KR101572432B1 - 투명전극 패턴 구조, 그의 제조 방법 및 그를 이용한 터치스크린패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투명전극 패턴 구조, 그의 제조 방법 및 그를 이용한 터치스크린패널에 관한 것으로, 브리지가 시인되는 문제를 개선하고 브리지를 통한 분리된 투명전극 패턴 간의 양호한 전기적 연결 특성을 확보하기 위한 것이다. 본 발명은 X축, Y축 방향으로 전기적으로 연결되는 투명전극 패턴이 동일 평면상에 존재할 때 X축, Y축으로 연결된 투명전극 패턴이 서로 간의 전기적 접촉을 피하기 위해 교차점에서 절연층을 사이에 두고 비아 홀(via hole)을 통해 브리지(bridge)로 연결되는 구조를 포함하며, 브리지가 금속나노와이어를 포함한 투명 전도성 소재로 형성한 투명전극 패턴 구조를 제공한다.

Description

투명전극 패턴 구조, 그의 제조 방법 및 그를 이용한 터치스크린패널{Structure of transparent electrode pattern, manufacturing method thereof and touch screen panel using the same}

본 발명은 터치스크린패널(touch screen panel)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 X축 또는 Y축 방향으로의 투명전극 패턴이 금속나노와이어를 포함하는 전도성 박막 브리지(bridge)를 매개로 전기적으로 연결되는 투명전극 패턴 구조, 그의 제조 방법 및 그를 이용한 터치스크린패널에 관한 것이다.

터치스크린패널에 적용되는 투명전극은 터치 위치를 감지하기 위해 X축, Y축 방향으로 전기적으로 연결되는 투명전극 패턴을 포함한다. X축, Y축 방향으로 전기적으로 연결되는 투명전극 패턴은 서로 간에 전기적으로 접촉되지 않게 하기 위해 두 전극이 기판의 서로 다른 면에 형성되게 하거나, 두 전극 중간에 절연층을 형성하게 하거나, 동일 면에 형성하더라도 X축, Y축 투명전극 교차점에서 브리지를 통해 연결하여 서로 간의 전기적 접촉을 피하면서 X 축 방향, 또는 Y축 방향으로 연결된다.

특히 이렇게 X축, Y축 투명전극이 동일 평면에 있으면서 브리지를 통해 서로 간의 전기적 접촉을 피하면서 연결되는 구조로 주로 G2 구조로 명명되고 있다. 예컨대 X축, Y 축을 구성하는 투명전극은 동일 평면에 있으며, X축 방향으로는 X축 투명전극이 서로 연결되며, Y축 방향으로는 절연층을 사이로 두고 브리지를 매개로 Y축 투명전극이 서로 통해 연결된다. 이러한 구조에서 브리지는 주로 금속 소재가 사용된다.

이러한 구조에서 금속 소재의 브리지는 증착 또는 인쇄의 방법으로 형성된다. 증착의 경우 포토리소그래피 공정을 통해 투명전극 패턴이 형성된다.

이러한 종래의 방법은 금속 소재의 브리지가 비아 홀(via hole)을 통해 연결되는 과정에서 절연층의 높이로 인해 전기적 연결성에 있어 불량이 다수 발생하는 문제가 발생할 수 있다.

또한 브리지의 크기에 따라 브리지의 시인 문제가 발생하기도 한다. 이러한 문제점을 해소하기 위해서 브리지의 크기를 작게 형성할 경우, 브리지를 통한 투명전극 간의 전기적 연결 특성이 나빠질 수 있다.

또한 브리지를 형성하기 위한 증착 또는 패턴 과정이 필요하기 때문에, 터치스크린패널의 공정 비용이 추가로 발생되는 문제가 있다.

한국등록특허 제10-1246351호(2013.03.15.)

따라서 본 발명의 목적은 브리지가 비아 홀을 통해 연결되는 과정에서 절연층의 높이로 인해 전기적 연결성에 있어 불량이 발생되는 것을 억제할 수 있는 투명전극 패턴 구조, 그의 제조 방법 및 그를 이용한 터치스크린패널을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 브리지의 크기에 따라 브리지가 시인되는 것을 개선할 수 있는 투명전극 패턴 구조, 그의 제조 방법 및 그를 이용한 터치스크린패널을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 브리지 형성에 따른 터치스크린패널의 공정 비용이 추가로 증가하는 것을 억제할 수 있는 투명전극 패턴 구조, 그의 제조 방법 및 그를 이용한 터치스크린패널을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 브리지를 통한 투명전극 간의 양호한 전기적 연결 특성을 확보할 수 있는 투명전극 패턴 구조, 그의 제조 방법 및 그를 이용한 터치스크린패널을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 축 투명전극 패턴과 제2 축 투명전극 패턴을 구비하는 투명전극 패턴, 절연층 및 브리지를 포함하는 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조를 제공한다. 상기 제1 축 투명전극 패턴은 기판의 일면에 복수의 행으로 형성된다. 상기 제2 축 투명전극 패턴은 상기 기판의 일면에 상기 제1 축 투명전극 패턴에 교차되게 복수의 열로 형성되되, 상기 제1 축 투명전극 패턴과 교차되는 지점에서 상기 제1 축 투명전극 패턴에 대해서 이격되게 불연속적으로 형성된다. 상기 절연층은 상기 기판의 일면에 형성된 상기 투명전극 패턴을 덮으며, 상기 제1 축 투명전극 패턴과 상기 제2 축 투명전극 패턴의 교차 지점에서 제1 축 투명전극 패턴을 중심으로 이웃하는 상기 제2 축 투명전극 패턴의 일부가 각각 노출되게 비아 홀이 형성된다. 그리고 상기 브리지는 상기 비아 홀에 충전되고 상기 절연층의 일면에 형성되어 불연속으로 형성된 제2 축 투명전극 패턴을 연속되게 연결하는 금속나노와이어를 포함하는 투명 전도성 소재로 형성된다.

본 발명에 따른 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조에 있어서, 상기 브리지는 한 쌍의 교각과 브리지 패턴을 포함한다. 상기 한 쌍의 교각은 상기 제1 축 투명전극 패턴과 상기 제2 축 투명전극 패턴의 교차 지점에서 상기 제1 축 투명전극 패턴을 중심으로 이웃하는 상기 제2 축 투명전극 패턴의 일부가 각각 노출되게 형성된 한 쌍의 비아 홀에 각각 충전된다. 상기 브리지 패턴은 상기 절연층의 일면에 형성되며 상기 한 쌍의 교각을 연결한다.

본 발명에 따른 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조에 있어서, 상기 브리지 패턴은 폭이 30 내지 3,000㎛이고, 상기 비아 홀의 내경은 10 내지 3,000㎛일 수 있다.

본 발명에 따른 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조에 있어서, 상기 브리지에 포함된 금속나노와이어는 직경이 5 내지 500nm이고, 길이가 1 내지 200㎛일 수 있다.

본 발명에 따른 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조에 있어서, 상기 브리지에 포함된 금속나노와이어의 소재는 금, 은 또는 구리일 수 있다.

