금층(second zinc-copper alloy layer)의 두께는 약 1-200 nm이다.
삭제
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 아연-구리 합금층(first zinc-copper alloy layer) 및 상기 제2 아연-구리 합금층(second zinc-copper alloy layer)은 청색, 짙은-청색(deep-blue) 또는 검정색이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 반사 방지 층 및 상기 제2 반사 방지 층의 재료들은 개별적으로(individually) 금속, 금속 산화물(metal oxide) 또는 금속 황화물(metal sulfide)이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속은 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 코발트(Co), 텅스텐(W), 철(Fe) 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 반사 방지 층 및 상기 제2 반사 방지 층의 두께는 약 5-1,000 nm이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 반사 방지 층 및 상기 제2 반사 방지 층은 청색, 짙은-청색 또는 검정색이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 메탈 층 및 상기 제2 메탈 층의 재료들은 구리(Cu) 또는 실버(Ag)이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 금속 층 및 상기 제2 금속 층의 두께는 약 0.2-3.0 μm이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 메쉬 구조체와 제2 메쉬 구조체는 격자 패턴(grid pattern), 마름모 패턴(rhombus pattern) 또는 사각-셀 패턴(square-cell pattern)이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 메쉬 구조체는 상기 제1 아연-구리 합금층(first zinc-copper alloy layer)과 상기 투명 기판의 상면 사이에 끼워진(sandwiched) 제1 접합층(first adhesion layer)을 더 포함하고, 상기 제2 메쉬 구조체는 상기 제2 아연-구리 합금층(second zinc-copper alloy layer)과 상기 투명 기판의 하면 사이에 끼워진(sandwiched) 제2 접합 층을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 접합 층 및 상기 제2 접합 층의 재료들은 개별적으로 금속, 산소-함유 금속 화합물(oxygen-containing metal compound), 황-함유 금속 화합물(sulfur-containing metal compound)이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 또는 금속 화합물은 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu), 아연(Zn), 코발트(Co), 바나듐(V) 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면,상기 제1 접합 층과 상기 제2 접합 층의 두께는 약 1-200 nm이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 메쉬 구조체는 제1 반사 방지층을 덮는 제1 패시베이션 층(first passivation layer)을 더 포함하고, 상기 제2 메쉬 구조체는 제2 반사 방지 층을 덮는 제2 패시베이션 층(second passivation layer)을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면,상기 제1 패시베이션 층 및 상기 제2 패시베이션 층의 재료들은 광학 투명 접착제(Optical Clear Adhesive; OCA)이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광학 투명 접착제(OCA)는 투명 아크릴 접착제(transparent acrylic adhesive)이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 패시베이션 층 및 상기 제2 패시베이션 층의 두께는 약 10-100μm이다.
본 발명은 낮은 표면 저항과 높은 도전성을 갖는 투명 도전성 구조체 및 그 제조방법을 제공하는 장점이 있다.
본 발명은 쉽게 산화되거나 황화되지 않는 높은 화학적 안정성을 갖는 투명 도전성 구조체 및 그 제조방법을 제공하는 장점이 있다.
본 발명은, 저렴한 가격의 투명 도전성 구조체 및 그 제조방법을 제공하는 장점이 있다.
실시예와 그 이점을 더 완전히 이해하기 위하여 첨부된 도면과 함께 다음의 설명을 참조한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전성 구조체(100)의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전성 구조체(200)의 단면도이고;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전성 구조체(300)의 단면도이다.
본 발명의 투명 도전성 구조체와 그것을 제조하기 위한 방법의 실시예들이 아래에 상세히 논의되었으나, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 동일한 부호나 번호는 도면 또는 상세한 설명에서 동일하거나 유사한 부분에 이용된다. 그리고 본 발명의 응용들은 당업자가 관련 분야에 적용할 수 있는 다음의 실시예들 및 구현예에 한정되지 않는다.
