KR101641144B1 - 터치패널용 투명 전극 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치패널용 투명 전극 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치패널의 감지 전극 및 배선 전극의 제조 공정을 단순화시킨 터치패널용 투명 전극 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명에서는 상대적으로 작은 선폭의 감지 전극과 큰 선폭을 갖는 배선 전극을 1회적 공정에 의하여 간단하게 제작할 수 있는 터치패널용 투명 전극 제조 방법을 제공하고자 한다. 이를 위해 본 발명에서는 위상 마스크를 이용하여, 위상 마스크의 돌출된 패턴 부분과 함몰된 패턴 부분이 만나는 경계부에 대한 패터닝을 수행하되, 위상 마스크 상부에 광투과 조절층을 위치시켜 투과도 조절을 통해 선폭을 조절하도록 구성된다.

Description

터치패널용 투명 전극 제조 방법 {Method for manufacturing tranparent extrode for touch panel}
본 발명은 터치패널용 투명 전극 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치패널의 감지 전극 및 배선 전극의 제조 공정을 단순화시킨 터치패널용 투명 전극 제조 방법에 관한 것이다.
정보화 시대에 발맞추어 스마트폰과 같은 휴대용 디바이스에 대한 기술이 발전함에 따라, 이러한 휴대용 디바이스에서 각종 전기적 신호정보를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전하고 있다.
특히, 이러한 디스플레이 장치에 손이나 펜으로 입력을 제공하기 위한 기술들이 다양하게 개발되고 있으며, 이 중, 디스플레이 패널 내에 입력을 감지하기 위한 터치 패널 기술이 이용되고 있다.
이와 관련, 터치 패널에는 입력 장치의 위치를 감지하는 활성 영역(또는 유효 영역)과 이 활성 영역의 외곽에 위치하는 비활성 영역(또는 더미영역)이 정의된다. 활성 영역에는 전기적으로 연결된 복수개의 감지 전극이 형성되고, 비활성 영역에는 복수개의 감지전극에 연결되는 배선 및 이 배선을 외부 회로에 연결하는 인쇄 회로 기판 등이 위치할 수 있다.
이러한 터치 패널과 관련하여, 공개 특허 2013-0116583호에서는 모든 배선 전극이 비활성 영역에 존재하는 터치 패널을 개시하고 있다.
도 1은 활성 영역(A)과 비활성 영역(B)을 포함하는 종래의 터치 패널의 구조를 도시하고 있는 것으로, 터치 패널을 구성하는 복수개의 모든 배선 전극이 비활성 영역에 존재하는 터치 패널 사례를 나타내고 있다.
그러나, 이와 같이 배선 전극이 위치하는 터치 패널의 경우, 외부의 비활성 영역(B)이 커지면 터치 패널이 구성되는 디스플레이 제품의 테두리가 커지기 때문에, 결과적으로 디스플레이 화면 대비 해당 제품의 외형 크기를 증가시키는 문제점을 갖게 된다. 최근, 스마트폰에서는 이러한 비활성 영역(B)의 크기를 최소화시켜 디스플레이 영역의 면적을 극대화시키는 것이 중요한 요소 중 하나이기 때문에, 이에 부합할 수 있도록 터치패널을 양산화하는 공정이 요구된다.
이와 관련, 종래의 터치 패널용 감지 전극 및 배선 전극의 경우, 크롬-유리 재질의 포토 마스크를 이용한 노광 공정을 이용해서 주로 제작되는데, 이와 같은 포토 마스크의 경우, 2~3㎛ 내외가 패턴 해상도의 한계로 알려져 있다. 그러나 ITO가 아닌 금속 재질의 전극으로 터치 패널을 제작할 경우, 2~3㎛ 크기의 전극 선폭도 시인성에 문제를 일으키기 때문에 1㎛ 이하의 나노 패턴을 접목시키면 터치 패널의 품질을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
다만, 비활성 영역에 주로 배치되는 배선 전극의 경우, 전기 전도성이 중요하기 때문에, 마이크로 패턴으로 제작함이 바람직하다. 따라서, 상대적으로 선폭이 작은 패턴의 감지 전극과 상대적으로 큰 선폭의 패턴으로 이루어진 배선 전극을 1회적인 공정으로 동시에 제작할 수 있는 공정이 요구된다.