본 발명에 따른 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조는, 상기 절연층 위에 형성되며, 상기 브리지를 구비하는 금속나노와이어와 감광성 물질을 포함하는 코팅 전도막을 더 포함할 수 있다. 상기 코팅 전도막은 노광 및 세척에 의해 노광된 영역과 비노광된 영역으로 형성되며, 상기 노광된 영역과 상기 비노광된 영역 간에 전기전도도 차이를 발생시켜 상대적으로 전기전도도가 높은 상기 비노광된 영역을 상기 브리지로 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조에 있어서, 상기 투명전극 패턴은 ITO, ZnO, BZO, AZO, GZO, FTO 등을 포함한 투명 무기산화물 전도성 박막과, 은나노와이어, 금나노와이어 또는 구리나노와이어를 포함하는 전도성 박막과, 금속 소재의 그리드/메쉬 형태의 투명전극과, 전도성고분자와, 탄소나노튜브 또는 그래핀으로 형성할 수 있다.

본 발명은 또한, 기판의 일면에 복수의 행으로 제1 축 투명전극 패턴과, 상기 제1축 투명전극 패턴에 교차되게 복수의 열로 형성하되, 상기 제1 축 투명전극 패턴과 교차되는 지점에서 상기 제1 축 투명전극 패턴에 대해서 이격되게 불연속적으로 제2 축 투명전극 패턴을 구비하는 투명전극 패턴을 형성하는 투명전극 패턴 형성 단계; 상기 기판의 일면에 형성된 상기 투명전극 패턴을 덮도록 절연층을 형성하는 절연층 형성 단계; 상기 제1 축 투명전극 패턴과 상기 제2 축 투명전극 패턴의 교차 지점에서 제1 축 투명전극 패턴을 중심으로 이웃하는 상기 제2 축 투명전극 패턴의 일부가 각각 노출되게 상기 절연층에 비아 홀을 형성하는 비아 홀 형성 단계; 및 상기 비아 홀에 충전되고 상기 절연층의 일면에 형성되어 불연속으로 형성된 제2 축 투명전극 패턴을 연속되게 연결하는 금속나노와이어를 포함하는 투명 전도성 소재로 브리지를 형성하는 브리지 형성 단계;를 포함하는 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 투명전극 패턴 구조의 제조 방법에 있어서, 상기 브리지 형성 단계는, 상기 비아 홀에 충전되며 상기 절연층의 상부면을 덮도록 금속나노와이어를 포함하는 투명 전도성 코팅액을 도포하여 코팅층을 형성하는 코팅층 형성 단계; 및 상기 코팅층의 패터닝으로 상기 브리지를 형성하는 패터닝 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 투명전극 패턴 구조의 제조 방법에 있어서, 상기 코팅층 형성 단계에서, 상기 코팅층은 슬릿 코팅, 스핀코팅, 딥코팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이 코팅, 롤 코팅 및 바코팅 중의 하나의 방식으로 형성할 수 있다. 상기 패터닝 단계에서, 상기 코팅층을 사진 식각, 레이저 스크라이빙(laser scribing) 및 리프트-오프(lift-off) 중의 하나의 방식으로 패터닝하여 상기 브리지를 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 투명전극 패턴 구조의 제조 방법에 있어서, 상기 브리지 형성 단계에서, 상기 금속나노와이어를 포함하는 투명 전도성 소재를 상기 절연층에 프린팅하여 상기 브리지를 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 투명전극 패턴 구조의 제조 방법에 있어서, 상기 브리지 형성 단계는, 상기 절연층 위에 금속나노와이어와 감광성 물질을 포함하는 코팅층을 형성하는 단계; 상기 브리지로 형성될 영역 이외의 상기 코팅층 부분을 노광하는 단계; 및 노광된 상기 코팅층을 용매로 세척하여 노광된 영역과 비노광된 영역 간의 전기전도도 차이를 발생시켜 비노광된 영역을 브리지로 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명은 또한, 기판과, 상기 기판의 일면에 형성되되, 제1 축과, 상기 제1 축에 교차하는 제2 축 방향으로 각각 전기적으로 연결되는 상기 투명전극 패턴 구조를 포함하는 터치스크린패널을 제공한다.

본 발명에 따른 터치스크린패널에 있어서, 상기 투명전극 패턴 구조는 상기 절연층 위에 형성되며, 상기 브리지를 구비하는 금속나노와이어와 감광성 물질을 포함하는 코팅 전도막을 더 포함할 수 있다. 상기 코팅 전도막은 노광 및 세척에 의해 노광된 영역과 비노광된 영역으로 형성되며, 상기 노광된 영역과 상기 비노광된 영역 간에 전기전도도 차이를 발생시켜 상대적으로 전기전도도가 높은 상기 비노광된 영역을 상기 브리지로 사용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 종래의 금속 소재의 브리지 대신에 금속나노와이어를 포함하는 투명 전도성 박막으로 브리지를 형성함으로써, 브리지의 크기에 따라 브리지가 시인되는 것을 크게 개선할 수 있다.

또한 투명 전도성 박막을 이용하여 브리지를 형성하기 때문에, 금속 소재의 브리지에 비해서 상대적으로 큰 브리지와 비아 홀을 적용함으로써, 절연층의 높이로 인해 전기적 연결성에 있어 불량이 발생되는 것을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 브리지를 매개로 연결되는 투명전극 간의 양호한 전기적 연결 특성을 확보할 수 있다.

또한 브리지를 형성하는 금속나노와이어를 포함하는 투명 전도성 박막은 습식 공정을 통해 코팅하여 형성할 수 있기 때문에, 공정이 간편하고 공정 비용이 적게 들어 브리지 형성에 따른 터치스크린패널의 공정 비용이 추가로 증가하는 것을 최소화할 수 있다.

또한 코팅층으로 감광성 물질과 금속나노와이어가 포함된 감광성 코팅액으로 감광성 박막을 형성하고, 해당 감광성 박막에 대한 노광 및 세척에 의해 무에칭 방식으로 브리지를 형성할 수 있기 때문에, 기판을 통하여 브리지가 시인되는 문제를 크게 개선할 수 있다. 더불어 감광성 박막을 이용한 경우, 브리지 형성을 위해 별도로 포토레지스트 패턴 형성 및 식각 공정을 생략할 수 있기 때문에, 터치스크린패널의 공정 비용을 크게 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명전극 패턴 구조를 이용한 터치스크린패널을 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 2-2선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 4 내지 도 9는 도 3의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들로서,
도 4는 기판을 보여주는 평면도이고,
도 5는 기판 위에 투명전극 패턴이 형성된 상태를 보여주는 평면도이고,
도 6은 투명전극 패턴을 덮도록 절연층이 형성된 상태를 보여주는 평면도이다.
도 7은 절연층을 관통하여 비아 홀이 형성된 상태를 보여주는 평면도이고,
도 8은 도 7의 8-8선 단면도이고,
도 9는 절연층 위에 투명 전도성 코팅액으로 코팅층이 형성된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명전극 패턴 구조를 이용한 터치스크린패널을 보여주는 단면도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명전극 패턴 구조를 이용한 터치스크린패널을 보여주는 평면도이다. 도 2는 도 1의 2-2선 단면도이다. 이때 도 1에서는 기판(10) 위의 투명전극 패턴(30)을 도시하기 위해서, 투명전극 패턴(30)을 덮는 절연층(도 2의 50)의 도시는 생략하였다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치스크린패널(100)은 기판(10)과, 기판(10) 위에 형성된 투명전극 패턴 구조(20)를 포함한다.