여기에 이용된 단수형은 그 내용이 명백히 달리 나타내지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 따라서, 참조, 예를 들어, 금속층은 문맥상 명백하게 다른 것을 지칭하지 않는 한, 둘 또는 그 이상의 금속층들을 갖는 실시예들을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐서 '하나의 실시예' 또는 '일 실시예'에 대한 언급은 해당 실시예와 관련하여 기술된 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서에서 다양한 위치들에 걸친 어구들 '하나의 실시예에서' 또는 '실시예에서'의 출현들은 모두 반드시 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다. 더 나아가, 특정한 특징들, 구조들, 또는 특성들은 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다. 아래의 도면들은 실척도로 작도된 것은 아니며; 오히려, 이 도면들은 단지 예시용이라는 것을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전성 구조체(100)의 평면도이다. 도 1에서, 투명 도전성 구조체(100)는 투명 기판(110), 제1 메쉬 구조체(130) 및 제2 메쉬 구조체(120)를 포함한다.
제1 메쉬 구조체(130)는 횡으로 연장된 다수의 도전성 와이어들을 갖는다. 제2 메쉬 구조체(120)는 종으로 연장된 다수의 도전성 와이어들을 갖는다. 투명 도전성 구조체(100)의 평면도에서, 제1 메쉬 구조체(130)와 제2 메쉬 구조체(120)의 와이어들은 사각-셀 패턴(square-cell pattern)을 형성하도록 십자형으로 교차한다(crisscross). 본 발명의 일 실시예에서, 제1 및 제2 메쉬 구조체들의 도전성 와이어들의 선 폭들(line widths)은 약 2-15μm이며, 바람직하게 약 2-8μm이다. 제1 및 제2 메쉬 구조체는 가변되는 미세 도전성 와이어들(varied fine conductive wires)을 갖고 있기 때문에, 모아레(moire) 또는 간섭 무늬(interference fringe)를 발생하는 빛을 방지할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 있어서 투명 도전성 구조체는 디스플레이 장치 또는 터치 장치에 적용될 수 있다. 투명 도전성 구조체가 금속 층들을 가지고 있기 때문에, 본 발명의 일 실시예에서 제1 및 제2 메쉬 구조체들은 눈에보이는(visible) 금속 와이어 또는 색수차(chromatic aberration)를 일으키는 광 반사(light reflection)를 생성하는 금속 층을 피하기 위하여, 어두워지게하는 처리(darkening treatment)를 수행할 필요가 있다. 어두워지게하는 처리(darkening treatment)를 수행한 상기 제1 및 제2 메쉬 구조체들은 짙은 청색 또는 검정이기 때문에, 도전성 와이어들에 의해 발생되는 모아레(moire) 또는 빛 회절(ight diffraction)을 방지하고, 광 산란(light scattering) 또는 광 반사(light reflection)을 흡수하기 위해 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전성 구초제(200)의 단면도이다. 도 2에서, 투명 도전성 구조체(200)는 투명 기판(210), 제1 메쉬 구조체(230) 및 제2 메쉬 구조체(220)를 포함한다.
투명 기판(210)은 상면(top surface) 및 하면(bottom surface)을 갖는다. 제1 메쉬 구조체(230)는 투명 기판(210)의 상면에 배치된다; 그리고 제2 메쉬 구조체(220)는 투명 기판(210)의 하면에 배치된다. 본 발명의 일 실시예에서, 투명 기판은 강성 기판(rigid substrate) 또는 연성 기판(flexible substrate)이다. 본 발명의 일 실시예에서, 강성 기판은 글래스(glass), 파이버-글래스(fiber-glass) 또는 하드 플라스틱(hard plastic)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 연성 기판은 polyethylene(PE), polyethylene terephthalate(PET) 또는 tri-acetyl cellulose(TAC)을 포함한다.
도 2에서, 제1 메쉬 구조체(230)는 제1 금속 층(first metal layer)(231), 제1 아연-구리 합금층(first zinc-copper alloy layer)(232) 및 제1 반사 방지 층(first anti-reflective layer)(233)을 포함한다. 상기 제1 아연-구리 합금층(232), 제1 금속 층(231) 및 제1 반사 방지 층(233)은 투명 기판(210)의 상면에 연속적으로 배치된다.