한편, 나노 패턴을 노광공정으로 제작하는데 가장 일반적으로 활용되는 공정은 전자빔을 이용한 노광 공정인데, 전자빔은 공정 장비 및 재료의 가격이 비싸고, 공정 시간이 길기 때문에 터치 패널의 양산 공정에는 적합하지 않은 문제점이 있기 때문에 값싸게 나노 패턴을 제작할 수 있는 공정 개발이 필요하다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는 상대적으로 작은 선폭의 감지 전극과 큰 선폭을 갖는 배선 전극을 1회적 공정에 의하여 간단하게 제작할 수 있는 터치패널용 투명 전극 제조 방법을 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 양각 패턴과 음각 패턴에 의한 다수의 에지들을 갖는 투명한 위상 마스크로서, 상기 에지들 중 적어도 하나의 에지는 다른 에지에서의 광투과도와 상이하도록 구성된 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 제작하는 단계; 기판 상에 감광제를 도포하는 단계; 상기 기판 상에 상기 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 위치시키고 포토리소그래피 공정을 수행하여, 상기 에지 영역에 대한 감광제 패턴을 형성하되, 상기 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크에 의하여 에지 영역 별로 투과되는 광량을 조절하여, 상대적으로 큰 선폭의 제1패턴영역 및 상대적으로 작은 선폭의 제2패턴영역을 갖도록 감광제 패턴을 형성하는 단계; 상기 감광제 패턴이 형성된 기판을 이용하여, 상기 제1패턴영역에 대응되는 배선 전극 패턴 및 상기 제2패턴영역에 대응되는 감지 전극 패턴을 포함하는 터치패널용 투명 전극 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 감광제 패턴 형성 단계에서는, 상기 위상 마스크의 에지 영역에서만 감광제 패턴이 형성되도록 노광량을 조절하는 것을 특징으로 하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 제작하는 단계에서는, 상기 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크는 위상 마스크 상의 일부 영역에만 반투명층을 형성하는 것을 특징으로 하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 감광제 패턴을 형성하는 단계에서는, 상기 반투명층에 의하여 투과되는 광량을 조절하여, 상기 반투명층이 위치한 영역의 위상 마스크 하부에는 상대적으로 큰 선폭의 제1패턴영역이 형성되고, 상기 반투명층이 위치하지 않은 영역의 위상 마스크 하부에는 상대적으로 작은 선폭의 제2패턴영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 제작하는 단계에서는, 상기 배선 전극 패턴의 형상에 따라 반투명층의 형상을 결정하고, 결정된 형상의 반투명층을 상기 위상 마스크에 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 제작하는 단계에서는, 광투과도가 상이하도록 설정된 에지에서는, 양각 패턴과 음각 패턴에 의한 에지의 높이가 다른 에지와는 상이하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 위상 마스크는 유리, 석영, PDMS, PU 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 반투명층은 20 내지 90%의 투과도 범위에서 선택된 투과도를 갖는 반투명층인 것을 특징으로 하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 터치패널용 투명 전극 패턴에 전극 물질을 충진하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법을 제공한다.
첫째, 본 발명에 따른 터치패널용 투명 전극 제조 방법에서는 한 번의 노광 공정으로 감지 전극으로 활용 가능한 나노 패턴과 배선 전극으로 활용 가능한 마이크로 패턴을 동시에 구현할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따르면, 상대적으로 시인성이 중요한 감지 전극은 나노 패턴으로 구현하고, 전기적인 특성이 중요시 되는 배선 전극은 마이크로 패턴으로 구현함으로써, 터치 패널용 투명 전극의 시인성과 전기적인 특성을 동시에 만족할 수 있는 전극 필름을 제작할 수 있다.