기판(10)은 광투과성을 갖는 투명한 소재로 제조될 수 있다. 기판(10)의 소재로는 유리, 석영(quartz), 투명 플라스틱, 투명 고분자 필름 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 투명 고분자 필름의 소재로는 PET, PC, PEN, PES, PMMA, PI, PEEK 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 투명 고분자 필름 소재의 기판(10)은 10 내지 100,000㎛의 두께를 가질 수 있다.

기판(10)은 일면에 투명전극 패턴 구조(20)가 형성된다.

그리고 투명전극 패턴 구조(20)는 기판(10)의 일면에 형성되되, 제1 축과, 제1 축에 교차하는 제2 축 방향으로 각각 전기적으로 연결되는 제1 축 투명전극 패턴(31)과 제2 축 투명전극 패턴(37)을 포함한다. 이때 제1 축과 제2 축은 각각 X축과 Y축 중에 하나이며, 예컨대 제1 축은 X축이고, 제2 축은 Y축일 수 있다.

특히 본 실시예에 따른 투명전극 패턴 구조(20)는 X축, Y축 방향으로 전기적으로 연결되는 투명전극 패턴(30)이 동일 평면상에 존재할 때 X축, Y축으로 연결된 투명전극 패턴(30)이 서로 간의 전기적 접촉을 피하기 위해 교차점에서 절연층(50)을 사이에 두고 비아 홀(51)을 통해 브리지(40)로 연결되는 구조를 포함한다. 브리지(40)가 금속나노와이어를 포함한 투명 전도성 소재를 기반으로 하여 투명 전도성 박막으로 형성된다.

이와 같은 본 실시예에 따른 투명전극 패턴 구조(20)에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

투명전극 패턴 구조(20)는 투명전극 패턴(30), 절연층(50) 및 브리지(40)를 포함한다.

투명전극 패턴(30)은 제1 축 투명전극 패턴(31)과 제2 축 투명전극 패턴(37)을 포함하며, 기판(10)의 일면에 함께 형성된다. 제1 축 투명전극 패턴(31)은 기판(10)의 일면에 복수의 행으로 형성된다. 그리고 제2 축 투명전극 패턴(37)은 기판(10)의 일면에 제1 축 투명전극 패턴(31)에 교차되게 복수의 열로 형성되되, 제1 축 투명전극 패턴(31)과 교차되는 지점에서 제1 축 투명전극 패턴(31)에 대해서 이격되게 불연속적으로 형성된다. 후술되겠지만 불연속적으로 형성된 제2 축 투명전극 패턴(37)은 브리지(40)를 매개로 전기적으로 연결된다.

이때 제1 축 투명전극 패턴(31)과 제2 축 투명전극 패턴(37)은 복수의 행과 복수의 열이 교차하는 형태로 형성되어, 기판(10)의 타면에 터치되는 위치를 감지하게 된다. 예컨대 제1 축 투명전극 패턴(31)은 복수의 행으로 배열된 복수의 제1 축 투명전극(33)과, 행 방향으로 이웃하는 제1 축 투명전극(33)을 연결하는 제1 축 연결패턴(35)을 포함할 수 있다. 이때 제1 축 투명전극(33)은 마름모 형태로 형성되고, 제1 축 연결패턴(35)은 마름모의 이웃하는 모서리를 연결하는 형태로 행 방향으로 이웃하는 제1 축 투명전극(33)을 연결할 수 있다. 제2 축 투명전극 패턴(37)은 복수의 열로 배열된 복수의 제2 축 투명전극(39)을 포함할 수 있다. 복수의 제2 축 투명전극(39)은 복수의 행으로 배열된 복수의 제1 축 투명전극(33) 사이의 영역에 각각 형성될 수 있다.

이러한 투명전극 패턴(30)은 ITO, ZnO, BZO, GZO, AZO, FTO를 포함한 투명 무기산화물 전도성 박막과, 은나노와이어, 금나노와이어 또는 구리나노와이어를 포함하는 전도성 박막, 금속 소재의 그리드/메쉬(grid/mesh) 형태의 투명전극, 전도성고분자, 탄소나노튜브 또는 그래핀으로 형성될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.

한편 본 실시예에서는 제2 축 투명전극 패턴(39)이 불연속적으로 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉 제1 축 투명전극 패턴(31)이 불연속적으로 형성되고, 제2 축 투명전극 패턴(39)이 연속적으로 형성될 수 있다.

절연층(50)은 기판(10)의 일면에 형성된 투명전극 패턴(30)을 덮도록 형성된다. 이러한 절연층(50)은 기판(10)의 일면에 형성된 제1 축 투명전극 패턴(31)과 제2 축 투명전극 패턴(37)을 보호하면서, 기판(10)의 일면에 형성된 제1 축 투명전극 패턴(31)과 제2 축 투명전극 패턴(37) 간의 전기적인 접촉을 피하기 위해 도입된 버퍼층이다. 절연층(50)은 불연속적으로 형성된 제1 축 투명전극 패턴(31)을 연결하는 브리지(40)가 형성될 수 있는 장소를 제공한다. 절연층(50)에는 제1 축 투명전극 패턴(31)과 제2 축 투명전극 패턴(37)의 교차 지점에서 제1 축 투명전극 패턴(31)을 중심으로 이웃하는 제2 축 투명전극 패턴(37)의 일부가 각각 노출되게 비아 홀(51)이 형성되어 있다. 이때 비아 홀(51)은 통상적인 사진 공정을 이용하여 절연층(50)을 패터닝하여 형성할 수 있다. 비아 홀(51)의 내경은 브리지(40)를 형성하는 금속나노와이어를 고려하여 10㎛ 이상으로 형성할 수 있으며, 예컨대 비아 홀(51)은 10 내지 3,000㎛의 내경을 갖도록 형성할 수 있다.

그리고 브리지(40)는 연속적으로 형성된 제1 축 투명전극 패턴(31)을 절연층(50)을 매개로 우회하여 불연속적으로 형성된 제2 축 투명전극 패턴(37)을 연결한다. 즉 브리지(40)는 비아 홀(51)에 충전되고 절연층(50)의 일면에 형성되어 불연속으로 형성된 제2 축 투명전극 패턴(37)을 연속되게 연결하는 금속나노와이어를 포함하는 투명 전도성 소재로 형성된다. 즉 브리지(40)는 제1 축 투명전극 패턴(31)의 제1 축 연결패턴(35)을 중심으로 양쪽에 위치하는 제2 축 투명전극 패턴(37)의 제2 축 투명전극(39)을 절연층(50)을 매개로 우회하여 연결한다. 브리지(40)의 브리지 패턴(43)은 절연층(50)을 통하여 제1 축 연결패턴(35)의 상부에 위치한다. 브리지 패턴(43)은 양쪽의 제2 축 투명전극(39)에 형성된 비아 홀(51)에 형성된 한 쌍의 교각(41)을 매개로 전기적으로 연결된다. 브리지(40)는 제1 축 투명전극 패턴(31)에 전기적으로 연결되지 않게 이격되게 형성된다.

따라서 브리지(40) 아래에 제1 축 투명전극 패턴(31)이 위치하고, 불연속적으로 형성된 제2 축 투명전극 패턴(37)은 절연층(50)을 매개로 제1 축 투명전극 패턴(31)을 우회하여 형성된 브리지(40)를 매개로 전기적으로 연결된다. 즉 브리지(40)를 매개로 열 방향으로 불연속적으로 형성된 제2 축 투명전극 패턴(37)이 각각 연속적으로 연결된다.