제2 메쉬 구조체(220)는 제2 금속 층(second metal layer)(221), 제2 아연-구리 합금층(second zinc-copper alloy layer)(222) 및 제2 반사 방지 층(second anti-reflective layer)(223)을 포함한다. 상기 제2 아연-구리 합금층(222), 제2 금속 층(221) 및 제2 반사 방지 층(223)은 투명 기판(210)의 하면에 연속적으로 배치된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 및 제2 금속 층의 재료는 구리(Cu) 또는 실버(Ag)이다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 및 제2 금속 층의 두께는 약 0.2-3.0μm이다. 구리의 저항은 약
Figure 112015020376952-pat00001
Ω-cm이고, 기타 비금속 투명 도전성 재료들(other nonmetal transparent conductive materials)보다 훨씬 낮다.
따라서, 만일 구리가 광-투과율(light-transmittance) 85% 이상으로 도전성 필름을 제작하는 데 이용된다면, 도전성 필름은 투명 도전성 구조체로 이용될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 가변 미세 금속 와이어들(vary fine metal wires)을 갖는 메쉬 구조체는 구리로 만들어지고, 빛이 메쉬 구조체의 개구부들(openings)을 통해 전송되어, 메쉬 구조체는 동일한 장치에서 더 좋은 광-투과율(light-transmittance)과 도전성(conductivity)을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 아연-구리 합금층(first zinc-copper alloy layer) 및 상기 제2 아연-구리 합금층(second zinc-copper alloy layer)은 청색(blue), 짙은-청색(deep-blue) 또는 검정색이다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1및 제2 아연-구리 합금층의 두께는 약 1-200 nm이다.
삭제
본 발명의 일 실시예에서, 제1 및 제2 반사 방지 층들의 재료들은 개별적으로 금속, 금속 산화물 또는 금속 황화물이다. 본 발명의 일 실시예에서, 금속은 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) , 코발트(Co), 텅스텐(W), 철(Fe) 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나이다.
본 발명의 실시예들에 제공된 금속 산화물들이 모두 청색, 짙은-청색 또는 검정색이기 때문에, 이를 포함하는 제1 및 제2 반사 방지 층들은 청색, 짙은-청색 또는 검정색이다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 및 제2 반사 방지 층들의 두께는 약 5-1,000 nm 이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전성 구조체(300)의 단면도이다. 도 3에서, 투명 도전성 구조체(300)은 투명 기판(310), 제1 메쉬 구조체(330) 및 제2 메쉬 구조체(320)을 포함한다.
투명 기판(310)은 상면과 하면을 갖는다. 제1 메쉬 구조체(330)은 투명 기판(310)의 상면에 배치된다; 그리고 제2 메쉬 구조체(320)는 투명 기판(310)의 하면에 배치된다. 본 발명의 일 실시예에서, 투명 기판은 강성 기판(rigid substrate) 또는 연성 기판(flexible substrate)이다. 본 발명의 일 실시예에서, 강성 기판은 글래스(glass), 파이버-글래스(fiber-glass) 또는 하드 플라스틱(hard plastic)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 연성 기판은 polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET) 또는 tri-acetyl cellulose (TAC).을 포함한다.
도 3에서, 제1 메쉬 구조체(330)는 제1 금속 층(first metal layer)(331), 제1 아연-구리 합금층(first zinc-copper alloy layer)(332) 및 제1 반사 방지 층(first anti-reflective layer)(333), 제1 접합 층(first adhesion layer)(334) 및 제1 패시베이션 층(first passivation layer)(335)을 포함한다. 제1 접합 층(334), 상기 제1 아연-구리 합금층(332), 제1 금속 층(331), 제1 반사 방지 층(333) 및 제1 패시베이션 층(335) 은 연속적으로 투명 기판(310)의 상면에 배치된다.