셋째, 본 발명에 따른 터치패널용 투명 전극 제조 방법에서는 한 번의 노광 공정으로 감지 전극과 배선 전극을 동시에 구현할 수 있기 때문에 터치 패널 제조 공정을 단순화할 수 있고, 전극 필름의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 활성영역과 비활성 영역을 갖는 종래의 터치 패널 구조를 도시한 것이고,
도 2는 위상 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 개념적으로 도시한 것이고,
도 3은 광투과도 조절층을 포함하는 위상 마스크에 의하여 포토리소그래피 공정을 수행하는 예를 도시한 것이고,
도 4는 광투과도 조절층의 포함 여부에 따라 서로 다른 선폭의 미세 패턴이 형성된 예를 도시한 것이고,
도 5는 광투과도 조절층을 포함하는 위상 마스크에 의하여 포토리소그래피 공정을 수행하는 또 다른 예이고, 도 6은 도 5의 예에 따라 제작된 패턴의 예를 도시한 것이고,
도 7은 서로 다른 높이를 갖는 에지 영역을 갖는 위상 마스크에 의하여 포토리소그래피 공정을 수행하는 본 발명의 또 다른 구현예를 도시한 것이고,
도 8은 도 7에 따른 포토리소그래피 공정에 의하여 제작된 미세 패턴의 예를 도시한 것이고,
도 9는 포지티브 감광제를 이용한 터치패널용 투명 전극 제조 공정의 일 실시예를 도시한 것이고,
도 10은 네거티브 감광제를 이용한 터치패널용 투명 전극 제조 공정의 일 실시예를 도시한 것이고,
도 11은 본 발명에 따른 터치패널용 투명 전극 제조 방법에 의하여 제작된 터치패널용 투명 전극 패턴 구조를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 터치패널용 투명 전극 제조 방법은 나노 패턴을 이용하여 투명 전극의 특성을 향상시킬 수 있으며, 서로 다른 선폭을 갖는 터치 패널의 감지 전극 및 배선 전극의 제조 공정을 단순화시키는 것에 특징이 있다.
이를 위해 본 발명의 바람직한 일 구현예에서는 위상 마스크를 이용하여, 위상 마스크의 돌출된 패턴 부분과 함몰된 패턴 부분이 만나는 경계부에 대한 패터닝을 수행하되, 위상 마스크 상부에 광투과 조절층을 위치시켜 투과도 조절을 통해 선폭을 조절하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 또 다른 구현예에서는 위상 마스크의 함몰된 패턴 부분의 높이를 상이하게 형성함으로써, 투과되는 빛의 강도를 조절하여 선폭을 조절하는 것에 특징이 있다.
따라서, 본 발명에서는 구현하고자 하는 미세 패턴의 선폭에 따라 선택적으로 광투과도를 조절할 수 있는 위상 마스크를 제작하고, 제작된 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 이용하여 영역 별로 투과되는 빛의 강도를 선택적으로 조절함으로써 1회의 포토리소그래피 공정을 통해 서로 다른 선폭을 갖는 감지 전극 및 배선 전극을 간단하게 구현할 수 있는 것에 특징이 있다.
본 명세서에서는 일반적인 포토리소그래피 공정을 통해 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 이용하여 기판 상에 미세 패턴들을 형성하는 공정을 예시하고 있으나, 본 발명은 예시된 공정에 한정되어 해석되어서는 않되며, 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 이용하여 서로 다른 선폭의 패턴들을 구현할 수 있는 다양한 공정들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 터치패널용 투명 전극 제조 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 위상 마스크를 이용한 나노 패턴 제작용 포토리소그래피 공정을 나타내는 것이다.