이러한 브리지(40)는 한 쌍의 교각(41)과 브리지 패턴(43)을 포함한다. 한 쌍의 교각(41)은 제1 축 투명전극 패턴(31)과 제2 축 투명전극 패턴(37)의 교차 지점에서 제1 축 투명전극 패턴(31)을 중심으로 이웃하는 제2 축 투명전극 패턴(37)의 일부가 각각 노출되게 형성된 한 쌍의 비아 홀(51)에 각각 충전된다. 그리고 브리지 패턴(43)은 절연층(50)의 일면에 형성되며 한 쌍의 교각(41)을 연결한다.

브리지 패턴(43)은 브리지(40)를 통한 전기적 연결 특성을 고려하여 30 내지 3,000㎛의 폭을 갖도록 형성할 수 있다. 교각(41)은 브리지 패턴(43)의 폭 보다는 작게 형성할 수 있으며, 브리지(40)를 통한 전기적 연결 특성을 고려하여 형성할 수 있다. 예컨대 교각(41)은 10 내지 3,000㎛의 외경을 갖도록 형성할 수 있다. 물론 교각(41)의 외경은 비아 홀(51)의 내경과 동일하다.

브리지(40)에 포함된 금속나노와이어는 직경이 5 내지 500nm이고, 길이가 1 내지 200㎛일 수 있다. 금속나노와이어의 소재로는 금, 은 또는 구리가 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 브리지(40)에 포함된 금속나노와이어로 은나노와이어를 사용하는 경우, 브리지(40)는 광투과도 50% 이상, 헤이즈 10% 이하, 면저항 1,000Ω/sq 이하일 수 있다.

이러한 브리지(40)는 절연층(50) 위에 형성된 투명 전도성 코팅액을 기반으로 한 코팅층(도 9의 45)에 대한 사진 식각, 레이저 스크라이빙(laser scribing), 리프트-오프(lift-off), 노광 및 세척에 의한 무에칭 패턴 형성 방식 중에 하나의 방식을 사용할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 종래의 금속 소재의 브리지(40) 대신에 금속나노와이어를 포함하는 투명 전도성 소재를 기반으로 하여 박막으로 브리지(40)를 형성함으로써, 브리지(40)의 크기에 따라 브리지(40)가 시인되는 것을 크게 개선할 수 있다.

또한 투명 전도성 박막을 이용하여 브리지(40)를 형성하기 때문에, 금속 소재의 브리지(40)에 비해서 상대적으로 큰 브리지(40)와 비아 홀(51)을 적용함으로써, 절연층(50)의 높이로 인해 전기적 연결성에 있어 불량이 발생되는 것을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 브리지(40)를 매개로 연결되는 투명전극 간의 양호한 전기적 연결 특성을 확보할 수 있다.

또한 브리지(40)를 형성하는 금속나노와이어를 포함하는 투명 전도성 박막은 습식 공정을 통해 코팅하여 형성할 수 있기 때문에, 공정이 간편하고 공정 비용이 적게 들어 브리지(40) 형성에 따른 터치스크린패널(100)의 공정 비용이 추가로 증가하는 것을 최소화할 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 터치스크린패널(100)용 투명전극 패턴 구조(20)의 제조 방법에 대해서 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린패널(100)용 투명전극 패턴 구조(20)의 제조 방법에 따른 흐름도이다. 그리고 도 4 내지 도 9는 도 3의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.

먼저 도 4에 도시된 바와 같이, 투명전극 패턴 구조(20)를 형성할 기판(10)을 준비한다.

다음으로 도 5에 도시된 바와 같이, S71단계에서 기판(10) 위에 제1축 및 제2 축 투명전극 패턴(37)을 포함하는 투명전극 패턴(30)을 형성한다. 이때 투명전극 패턴(30)은 기판(10) 위에 투명전극 패턴(30)용 코팅층을 형성한 이후에, 사진 식각, 레이저 스크라이빙(laser scribing), 리프트-오프(lift-off) 등의 방식으로 패터닝하여 형성할 수 있다. 또는 투명전극 패턴(30)은 인쇄 방식을 통해서 직접 기판(10) 위에 형성할 수도 있다.

투명전극 패턴(30)은 제1 축 투명전극 패턴(31)과 제2 축 투명전극 패턴(37)을 포함하며, 기판(10)의 일면에 함께 형성된다. 제1 축 투명전극 패턴(31)은 기판(10)의 일면에 복수의 행으로 형성될 수 있다. 그리고 제2 축 투명전극 패턴(37)은 기판(10)의 일면에 제1 축 투명전극 패턴(31)에 교차되게 복수의 열로 형성되되, 제1 축 투명전극 패턴(31)과 교차되는 지점에서 불연속적으로 형성된다. 본 실시예에서는 제1 축 투명전극 패턴(31)이 X축 방향으로 연속적으로 형성되고, 제2 축 투명전극 패턴(37)이 Y축 방향으로 불연속적으로 형성된 예를 개시하였다.

이러한 투명전극 패턴(30)은 ITO, AZO, BZO, GZO, FTO, ZnO를 포함한 투명 무기산화물 전도성 박막과, 은나노와이어, 금나노와이어 또는 구리나노와이어를 포함하는 전도성 박막, 금속 소재의 그리드/메쉬 형태의 투명전극, 전도성고분자, 탄소나노튜브 또는 그래핀으로 형성할 수 있다.

다음으로 도 6에 도시된 바와 같이, S73단계에서 기판(10) 위에 투명전극 패턴(30)을 덮도록 절연층(50)이 형성된다.

이어서 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, S75단계에서 절연층(50)에 분리된 제2 축 투명전극 패턴(37)을 연결할 수 있는 비아 홀(51)을 형성한다. 즉 절연층(50)에는 제1 축 투명전극 패턴(31)과 제2 축 투명전극 패턴(37)의 교차 지점에서 제1 축 투명전극 패턴(31)을 중심으로 이웃하는 제2 축 투명전극 패턴(37)의 일부가 각각 노출되게 비아 홀(51)을 형성한다.

이러한 비아 홀(51)은 통상적인 사진 공정을 이용하여 절연층(50)을 패터닝하여 형성할 수 있다. 비아 홀(51)의 내경은 브리지(40)를 형성하는 금속나노와이어를 고려하여 10㎛ 이상으로 형성할 수 있으며, 예컨대 비아 홀(51)은 10 내지 3,000㎛의 내경을 갖도록 형성할 수 있다.

다음으로 도 9에 도시된 바와 같이, S77단계에서 절연층(50) 위에 투명 전도성 코팅액을 도포하여 코팅층(45)을 형성한다. 이때 투명 전도성 코팅액은 금속나노와이어를 포함하며, 슬릿 코팅, 스핀코팅, 딥코팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이 코팅, 롤 코팅, 바코팅 등의 방식으로 절연층(50) 위에 도포된다. 전술된 바와 같이, 비아 홀(51)은 투명 전도성 코팅액에 포함된 금속나노와이어가 충분히 충전될 수 있는 내경을 갖도록 형성되기 때문에, 투명 전도성 코팅액을 도포하는 과정에서 투명 전도성 코팅액은 비아 홀(51)에 충전된다. 도포된 투명 전도성 코팅액에 대한 건조 공정을 통하여 절연층(50)을 덮는 코팅층(45)이 형성된다.