제 2 메쉬 구조체(320)는 제2 금속 층(second metal layer)(321), 제2 아연-구리 합금층(second zinc-copper alloy layer)(322) 및 제2 반사 방지 층(second anti-reflective layer)(323), 제2 접합 층(second adhesion layer)(324) 및 제2 패시베이션 층(passivation layer)(325)을 포함한다. 제2 접합 층(324), 제2 아연-구리 합금층(322), 제2 금속 층(321), 제2 반사 방지 층(323) 및 제2 패시베이션 층(325)은 연속적으로 투명 기판(310)의 하면에 배치된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 아연-구리 합금층(first zinc-copper alloy layer) 및 상기 제2 아연-구리 합금층(second zinc-copper alloy layer)의 두께는 약 0.2-3.0μm 이다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 및 제2 아연-구리 합금층의 색깔은 청색, 짙은-청색 또는 검정색이다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에서, 제1 및 제2 아연-구리 합금층의 두께는 약 1-200 nm이다.
삭제
본 발명의 일 실시예에서, 제1 및 제2 반사 방지 층들의 재료들은 개별적으로 금속, 금속 산화물 또는 금속 황화물이다. 본 발명의 일 실시예에서, 금속은 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 코발트(Co), 텅스텐(W), 철(Fe) 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나이다.
본 발명의 실시예들에 제공된 금속 산화물들이 모두 청색, 짙은-청색 또는 검정색이기 때문에, 이를 포함하는 제1 및 제2 반사 방지 층들은 청색, 짙은-청색 또는 검정색이다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 및 제2 반사 방지 층들의 두께는 약 5-1,000nm이다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 및 제2 접합 층들의 재료들은 개별적으로 금속, 산소-함유 금속 화합물 또는 황-함유 금속 화합물이다. 본 발명의 일 실시예에서, 금속 또는 금속 화합물은 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu), 아연(Zn), 코발트(Co), 바나듐(V) 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나이다. 본 발명의 일 실시예에서 제1 및 제2 접합 층들의 두께는 약 1-200 nm이다.
본 발명의 일 실시예서, 제1 및 제2 패시베이션 층의 재료들은 투명 아크릴 접착제와 같은 광학 투명 접착제(Optical Clear Adhesive; OCA)이다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 및 제2 패시베이션 층들의 두께는 약 10-100 μm이다.
실시예 1
PET 투명 기판이 제공되고, 그 후에 PET 투명 기판의 하면 및 상면은 동시에 다음 단계를 수행한다. 니켈- 크롬 합금(nickel-chromium alloy)은 약 20 nm의 접합 층들로서 PET 투명 기판에 스퍼터링된다(sputtered). 그 후에 아연-구리 합금(zinc-copper alloy)이 구리 금속과 니켈-크롬 합금 간의 결합력(binding strength)을 강화하기 위해, 접합 층들에 스퍼터링된다.
그리고 그 후에, 구리 금속은 금속 도전성 층들을 형성하기 위하여, 전기도금 프로세스(electroplating process)에 의해 아연-구리 합금층에 전기도금된다. 이 실시예에서, 금속 도전성 층들의 두께는 약 0.7μm이다. 앞서 언급한 금속 도전성 층을 형성하기 위한 전기도금 용액의 구성요소는 표 1에 표시된다.
금속 도전성 층을 형성하기 위한 전기도금 용액의 구성요소
구성요소 농도
CUSO4·5H20 100 g/L
H2SO4 180 g/L
HCl 50 ppm
Additive Aa 10 g/L
Additive Bb 흔적량(trace amount)
Additive Cc 0.75 mL/L

NOTE: 전기 도금의 온도는 45℃이다.