위상 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정은, 일반적으로 터치 패널용 전극 제작에 사용되는 공정 장비 및 재료를 이용하기 때문에 양산 공정에 적용하기가 용이하다. 이러한 위상 마스크를 이용해서 나노 패턴이 제작되는 원리를 설명하면, 하부 기판(10) 위에 도포된 포지티브(Positive) 또는 네거티브(Negative) 감광제(20)를 반응시키기 위해 조사된 자외선이 투명 몰드를 투과하는 과정에서 위상 마스크(Phase Mask, 30) 하단의 표면에서 양각으로 돌출된 패턴 부분과 음각으로 함몰된 패턴이 만나는 에지 부분에서, 광의 강도(Intensity)가 낮게 되는 현상이 발생하는데, 이와 같은 현상으로 인해 패턴 에지 부분의 하부 영역에 존재하는 감광제는 다른 영역에 비해서 상대적으로 적은 양의 빛이 조사되게 된다.
이와 같은 방식으로 자외선을 조사시킨 감광제를 현상액에 넣게 되면, 포지티브 감광제의 경우에는 자외선 조사량이 상대적으로 적은 위상 마스크 패턴 경계부의 감광제(20a)만 잔류하게 되어, 도 2의 하단 좌측에 나타낸 바와 같이 양각 패턴이 구현된다. 즉, 포지티브 감광제를 이용하고 노광량을 충분히 증가시킬 경우, 광의 강도가 낮아지는 마스크 에지 부분을 제외하고는 감광제가 모두 제거되며, 마스크 에지 부분에서만 극미세 선폭의 패턴을 얻을 수 있게 된다.
또한, 네거티브 감광제의 경우에는 도 2의 하단 우측에 나타난 바와 같이 에지 부분을 제외한 영역에서는 감광제(20b)가 잔류하게 되고, 음각 패턴이 구현된다.
이와 같은 방식의 노광 공정을 이용하여 위상 마스크 패턴의 에지 영역에 나노미터 크기를 갖는 패턴을 구현할 수 있다.
특히, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 위상 마스크의 상부에 선택적으로 광투과도 조절층을 부착하거나, 위상 마스크 내부의 패턴의 높이를 조절하면 구현되는 패턴의 선폭을 자유롭게 조절하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 선택적 광투과도 조절 방식을 통해 한 번의 노광 공정으로 나노 및 마이크로 패턴을 동시에 구현할 수 있게 된다. 제작된 나노 패턴은 상대적으로 광투과도가 중요시되는 감지 전극으로, 마이크로 패턴은 상대적으로 전기적인 특성이 중요시되는 배선 전극으로 각각 활용함으로써, 터치 패널용 투명 전극 필름의 특성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따라 터치패널용 투명 전극 제조하기 위한 포토리소그래피 공정을 도시하고 있는 것이다. 특히, 도 3에서는 광투과도 조절층을 갖는 위상마스크를 사용하여 포토리소그래피 공정을 수행하는 것을 예시하고 있다. 도 3에서는 설명의 편이를 위해서 포지티브 감광제의 경우를 예로 설명하였으나, 네거티브 감광제의 경우도 동일한 효과를 구현할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 구현예에서는 양각 패턴과 음각 패턴이 교번 형성된 투명한 위상 마스크의 일부 영역에 광투과도 조절층을 도포하여 제작된 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 이용한다.
이러한 광투과도 조절층을 갖는 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 이용했을 경우, 광투과도 조절층으로 기능하는 반투명층(50)이 위상 마스크(30)로 조사되는 자외선의 강도를 일차적으로 감쇄시키는 역할을 한다. 따라서, 상기 반투명층(50)은, 그 층이 놓여 있는 부분과 그렇지 않은 부분에 자외선의 강도 차이를 유발하여 결과적으로 위상 마스크(30)로 유입되는 자외선의 양을 조절하는 기능을 갖는다.
결과적으로, 반투명층(50)의 하부에 놓이게 되는 감광제 영역(B 영역)은 그렇지 않은 감광제 영역(A영역)에 비해 조사되는 빛의 강도값이 더 작게 되며, 이와 같은 특성으로 인해 B영역에서 구현되는 감광제 패턴(20d)의 선폭이 A영역에서 구현되는 감광제 패턴(20c)의 선폭보다 크게 된다.