그리고 도 10에 도시된 바와 같이, S79단계에서 코팅층(45)의 패터닝으로 브리지(40)를 형성하여 불연속적인 제2 축 투명전극 패턴(37)을 연결한다. 즉 브리지(40)는 연속적으로 형성된 제1 축 투명전극 패턴(31)을 절연층(50)을 매개로 우회하여 불연속적으로 형성된 제2 축 투명전극 패턴(37)을 연결한다. 즉 브리지(40)는 비아 홀(51)에 충전되고 절연층(50)의 일면에 형성되어 불연속으로 형성된 제2 축 투명전극 패턴(37)을 연속되게 연결한다.

이때 코팅층(45)은 사진 식각, 레이저 스크라이빙(laser scribing), 리프트-오프(lift-off) 등의 방식으로 패터닝되어 브리지(40)로 형성된다. 예컨대 브리지(40)는 슬릿 코팅, 스핀코팅, 딥코팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이 코팅, 롤 코팅, 바코팅 등의 방식으로 코팅층(45)을 형성한 이후에 사진 식각을 통해 형성할 수 있다. 또는 감광액을 언더 코팅하여 감광층을 형성하고, 감광층 위에 투명 전도성 코팅액으로 코팅층(45)을 형성한 후, 리프트-오프 방식으로 브리지(40)로 형성된 부분은 남기고 나머지의 감광층과 코팅층(45)을 제거하여 브리지(40)를 형성할 수 있다. 또는 브리지(40)는 코팅층(45)을 형성하는 공정 없이, 인쇄 방식을 통해서 직접 절연층(50) 위에 형성할 수도 있다.

브리지(40)는 한 쌍의 교각(41)과 브리지 패턴(43)을 포함한다. 한 쌍의 교각(41)은 제1 축 투명전극 패턴(31)과 제2 축 투명전극 패턴(37)의 교차 지점에서 제1 축 투명전극 패턴(31)을 중심으로 이웃하는 제2 축 투명전극 패턴(37)의 일부가 각각 노출되게 형성된 한 쌍의 비아 홀(51)에 각각 충전된다. 그리고 브리지 패턴(43)은 절연층(50)의 일면에 형성되며 한 쌍의 교각(41)을 연결한다.

예컨대 브리지 패턴(43)은 브리지(40)를 통한 전기적 연결 특성을 고려하여 30 내지 3,000㎛의 폭을 갖도록 형성할 수 있다. 교각(41)은, 브리지 패턴(43)의 폭 보다는 작게 형성할 수 있으며 브리지(40)를 통한 전기적 연결 특성을 고려하여, 10 내지 3,000㎛의 외경을 갖도록 형성할 수 있다. 물론 교각(41)의 외경은 비아 홀(51)의 내경과 동일하다.

한편 본 발명의 실시예에서는 투명 전도성 코팅액으로 코팅층(45)을 형성한 이후에 패터닝을 통하여 브리지(40)만 남기고 나머지는 제거하는 방식으로 브리지(40)를 형성하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 10에 도시된 바와 같이 투명 전도성 코팅액으로 감광성 코팅액을 이용한 노광 및 세척에 의한 무에칭 패턴 형성 방법을 이용하여 브리지(40)를 형성할 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명전극 패턴 구조(20)를 이용한 터치스크린패널(200)을 보여주는 단면도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명전극 패턴 구조(20)를 이용한 터치스크린패널(200)은 기판(10)과 투명전극 패턴 구조(20)를 포함한다. 투명전극 패턴 구조(20)는 투명전극 패턴(30), 절연층(50) 및 브리지(40)를 포함하되, 브리지(40)가 감광성 코팅액을 이용한 노광 및 세척에 의한 무에칭 패턴 형성 방법으로 형성된다.

즉 투명전극 패턴 구조(20)는 절연층(50) 위에 형성되며, 브리지(40)를 구비하는 금속나노와이어와 감광성 물질을 포함하는 코팅 전도막을 포함한다. 코팅 전도막은 노광 및 세척에 의해 노광된 영역(47)과 비노광된 영역으로 형성된다. 이때 노광된 영역(47)과 비노광된 영역 간에 전기전도도 차이를 발생시켜 상대적으로 전기전도도가 높은 비노광된 영역을 브리지(40)로 사용한다.

브리지는 연속적으로 형성된 제1 축 투명전극 패턴(31)을 절연층(50)을 매개로 우회하여 불연속적으로 형성된 제2 축 투명전극 패턴(37)을 연결한다. 즉 브리지(40)는 비아 홀(51)에 충전되고 절연층(50)의 일면에 형성되어 불연속으로 형성된 제2 축 투명전극 패턴(37)을 연속되게 연결한다.

여기서 코팅 전도막은 금속나노와이어와 감광성 물질을 포함하며, 그 외 분산제, 바인더, 첨가제 등의 기타 조성물이 포함될 수 있다. 코팅 전도막은 금속나노와이어, 감광성 물질 및 용매를 포함하는 감광성 코팅액을 도포한 후 노광 및 세척을 통해서 형성할 수 있다.

감광성 코팅액의 감광성 물질은 자외선 노광에 의해 가교 결합이 일어나는 물질로서, 노광 후 세척 과정에서 용매에 대한 용해도가 낮아 상대적으로 낮은 전기전도도의 영역을 형성할 수 있게 한다. 이러한 감광성 물질은 빛(적외선, 가시광선, 자외선), 열, 레이저 등 한 가지 이상의 에너지 조사에 따라 노광되는 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 에너지원은 이것에 한정되는 것은 아니다.

예컨대 감광성 물질로는 자외선에 대해서 감광성을 갖는 수용성 감광 물질이 사용될 수 있다. 수용성 감광 물질로는 감광성 작용기를 가진 폴리비닐알콜 물질로, 약칭으로 sbq-PVA로 불리는 "N-methyl-4(4'-formylstyryl) pyridinium methosulfate acetal" 등이 있으며, 그 외 수용성 감광 물질, 비수용성 감광 물질로 노광에 의해 화학결합이 형성되는 물질이 사용될 수 있다. 또는 감광성 물질은 수산기 또는 카르복시기를 포함한 감광수지 또는 비감광수지을 포함할 수 있다. 즉 감광수지 이외에도 비감광수지와 감광개시제를 같이 포함시켜 자외선 감광성 물질을 형성할 수 있다. 이때 감광성 코팅 조성물에서, 감광수지 또는 비감광수지의 함량은 0.1~5 중량%일 수 있다.

감광성 물질은 노광된 영역(47)과 비노광된 영역의 목표 저항 차이에 따라 농도가 달라질 수 있다. 예컨대 브리지(40) 형성 시에는 주로 0.1~1 중량%가 적합하다. 하지만 감광성 물질이 너무 많이 첨가되면 노광 후 세척 과정에서 비노광된 영역의 감광성 물질이 제거되면서 금속나노와이어도 같이 제거되어 브리지(40)가 훼손되거나 저항이 높아지는 현상이 발생할 수 있다.

바인더로는 수분산성 폴리우레탄 또는 양이온성의 고분자전해질(polyelectrolyte)이 사용될 수 있다. 예컨대 양이온성 전해질로는 poly(diallydimethylammonium chloride), poly(allyamine hydrochloride), poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT), poly(2-vinylpyridine), poly(ethylenenimine), poly(acrylamide-co-diallylmethylammonium chloride), cationic polythiophene, polyaniline, poly(vinylalcohol) 또는 이들의 유도체가 사용될 수 있다.