EBARA (Japan)로부터 구입한 aAdditive A , model: CU-BRITE RF MU
EBARA (Japan)로부터 구입한 bAdditive B, model: CU-BRITE RF-A
EBARA (Japan)로부터 구입한 c Additive C , model: CU-BRITE RF-B
전기도금 프로세스는 금속 도전성 층들에 반사 방지 층들을 개별적으로 전기도금하기 위하여 다음과 같이 수행된다. 이 실시예에서, 반사 방지 층들의 두께는 약 0.1μm이고, 재료들은 검정 니켈 아연 황화물(black nickel zinc sulfide)이다. 앞서 언급한 니켈 아연 혼합물(nickel zinc mixture)을 형성하기 위한 전기도금 용액의 구성요소는 표 2에 표시된다.
니켈 아연 혼합물(nickel zinc mixture)을 형성하기 위한 전기도금 용액의 구성요소
구성요소 농도(g/L)
NiSO4 ·7H2O 80
ZnSO4·7H2O 45
NH4SCN 30
H3BO3 30
NiSO4(NH4)SO4·6H2O 50
Note: 전기도금 용액의 pH 값이 5.0일때, 전기도금 용액의 색은 검정색에 가깝다.
실시예 1에 반사 방지 층들과 접합 층들의 CIE 좌표
CIE 좌표
L* a* b*
접합 층들 13 0.13 0.73
반사 방지 층들 12 -0.15 -0.01
표 3은 반사 광(reflective light ) 또는 산란 광(scattering light)을 흡수하고, 광 회절(light diffraction)을 줄이기 위하여, 본 실시예에서 반사 방지 층들과 접합 층들의 CIE 좌표가 모두 검정색에 가깝다는 것을 나타낸다.
메쉬 구조체를 형성하기 위하여, 리소그래피 프로세스(lithography process)는 다음과 같이 접합 층들, 아연-구리 합금층들, 금속 도전성 층들 및 반사 방지 층들을 에칭하기 위하여 이용된다. 이 실시예에서, 메쉬 구조체의 선 폭(line width)은 약 4 μmm이다. 그리고 그 후에, 광학 투명 접착제(optical clear adhesive)는 패시베이션 층이 될 반사 방지막을 덮는다, 그리고 구리 금속 메쉬 구조체가 얻어진다. 구리 금속 메쉬 구조체는 센서와 같은 터치 패널에 적용될 수 있다.
투명 도전성 구조체 층들의 산소 원자 함량들(contents)과 금속 원자들 비율들(metal atoms proportions)이 ICP와 원소 분석기(element analyzer)에 의해 측정되어, 투명 도전성 구조체의 선 저항과 표면 저항이 조절된다(regulated)(표 4참조). 투명 도전성 구조체 층들의 CIE 데이터 또한 본 명세서에 제공된다.
실시예 1의 광-투과율(light-transmittance) 및 선 저항, 표면 저항
surface resistance
(Ω/□)		 line resistance
(Ω)		 광-투과율
(%)
실시예 1 0.07 <800 88
* 표 4는 실시예 1에 13-인치 투명 도전성 구조체의 광-투과율 및 선 저항, 표면저항을 나타낸다.
실시예 2
실시예 2에서, 접합 층들은 산소-함유 몰리브덴 화합물(oxygen-containing molybdenum compound)이고, 반사 방지 층들의 재료는 산화 몰리브덴(molybdenum oxide)이다. 다른 층들의 재료들과 실시예 2의 방법은 실시예 1과 동일하므로, 자세히 설명하지 않는다.
투명 도전성 구조체 층들의 산소 원자 함량들(contents)과 금속 원자들 비율들(metal atoms proportions)이 ICP-AES 와 원소 분석기(element analyzer)에 의해 측정되어, 투명 도전성 구조체의 선 저항과 표면 저항이 조절된다(regulated). 투명 도전성 구조체 층들의 CIE 데이터 또한 본 명세서에 제공된다. (표 5-6 참조)
실시예 2의 반사 방지 층들과 접합 층들의 CIE 좌표들
CIE 좌표들
L* a* b*
접합 층들 28 -4.8 -3.8
반사 방지 층들 23 -6.5 -12.6
표 5는 접합 층들의 색이 짙은-청색에 가깝고, 반사 방지 층들의 색 역시 짙은-청색에 가까운 것을 나타낸다.