선택적 광투과도 조절형 위상 마스크을 제작함에 있어서, 광투과도를 조절하기 위한 반투명층(50)은 위상 마스크(30) 상에 선택적으로 접착될 수 있으며, 바람직하게는 도 3에서와 같이, 반투명층(50)을 접착하기 위한 매개체로 투명 기판(40)을 위상 마스크(30)와 반투명층(50) 사이에 삽입할 수 있다.
이 때, 상기 투명 기판(40)의 소재로는 유리, 석영, PDMS, PU 등 위상 마스크로 사용 가능한 물질과 동일한 물질을 사용할 수 있으며, 투명 기판(40)에 부착되는 반투명층(50)은 감광제를 포함하는 고분자 재료, 금속, 금속산화물 등이 적용 가능하며 각 물질의 부착 두께를 조절하여 광투과도를 조절할 수 있다. 이와 같은 반투명층(50)을 부착하는 과정에서 포토리소그래피, 증착, 식각 등 통상적으로 알려진 방법에 의해 기판 하부의 B영역에 자외선이 조사되는 부분만 선택적으로 반투명하게 구현할 수 있다.
이 때, 본 구현예에 따른 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크의 경우, 마스크 상에 한 번의 노광 공정으로 제1패턴영역(B영역)과 제2패턴영역(A영역)에 선폭이 다른 패턴을 구현하는 공정에 적용하기 위하여, 반투명층의 광투과도 정도가 자외선 영역에서의 광투과도 값 기준으로 90% ~ 20% 범위 내에서 선택됨이 바람직하다. 광투과도 값 20% 이하의 값을 갖는 반투명층과 투명 기판의 조합을 해당 공정에 적용했을 경우, A영역과 B영역에서 자외선 조사량의 차이가 너무 크기 때문에 B영역에서 선폭이 큰 패턴이 구현되는 동안에 A영역에서는 선폭이 점점 작아지다가 결국에는 너무 미세해서 기판으로부터 이탈되어 패턴이 존재하지 못하는 문제점을 갖고, 90% 이상의 투과도를 갖는 반투명층은 투명층과의 광투과도 차이가 너무 미세해서 구현되는 선폭의 차이를 유발하기가 어렵기 때문이다.
도 4는 도 3에서 설명한 광투과도 조절층을 포함하는 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 이용한 공정 사례를 나타낸 것이다. 한 번의 포토리소그래피 공정을 이용하여 투명한 기판층의 하부(도 3의 A영역)에는 수백 ㎚ 크기의 패턴을, 반투명한 영역의 하부(도 3의 B영역)에는 2㎛ 내외의 크기를 갖는 패턴을 동시에 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
이러한 예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상대적으로 큰 선폭의 제1패턴영역 및 상대적으로 작은 선폭의 제2패턴영역을 갖도록 감광제 패턴을 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 또 다른 구현예로써, 광투과도 조절층을 갖는 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 이용하여 감지 전극의 형태를 변화시킬 수 있는 공정을 설명하고 있다. 설명의 편이를 위해서 포지티브 감광제의 경우를 예를 들어 설명을 하였으며, 네거티브 감광제의 경우도 동일한 효과를 구현할 수 있다.
도 3에서 설명한 바와 같이 반투명층은 그 층이 놓여 있는 부분과 그렇지 않은 부분에 자외선의 강도 차이를 유발하여 반투명층 하부에 놓이게 되는 영역에서 구현되는 감광제 패턴의 선폭이 투명한 기판의 하부에서 놓이는 감광제 패턴의 선폭보다 크게 된다.
이 때 구현되는 선폭은 자외선의 조사량에 반비례하는데, 도 4의 공정 예에서보다 자외선 조사량을 높이게 되면, 반투명층 및 투명한 기판의 하부의 두 영역 모두에서 선폭이 감소하게 되어 결국에는 반투명층 하부 영역에는 나노 패턴이 구현되고, 반투명층이 없는 투명한 기판 하부 영역에는 패턴이 없어지게 된다.