이러한 바인더를 사용하는 이유는, 감광성 물질로 사용되는 폴리비닐알코올은 수용액에서 양의 전하를 형성하기 때문에, 바인더로 수분산성 폴리우레탄 또는 양이온성의 고분자전해질을 사용할 때 조성물의 침전이 형성되지 않고 노광 후 세척 과정에서 비노광 영역의 감광성 폴리비닐알콜 물질이 바인더와 전기적, 화학적 결합력을 형성되지 않아 세척으로 제거가 용이하기 때문이다.

또한 바인더는 코팅 전도막을 제조하기 위한 용매 세척 과정에서 전도성 필러에 해당하는 금속나노와이어가 제조되는 코팅 전도막(20)에서 떨어져 나가지 않도록 고정하는 기능을 한다. 즉 바인더가 감광성 코팅액에 포함되지 않으면, 코팅 전도막의 용매 세척 과정에서 금속나노와이어가 감광성 물질과 같이 제거되거나 코팅 전도막이 형성되지 않거나 저항 균일도가 크게 떨어지게 된다.

또한 바인더로 음이온성의 고분자전해질을 사용하지 않는 이유는, 바인더로 음이온성의 고분자 전해질을 사용할 경우 감광성 코팅액에서 침전을 발생시키고 노광 후 코팅 전도막 세척 시 비노광 부위의 감광성 물질이 제거되지 않아 비노광 영역의 전기전도도가 낮아지는 문제가 발생하기 때문이다.

전술한 바와 같이 바인더는 노광 후 세척 시 금속나노와이어가 절연층(50)에서 떨어져나가는 것을 막기 위해 1 중량% 이하로 감광성 코팅액에 첨가된다. 이때 바인더의 함량이 높으면, 금속나노와이어의 절연층(50)에 대한 접착성은 향상되나 코팅 전도막의 저항이 높아지는 문제가 발생될 수 있다. 또한 바인더가 없거나 너무 적으면 세척 시 금속나노와이어가 절연층(50)에서 탈락되어 코팅 전도막의 특성이 나빠질 수 있다. 한편 감광성 물질의 함량이 0.1 중량% 이하로 아주 낮을 경우, 바인더가 없어도 금속나노와이어의 절연층(50)에 대한 접착성이 유지되어 본 발명에 따른 코팅 전도막의 제조를 수행할 수도 있다.

분산제로는 HPMC(hydroxy propyl methyl cellulose), CMC (carboxymethyl cellulose), HC(2-hydroxy ethyl cellulose) 등이 사용될 수 있다.

그리고 첨가제는 감광성 코팅액의 코팅성 개선, 분산성 향상, 금속나노와이이어 부식 방지, 코팅 전도막의 내구성 향상 목적으로 선택적으로 사용될 수 있다. 예컨대 첨가제는 감광성 코팅액의 안정성을 촉진할 수 있고(예를 들어, 유처리제), 습윤성 및 코팅 특성에 도움을 줄 수 있고(예를 들어, 계면활성제, 용매 첨가제, 등), 이차적인 입자의 형성 및 분열을 도울 수 있거나, 또는 코팅 전도막 형성에서 상 분리 구조 형성 방지에 도움을 줄 수 있고, 건조를 촉진시키는데 도움을 줄 수 있다.

그 외 첨가제로 나노입자, 연결제, 부피 수축 방지제 등이 사용될 수 있다.

여기서 나노입자는 산화물나노와이어, 산화물나노입자, 금속나노입자, 탄소나노입자를 의미하는 것으로, 금속나노와이어 대비 낮은 전기전도도를 가지거나 입자의 종횡비가 작아 코팅 전도막에서 전기적 연결성이 낮은 물질이다. 이러한 종류의 나노입자는 코팅 전도막의 전기전도성에 큰 영향을 미치지 않지만, 노광된 영역(47)에서 절연 안정성을 향상시킬 수 있다.

이러한 나노입자는 5nm 이상의 크기를 가지는 선형, 구형, 입방형, 무정형 입자 형태를 가질 수 있다. 나노입자는 감광성 물질이 자외선에 의해 가교결합이 일어나게 되면, 감광성 물질에 함침되어 세척 과정에서 제거되지 않고 노광된 영역(47)에 계속 남아 있게 된다. 또한 이러한 나노입자는 특정 크기를 가지고 있고, 일반적으로 온도 변화, 외부 충격에 대해 크기, 부피 안정성을 가지고 있으며, 감광성 물질과 복합화 되었을 때 그 복합된 감광성 물질이 외부환경 및 충격에 의해 부피, 모양 변화를 최소화 하는 역할을 하게 된다. 따라서 이러한 나노입자가 포함된 노광된 영역(47)은 나노입자가 포함되지 않은 노광된 영역(47)에 비해 구조적인 안정성을 가지게 된다.

연결제는 코팅액 및 전도막 조성물이 자외선 감광에 의해 화학결합을 형성하게 하거나, 또는 코팅액 및 코팅 전도막에 포함된 감광성 물질에 화학결합을 추가 형성하게 하여 노광된 영역(47)의 경화 및 강도를 향상시키기 위한 것이다. 이러한 물질은 노광된 영역(47)에서의 전도막 조성물의 열적, 기계적 안정성을 추가적으로 향상시킬 수 있다.

이러한 연결제로는 산, 광산 발생제(photo acid generator), 열산 발생제, 염의 형태이며, 자외선 감광 또는 열에 의해 화학반응을 개시하는 화학물질이 사용될 수 있다.

이때 산의 종류로는 염산, 황산, 질산, 아세트산, 인산, 도데실벤젼술포닉산, 카브복시에틸아크릴레이트(2-carboxyethyl acrylate) 등이 있다. 이러한 산은 열에 의해 수산기 또는 카르복시기를 포함한 감광성 물질에 화학결합을 추가 형성할 수 있다. 이러한 물질은 노광 및 세척으로 인해 전기흐름의 브리지(40)가 형성된 코팅 전도막을 추가 열처리 하여 노광된 부분의 감광성 물질에 추가 화학반응을 형성하여 절연영역의 절연성 및 열적, 기계적 안정성을 추가적으로 향상시킬 수 있다. 예컨대 연결제로 산을 사용하는 경우, 산도에 따라 따르지만 감광성 코팅 조성물의 pH가 3~6 수준이 되도록 포함될 수 있다.

광산 발생제는 자외선 등과 같은 빛에 의해 산이 발생되는 물질로서, 다양한 상품명으로 상용화되어 있다. 대표적인 상품으로 일본 Wako사의 320-21193 제품으로 화학명은 "diphenyl-2,4,6-trimethylphenylsulfonium p-toluenesulfonate"이며, 그 외 다양한 광산 발생제 제품이 적용될 수 있다. 광산 발생제는 자외선 노광될 때 산이 발생되기 때문에, 국부 영역에 자외선을 노광함으로서 국부 영역에 산을 발생시켜 전도막 조성물에 화학반응시키거나 감광성 물질에 추가 화학반응을 일으킬 수 있다. 특히 수산기 또는 카르복시기를 포함한 전도막 조성물 및 감광성 물질에 대해서 반응성을 유도할 수 있다. 예컨대 연결제로 광산 발생제를 사용하는 경우, 감광성 코팅 조성물에 0.01~3 중량%가 포함되며, 바람직하게는 0.1~1 중량%가 포함되는 것이다.