실시예 2의 광-투과율 및 선 저항, 표면 저항
표면 저항
(Ω/□)		 선 저항
(Ω)		 광-투과율
(%)
실시예 2 0.06 <700 88
*표 6은 실시예 2에 13-인치 투명 도전성 구조체의 광-투과율 및 선 저항, 표면저항을 나타낸 것이다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 투명 도전성 구조체의 표면 저항은 약 0.01-1Ω/□ 이고, 선 저항은 700Ω보다 적다. 투명 도전성 구조체의 선 저항과 표면 저항은 ITO의 선 저항(>10,000 Ω)과 표면 저항(100-400 Ω/□)보다 훨씬 작다. 그러므로, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 투명 도전성 구조체는 더 낮은 표면 저항과 더 높은 도전성(conductivity)을 갖는다. 터치 장치에 적용되는 것과 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 투명 도전성 구조체는 더 좋은 감도를 갖는다. 또 다른 측면에서, 광 회절(light diffraction) 또는 광 산란(light scattering), 광 반사(light reflection)에 의해 발생되는 색수차(chromatic aberration)를 방지하기 위해서, 본 발명의 실시예들에 따른 투명 도전성 구조체에 금속 층의 하면 및 상면은 짙은-청색 또는 검정색 아연-구리 합금층들로 덮여 있다.
그렇지 않으면, 본 발명의 실시예들에 따른 투명 도전성 구조체의 금속 층은 도전성 재료인 구리로 만들어진다. 실버(Ag)에 비하여, 구리는 전기적 고장(electrical failure)이 발생되거나, 투명 도전성 구조체를 손상시키는 황화(sulfidized) 또는 산화(oxidized)가 쉽지 않은, 높은 화학적 안정성(chemical stability)을 갖는다. 구리의 가격은 실버에 비해 싸서, 제품 가격이 현저히 줄어든다.
본 발명의 실시예와 그 이점을 상세히 설명하였지만 여러 가지 변경, 대체 및 변형이 후술하는 특허청구범위에 의하여 정의되는 바와 같이 본 실시예의 사상과 범위를 벗어나지 않고 이 안에서 만들어질 수 있다.

Claims (23)

  1. 금속 메쉬를 갖는 투명 도전성 구조체(transparent conductive structure)로서.
    상면(top surface) 및 상기 상면에 대향하는(opposite to) 하면(bottom surface )을 갖는 투명 기판(transparent substrate);
    상기 투명 기판의 상기 상면에 배치된 제1 메쉬 구조체(first mesh structure), 여기서, 상기 투명 기판의 상면으로부터 상기 제1 메쉬 구조체는,
    니켈-크롬 합금으로 만들어지며, 스퍼터링 방식에 의해 상기 투명 기판의 상면에 형성되는 제1 접합층(first adhesion layer);
    아연-구리 합금(zinc-copper alloy)으로 만들어지며, 상기 제1 접합층에 스퍼터링되는 제1 아연-구리 합금층(first zinc-copper alloy layer);
    구리로 만들어지며, 전기도금에 의해 상기 제1 아연-구리 합금층(first zinc-copper alloy layer)에 형성되는 제1 금속 층(first metal layer); 및
    니켈, 아연, 황의 화합물로서 상기 제1 금속 층에 전기도금에 의해 형성되는 제1 반사 방지 층(first anti-reflective layer);을 포함하되,
    상기 니켈-크롬 합금으로 만들어지는 상기 제1 접합층은, 아연-구리 합금으로 만들어지는 상기 제1 아연-구리 합금층(first zinc-copper alloy layer)과 구리로 만들어지는 상기 제1 금속 층 상호간의 접합성을 향상시키기 위하여 사용되고,
    상기 제1 아연-구리 합금층(first zinc-copper alloy layer)은 상기 제1 금속 층이 광 회절 효과 혹은 모아레 현상을 일으키지 않도록 반사 광 또는 산란 광을 흡수하기 위하여 사용되며, 또한 상기 제1 반사 방지 층의 색상으로는 상기 제1 금속 층이 광 회절 효과를 일으키지 않도록 하는 색상이 사용되고,
    상기 투명 기판의 하면에 배치된 제2 메쉬 구조체(second mesh structure), 여기서, 상기 투명 기판의 하면으로부터 상기 제2 메쉬 구조체는
    니켈-크롬 합금으로 만들어지며, 스퍼터링 방식에 의해 상기 투명 기판의 상면에 형성되는 제2 접합층(second adhesion layer);