이와 같은 공정으로 인해 원하는 영역에서만 나노미터 크기를 갖는 감지전극 패턴을 구현할 수 있다. 이 때 구현되는 나노 패턴의 선폭은 위상 마스크로 유입되는 자외선 조사량 및 광투과도 조절층에 놓이는 반투명층의 광투과도를 조절하여 변화시킬 수 있다.
이 때, 제작하고자 하는 배선 전극 패턴의 형상에 따라 반투명층(50)의 형상을 도 5에서와 같이 가변적으로 구성할 수 있으며, 결정된 형상의 반투명층을 상기 위상 마스크(30) 상에 형성함으로써 패턴 형상을 조절할 수 있다.
이 때 구현되는 패턴은 위상마스크의 형태에 따라 도 6에 보여지는 것처럼 (a)선형 패턴 및 (b)메쉬 형태의 패턴 등 다양한 형태의 패턴으로 구현될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따라 기판 위 패턴의 선폭을 변화시킬 수 있는 또 다른 구현예를 도시하고 있다.
앞서, 도 3의 구현예의 경우, 패턴의 높이가 균일한 위상 마스크(30)를 사용하였으며, 이 경우 앞서 설명한 바와 같이 위상 마스크(30) 하단의 패턴 에지 영역에서 균일하게 미세 패턴이 구현된다. 이에 반해, 도 6에서는 양각 패턴과 음각 패턴에 의한 에지의 높이가 일부 영역에서는 상이하도록 구성된 위상 마스크(80)를 감광제(70)를 도포한 기판(60) 상에 배치시켜 포토리소그래피 공정을 수행하게 된다.
이 경우, 위상 마스크와 위상 마스크 패턴 사이의 공기층의 굴절률 차이의 변화로 인해, 위상 마스크(80) 내 패턴의 높이, 즉, 패턴의 양각으로 돌출된 부분과 음각으로 함몰된 부분이 이루는 에지의 높이가 상대적으로 높은 위상 마스크(80)의 하부에 놓이게 되는 감광제 영역(B 영역)은, 그렇지 않은 감광제 영역 (A영역)에 비해 조사되는 빛의 강도값이 더 작게 된다. 따라서, 이와 같은 특성을 통해, 도 3에서와 마찬가지로 B영역에서 구현되는 감광제 패턴(70b)의 선폭이 A영역에서 구현되는 감광제 패턴(70a)의 선폭보다 크게 된다.
도 8은 도 7에서 설명한 공정을 이용하여 실제로 패턴을 구현한 사례를 나타내고 있으며, 도 8(a)는 패턴 높이 2.0um를 갖는 위상 마스크 하부 영역 (도 6의 A영역)에서 구현된 패턴의 선폭을 나타내고 있으며, 도 8(b)는 패턴 높이 4.5um를 갖는 위상 마스크 하부 영역 (도 7의 B영역)에서 구현된 패턴의 선폭을 나타내고 있다. 이와 같이 단 한 번의 포토 리소그래피 공정으로 선폭 수백 나노미터의 크기를 갖는 나노 패턴과 2um 내외의 크기를 갖는 마이크로 패턴을 1회의 공정을 통해 동시에 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 9는 도 3에서 설명한 위상 마스크를 이용한 포토 리소그래피 공정으로 터치 패널용 투명 전극을 제작할 수 있는 공정을 개략적으로 나타난 것이다.