열산 발생제는 열에 의해 산이 발생되는 물질이다. 열산발생제는 알칼리 가용성기 및/또는 술폰산(sulfonic acid)기를 작용기(functional group)로 함유하는 화합물이면 특별히 제한하지 않는다. 이러한 열산 발생제로는 Bis(4-t-부틸페닐이오도니움)트리플루오로메타네술포네이트(Bis (4-tbutylphenyliodonium) trifluoromethanesulfonate)), 트리아릴술포니움헥사플루오로안디모네이트(Triarylsulfoniumhexafluoroantimonate), 트리아릴술포니움헥사플로오로포스페이트(Triarylsulfoniumhexafluorophosphate), 테트라메틸암모늄트리플루오로메타네술포네이트(Tetramethylammoniumtrifluoromethanesulfonate), 트리에틸암네플루오로술포네이트(Triethylamnefluorosulfate) 등이 사용될 수 있다. 예컨대 연결제로 열산 발생제를 사용하는 경우, 감광성 코팅 조성물에 0.01~3 중량%가 포함되며, 바람직하게는 0.1~1 중량%가 포함되는 것이다.

염으로서 중크롬산암모늄, 중크롬산나트륨을 포함한 중크롬산염도 강산발생제와 비슷한 기능을 수행한다. 자외선에 의해 수산기 또는 카르복시기를 포함한 전도막 조성물 및 감광성 물질에 화학반응을 유도할 수 있어 국부 영역에 자외선을 노광함으로서 국부 영역에 화학반응을 유도하거나 감광성 물질에 화학반응을 추가할 수 있다. 예컨대 연결제로 중크롬산염을 사용하는 경우, 감광성 코팅 조성물에 0.01~1 중량%가 포함되며, 바람직하게는 0.01~0.1 중량%가 포함되는 것이다.

그리고 부피 수축 방지제는 코팅 후 건조 과정에서 용매에 증발하면서 박막 이 수축하는 것을 방지하거나, 또는 수분 흡수, 온도 변화에 의해 부피 증가를 가져올 수 있는 물질을 의미한다. 대표적인 물질로 에틸렌글리콜, 다이에틸렌글리콜, 트리에틸렌클리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌클리콜 유도체, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐알콜, 폴리(히드록시 에틸 메타크릴레이트), 폴리(히드록시 메틸 메타크릴레이트) 및 수용성 또는 알코올 용해성 하이드로겔 등이 있다. 이러한 물질은 코팅액 용매인 물 또는 알코올에 용해되어 코팅액 조성물을 형성할 수 있으면서, 일반적으로 높은 끊는점을 가져 박막 코팅 후 건조 과정에서 완전히 건조되지 않아 박막의 수축을 방지하거나 또는 대기 습도 환경에서 수분을 흡수하거나 온도 변화에 의해 부피가 증가되는 물질이다. 이러한 물질이 코팅액 조성물로 첨가되어 절연층(50)에 코팅되어 건조되면 건조과정에의 용매 증발에 따른 박막 수축을 최소화 하고, 자외선 노광 후 물 또는 알코올로 세척할 때, 그리고 대기 환경에서 노출되었을 때 수분을 흡수함으로써 부피가 증가하게 된다. 코팅액에 포함된 특정 종류 화학물질 중 노광된 영역(47)에 존재하는 것들은 이러한 과정의 부피 수축 방지 또는 부피 증가로 인해 금속나노와이어 사이의 간격을 벌려 절연 특성을 향상시키게 된다. 화학 물질 중 노광되지 않은 영역의 경우 세척 과정에서 전부 또는 일부 제거되게 되어 비노광 부위의 전도 특성은 유지된다.

이러한 코팅 전도막은 절연층(50) 위에 균일하게 형성된 금속나노와이어를 포함한다. 코팅 전도막은 노광된 영역(47)과 비노광된 영역을 포함하고, 비노광된 영역이 브리지(40)를 형성할 수 있다. 노광된 영역(47)과 비노광된 영역의 전기전도도는 2배 이상의 차이를 가질 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 코팅 전도막에 있어서, 노광된 영역(47)과 비노광된 영역 간에 전기전도도에 있어서 차이가 발생하는 이유는 다음과 같다. 코팅 전도막으로 형성되기 전, 즉 노광 및 세척되기 전의 금속나노와이어와 감광성 물질을 포함하는 감광성 박막은 감광성 물질 및 기타 조성물에 의해 아주 낮은 전기전도도를 갖는다.

그런데 감광성 박막을 노광하게 되면, 감광성 물질 간 또는 감광성 물질과 기타 조성물 간의 물리적 또는 화학적 결합이 형성되거나 끊어져 특정 용매에 대해 용해도 차이를 형성하게 된다. 반면에 노광 과정에서 금속나노와이어의 화학적 또는 물리적 특성 변화는 거의 없다. 이때 특정 용매는 감광성 물질에 대해서 선택적으로 높은 용해도를 갖는 용매일 수 있다. 예컨대 감광성 물질로 수용성 감광 물질을 사용할 경우, 물에 대해서 용해도 차이를 형성하게 된다.

즉 감광성 물질은 노광되지 전에는 특정 용매에 대해 높은 용해도 특성을 갖지만, 노광되면 경화되기 때문에 해당 용매에 대한 용해도가 떨어지는 특성을 가질 수 있다. 따라서 본 발명은 감광성 물질이 갖는 특정 용매에 대한 용해도 차이를 이용하여 브리지(40)를 형성한다.

따라서 감광성 박막에 있어서, 노광된 영역(47)과 비노광된 영역은 특정 용매에 대해서 용해도 차이를 형성한다. 특히 감광성 박막에 기타 조성물이 다량 포함되어 있는 경우에는, 두 영역 간의 전기전도도 차이가 크게 형성되어 브리지(40)를 형성할 만큼 전기전도도 차이가 크게 나타난다. 보통 용매에 접촉했을 때 감광성 물질 및 기타 조성물이 많이 제거된 영역은 높은 전기전도성을 나타내게 되고, 감광성 물질 및 기타 조성물이 적게 제거된 영역은 낮은 전기전도성을 나타내게 된다.

예컨대 비노광된 영역이 노광된 영역(47)에 비해서 용매에 대한 용해도가 높은 경우, 비노광된 영역이 브리지(40)로 형성된다.

이와 같이 본 발명은 금속나노와이어를 포함하는 코팅 전도막에 대한 직접적인 에칭 없이 간단한 노광 방법을 이용하여 코팅 전도막의 국부적 영역에서 전기전도도 차이를 형성하여 특정 패턴 형태로 전기가 흐를 수 있는 브리지(40)를 형성할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 터치스크린패널(200)은 노광 후 세척 공정으로 브리지(40)를 형성함으로써, 국부 영역에 있어 전기전도도가 차이가 있는 코팅 전도막을 형성하지만 코팅 전도막의 전도성 필러에 해당하는 금속나노와이어가 전기전도도가 서로 다른 영역에 대해서도 모두 분포하며 코팅 전도막 전체에 대해 균일하게 분포시킬 수 있다.