    아연-구리 합금(zinc-copper alloy)으로 만들어지며, 상기 제2 접합층에 스퍼터링되는 제2 아연-구리 합금층(second zinc-copper alloy layer);
    구리로 만들어지며, 전기도금에 의해 상기 제2 아연-구리 합금층(second zinc-copper alloy layer)에 형성되는 제2 금속 층(second metal layer); 및
    니켈, 아연, 황의 화합물로서 상기 제2 금속 층에 전기도금에 의해 형성되는 제2 반사 방지 층(second anti-reflective layer);을 포함하되,
    상기 니켈-크롬 합금으로 만들어지는 상기 제2 접합층은, 아연-구리 합금으로 만들어지는 상기 제2 아연-구리 합금층(second zinc-copper alloy layer)과 구리로 만들어지는 상기 제2 금속 층 상호간의 접합성을 향상시키기 위하여 사용되고,
    상기 제2 아연-구리 합금층(second zinc-copper alloy layer)은 상기 제2 금속 층이 광 회절 효과 혹은 모아레 현상을 일으키지 않도록 반사 광 또는 산란 광을 흡수하기 위하여 사용되며, 또한 상기 제2 반사 방지 층의 색상으로는 상기 제2 금속 층이 광 회절 효과를 일으키지 않도록 하는 색상이 사용되는 투명 도전성 구조체
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 메쉬 구조체와 상기 제2 메쉬 구조체의 선 폭들(line widths)은 약 2-15μm인 투명 도전성 구조체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 투명 기판은 강성 기판(rigid substrate) 또는 연성 기판(flexible substrate)인 투명 도전성 구조체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 강성 기판은 글래스(glass), 파이버-글래스(fiber-glass), 하드 플라스틱(hard plastic) 중 적어도 하나를 포함하는 투명 도전성 구조체.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 연성 기판은 polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET) , tri- acetyl cellulose (TAC) 중 적어도 하나를 포함하는 투명 도전성 구조체.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 아연-구리 합금층(first zinc-copper alloy layer) 및 상기 제2 아연-구리 합금층(second zinc-copper alloy layer)의 두께는 약 1-200 nm인 투명 도전성 구조체.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 반사 방지 층 및 상기 제2 반사 방지 층의 두께가 약 5-1,000 nm인 투명 도전성 구조체.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1 금속 층 및 상기 제2 금속 층의 두께는 약 0.2-3.0 μm인 투명 도전성 구조체.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제1항에 있어서, 상기 제1 접합 층과 상기 제2 접합 층의 두께는 약 1-200 nm 인 투명 도전성 구조체.
  20. 제1항에 있어서, 상기 제1 메쉬 구조체는 제1 반사 방지 층을 덮는 제1 패시베이션 층(first passivation layer)을 더 포함하고, 상기 제2 메쉬 구조체는 제2 반사 방지 층을 덮는 제2 패시베이션 층(second passivation layer)을 더 포함하는 투명 도전성 구조체.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1 패시베이션 층 및 상기 제2 패시베이션 층의 재료들은 광학 투명 접착제(optical clear adhesive; OCA)인 투명 도전성 구조체.
  22. 제21항에 있어서, 상기 광학 투명 접착제(OCA)는 투명 아크릴 접착제(transparent acrylic adhesive)인 투명 도전성 구조체.
  23. 제20항에 있어서, 상기 제1 패시베이션 층 및 상기 제2 패시베이션 층의 두께는 약 10-100μm인 투명 도전성 구조체.
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