금속층 (Seed layer, 120)이 증착된 기판(110) 위에 포지티브 감광제(130)를 도포하고, 광투과도 조절층으로 기능하는 반투명층(160)이 형성된 위상 마스크(140)를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행하여(단계 (a)), 원하는 영역에 나노 패턴과 마이크로 패턴을 각각 형성시킨 감광제 패턴(130a, 130b)을 제작한다(단계 (b)). 다음으로 전기 도금 공정을 이용하여 금속 도금층(일반적으로 니켈 또는 니켈 합금이 이용됨)을 성장시킨 후(단계 (c)), 금속층이 증착된 기판을 도금층으로부터 분리해 내고, 도금층 표면에 구현된 나노 및 마이크로 패턴 내부에 잔류하고 있는 감광제를 제거시켜 투명전극 제조용 마스터 몰드(170)를 제작한다(단계 (d)). 이와 같이 제작된 마스터 몰드를 이용하여 양산용 복제 몰드 (도금 공정으로 제작) 또는 양산용 소프트 몰드 (자외선 성형 공정으로 제작)와 같은 성형용 몰드(180)를 제작한다(단계 (e)). 제작된 몰드를 통해 음각 형태의 패턴을 갖는 패턴 필름(190)을 제작하고(단계 (f)), 최종적으로 음각 패턴 내부에 전극용 물질(200a, 200b)을 충진하여 투명 전극용 패턴을 제작하게 된다(단계 (g)).
이 때 음각 패턴 내부로 충진할 수 있는 재료는 Ag, Cu, Al, Ni, Cr, Pt, W, Mo 등의 순수 물질 또는 화합물로 구성된 금속 재료와 인쇄 공정에 적용 가능한 페이스트 형태로 구성된 Ag, Al, Cu, Ag 나노 와이어, CNT(Carbone Nano Tube), 그래핀 등이 있으며, 음각 패턴 필름 내부에 전극 물질을 충진하는 방법에는 종래에 투명 전극 제조 공정에 널리 이용되는 인쇄, 증착 공정 등을 적용할 수 있다.
도 9에서 설명한 공정을 이용하여 투명 전극용 패턴을 제작함에 있어 도 3에서 설명한 투과도 조절층을 갖는 위상 마스크를 대신하여, 도 6에서 설명한 패턴 높이차를 갖는 위상 마스크를 이용해서도 동일한 형태의 투명 전극 패턴을 형성할 수 있다.
도 10은 도 3에서 설명한 위상 마스크를 이용한 포토 리소그래피 공정으로 터치 패널용 투명 전극을 제작할 수 있는 또 다른 공정으로써, 네거티브 감광제를 이용한 예에 대해 설명하고 있다.
도 10 도시된 바와 같이, 본 구현예에서는 네거티브 감광제를 이용하고 있으며, 이에 따라 기판(210) 위에 네거티브 감광제(230)를 도포하고, 위상 마스크(240)를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행하여(단계 (a)), 원하는 영역에 나노 패턴과 마이크로 패턴이 각각 형성된 감광제 패턴(230a, 230b)을 제작한다(단계 (b)). 다음으로 감광제 패턴 위에 원하는 재질의 금속(270a, 270b, 270c, 270d)을 증착한 후(단계 (c)), 감광제 패턴(230a, 230b)를 제거하여 최종적으로 투명 전극용 금속 패턴(270b, 270d)을 형성하게 된다(단계 (d)). 이 때 증착 공정에 적용 가능한 물질로는 Ag, Cu, Al, Ni, Cr, Pt, W, Mo, C 등의 순수 물질 또는 화합물을 이용할 수 있다.
도 10에서 설명한 공정을 이용하여 투명 전극용 패턴을 제작함에 있어 도 3에서 설명한 투과도 조절층을 갖는 위상 마스크를 대신하여 도 6에서 설명한 패턴 높이차를 갖는 위상 마스크를 이용해서도 동일한 형태의 투명 전극 패턴을 형성할 수 있음은 물론이다.
도 11에서는 이상에서 설명한 바와 같은 터치패널용 투명 전극 제조 방법에 따라 제작된 터치 패널용 투명 전극 패턴 구조의 예를 도시하고 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 구현예에 따라 제작된 터치 패널용 투명 전극 패턴의 경우, 서로 다른 선폭의 감지 전극과 배선 전극으로 구성된다. 이 중, 배선 전극은 터치 패널의 구성에 따라 도 1에서 나타낸 것과 같이 비활성 영역에 배치될 수도 있고, 활성 영역 내부에 감지 전극과 함께 위치할 수도 있다.