또한 본 발명은 코팅 전도막의 특정 영역에서 화학적 및 물리적으로 에칭 되지 않고, 화학적 방법으로 산화되거나 황화물이 형성되지 않고, 물리적으로 금속나노와이어가 손상되지 않는 금속나노와이어를 포함하는 터치스크린패널(200)을 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 코팅 전도막은 노광 및 세척을 진행하더라도 노광된 영역(47) 및 비노광된 영역에 금속나노와이어가 유사하게 존재하기 때문에, 패턴 시인성 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

10 : 기판
20 : 투명전극 패턴 구조
30 : 투명전극 패턴
31 : 제1 축 투명전극 패턴
33 : 제1 축 투명전극
35 : 제1 축 연결패턴
37 : 제2 축 투명전극 패턴
39 : 제2 축 투명전극
40 : 브리지
41 : 교각
43 : 브리지 패턴
45 : 코팅층
47 : 노광된 영역
50 : 절연층
51 : 비아 홀
100, 200 : 터치스크린패널

Claims (14)

1. 기판의 일면에 복수의 행으로 형성된 제1 축 투명전극 패턴과,
   상기 기판의 일면에 상기 제1 축 투명전극 패턴에 교차되게 복수의 열로 형성되되, 상기 제1 축 투명전극 패턴과 교차되는 지점에서 상기 제1 축 투명전극 패턴에 대해서 이격되게 불연속적으로 형성된 제2 축 투명전극 패턴을 구비하는 투명전극 패턴;
   상기 기판의 일면에 형성된 상기 투명전극 패턴을 덮으며, 상기 제1 축 투명전극 패턴과 상기 제2 축 투명전극 패턴의 교차 지점에서 제1 축 투명전극 패턴을 중심으로 이웃하는 상기 제2 축 투명전극 패턴의 일부가 각각 노출되게 비아 홀이 형성된 절연층;
   상기 비아 홀에 충전되고 상기 절연층의 일면에 형성되어 불연속으로 형성된 제2 축 투명전극 패턴을 연속되게 연결하는 금속나노와이어를 포함하는 투명 전도성 소재로 형성된 브리지;
   상기 절연층 위에 형성되며, 상기 브리지를 구비하는 금속나노와이어와 감광성 물질을 포함하는 코팅 전도막;을 포함하며,
   상기 코팅 전도막은 노광 및 세척에 의해 노광된 영역과 비노광된 영역으로 형성되며, 상기 노광된 영역과 상기 비노광된 영역 간에 전기전도도 차이를 발생시켜 상대적으로 전기전도도가 높은 상기 비노광된 영역을 상기 브리지로 사용하는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 브리지는,
   상기 제1 축 투명전극 패턴과 상기 제2 축 투명전극 패턴의 교차 지점에서 상기 제1 축 투명전극 패턴을 중심으로 이웃하는 상기 제2 축 투명전극 패턴의 일부가 각각 노출되게 형성된 한 쌍의 비아 홀에 각각 충전된 한 쌍의 교각;
   상기 절연층의 일면에 형성되며 상기 한 쌍의 교각을 연결하는 브리지 패턴;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조.
3. 제2항에 있어서,
   상기 브리지 패턴은 폭이 30 내지 3,000㎛이고, 상기 비아 홀의 내경은 10 내지 3,000㎛인 것을 특징으로 하는 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조.
4. 제2항에 있어서,
   상기 브리지에 포함된 금속나노와이어는 직경이 5 내지 500nm이고, 길이가 1 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조.
5. 제4항에 있어서,
   상기 브리지에 포함된 금속나노와이어의 소재는 금, 은 또는 구리인 것을 특징으로 하는 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 투명전극 패턴은,
   ITO, ZnO, AZO, BZO, GZO, FTO를 포함한 투명 무기산화물 전도성 박막과, 은나노와이어, 금나노와이어 또는 구리나노와이어를 포함하는 전도성 박막과, 금속 소재의 그리드/메쉬 형태의 투명전극과, 전도성고분자와, 탄소나노튜브 또는 그래핀으로 형성한 것을 특징으로 하는 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조.
8. 기판의 일면에 복수의 행으로 제1 축 투명전극 패턴과, 상기 제1축 투명전극 패턴에 교차되게 복수의 열로 형성하되, 상기 제1 축 투명전극 패턴과 교차되는 지점에서 상기 제1 축 투명전극 패턴에 대해서 이격되게 불연속적으로 제2 축 투명전극 패턴을 구비하는 투명전극 패턴을 형성하는 투명전극 패턴 형성 단계;
   상기 기판의 일면에 형성된 상기 투명전극 패턴을 덮도록 절연층을 형성하는 절연층 형성 단계;
   상기 제1 축 투명전극 패턴과 상기 제2 축 투명전극 패턴의 교차 지점에서 제1 축 투명전극 패턴을 중심으로 이웃하는 상기 제2 축 투명전극 패턴의 일부가 각각 노출되게 상기 절연층에 비아 홀을 형성하는 비아 홀 형성 단계;
   상기 비아 홀에 충전되고 상기 절연층의 일면에 형성되어 불연속으로 형성된 제2 축 투명전극 패턴을 연속되게 연결하는 금속나노와이어를 포함하는 투명 전도성 소재로 브리지를 형성하는 브리지 형성 단계;를 포함하고,
   상기 브리지 형성 단계는,
   상기 절연층 위에 금속나노와이어와 감광성 물질을 포함하는 코팅층을 형성하는 단계;
   상기 브리지로 형성될 영역 이외의 상기 코팅층 부분을 노광하는 단계;
   노광된 상기 코팅층을 용매로 세척하여 노광된 영역과 비노광된 영역 간의 전기전도도 차이를 발생시켜 비노광된 영역을 브리지로 형성하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조의 제조 방법.
9. 삭제
10. 제8항에 있어서,
    상기 코팅층 형성 단계에서, 상기 코팅층은 슬릿 코팅, 스핀코팅, 딥코팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이 코팅, 롤 코팅 및 바코팅 중의 하나의 방식으로 형성성하는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널용 투명전극 패턴 구조의 제조 방법.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 기판;
    상기 기판의 일면에 형성되되, 제1 축과, 상기 제1 축에 교차하는 제2 축 방향으로 각각 전기적으로 연결되는 투명전극 패턴 구조;를 포함하며,
    상기 투명전극 패턴 구조는,
    상기 기판의 일면에 복수의 행으로 형성된 제1 축 투명전극 패턴과,
    상기 기판의 일면에 상기 제1축 투명전극 패턴에 교차되게 복수의 열로 형성되되, 상기 제1 축 투명전극 패턴과 교차되는 지점에서 상기 제1 축 투명전극 패턴에 대해서 이격되게 불연속적으로 형성된 제2 축 투명전극 패턴을 구비하는 투명전극 패턴;
    상기 기판의 일면에 형성된 상기 투명전극 패턴을 덮으며, 상기 제1 축 투명전극 패턴과 상기 제2 축 투명전극 패턴의 교차 지점에서 제1 축 투명전극 패턴을 중심으로 이웃하는 상기 제2 축 투명전극 패턴의 일부가 각각 노출되게 비아 홀이 형성된 절연층;
    상기 비아 홀에 충전되고 상기 절연층의 일면에 형성되어 불연속으로 형성된 제2 축 투명전극 패턴을 연속되게 연결하는 금속나노와이어를 포함하는 투명 전도성 소재로 형성된 브리지;
    상기 절연층 위에 형성되며, 상기 브리지를 구비하는 금속나노와이어와 감광성 물질을 포함하는 코팅 전도막;을 포함하며,
    상기 코팅 전도막은 노광 및 세척에 의해 노광된 영역과 비노광된 영역으로 형성되며, 상기 노광된 영역과 상기 비노광된 영역 간에 전기전도도 차이를 발생시켜 상대적으로 전기전도도가 높은 상기 비노광된 영역을 상기 브리지로 사용하는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널.

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