그러나, 배선 전극의 위치와는 무관하게, 본 발명에 따른 터치패널용 투명 전극 제조 방법에서는, 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크 구조를 이용하여, 한 번의 포토 리소그래피 공정으로 나노미터 크기를 갖는 감지 전극 패턴과 마이크로미터 크기를 갖는 배선 전극을 동시에 구현이 가능하다. 따라서, 도 11에서와 같이, 배선 전극이 놓이는 위치에 따라 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 제작하고, 이를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써 활성 영역 내에 감지전극과 배선전극이 위치하는 경우나 활성 영역과 비활성영역을 구분하여, 각각의 영역에 감지전극과 배선 전극을 각각 위치시키는 구조의 터치 패널용 투명 전극 패턴을 선택적으로 제조할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 요소들에 대한 수정 및 변경의 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 필수적인 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 특별한 상황들이나 재료에 대하여 많은 변경이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명으로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위 내에서 모든 실시 예들을 포함할 것이다.
10, 60: 기판
20, 70: 감광제
30, 80: 위상 마스크
40: 투명 기판
50: 반투명층
110, 210: 기판
120: 금속층
130, 230: 감광제
140, 240: 위상 마스크
150, 250: 투명 기판
160, 260: 반투명층
170: 마스터 몰드(도금층)
180: 성형용 몰드
190: 패턴 필름
200a, 200b, 270a, 270b, 270c, 270d: 전극 물질

Claims (9)

  1. 양각 패턴과 음각 패턴에 의한 다수의 에지들을 갖는 투명한 위상 마스크로서, 상기 에지들 중 적어도 하나의 에지는 다른 에지에서의 광투과도와 상이하도록 구성된 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 제작하는 단계;
    기판 상에 감광제를 도포하는 단계;
    상기 기판 상에 상기 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 위치시키고 포토리소그래피 공정을 수행하여, 상기 에지 영역에 대한 감광제 패턴을 형성하되, 상기 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크에 의하여 에지 영역 별로 투과되는 광량을 조절하여, 상대적으로 큰 선폭의 제1패턴영역 및 상대적으로 작은 선폭의 제2패턴영역을 동시에 갖도록 감광제 패턴을 형성하는 단계;
    상기 감광제 패턴이 형성된 기판을 이용하여, 상기 제1패턴영역에 대응되는 배선 전극 패턴 및 상기 제2패턴영역에 대응되는 감지 전극 패턴을 포함하는 터치패널용 투명 전극 패턴을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 제작하는 단계에서는,
    상기 제1패턴영역에서의 선폭이 상기 제2패턴영역에서의 선폭보다 크게 형성될 수 있도록 상기 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크 상의 일부 영역에만 반투명층이 형성되며,
    상기 배선 전극 패턴 및 상기 감지 전극 패턴은 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 감광제 패턴 형성 단계에서는,
    상기 위상 마스크의 에지 영역에서만 감광제 패턴이 형성되도록 노광량을 조절하는 것을 특징으로 하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 감광제 패턴을 형성하는 단계에서는,
    상기 반투명층에 의하여 투과되는 광량을 조절하여, 상기 반투명층이 위치한 영역의 위상 마스크 하부에는 상대적으로 큰 선폭의 제1패턴영역이 형성되고, 상기 반투명층이 위치하지 않은 영역의 위상 마스크 하부에는 상대적으로 작은 선폭의 제2패턴영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 제작하는 단계에서는,
    상기 배선 전극 패턴의 형상에 따라 반투명층의 형상을 결정하고, 결정된 형상의 반투명층을 상기 위상 마스크에 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 선택적 광투과도 조절형 위상 마스크를 제작하는 단계에서는,
    광투과도가 상이하도록 설정된 에지에서는, 양각 패턴과 음각 패턴에 의한 에지의 높이가 다른 에지와는 상이하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 위상 마스크는 유리, 석영, PDMS, PU 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 반투명층은 20 내지 90%의 투과도 범위에서 선택된 투과도를 갖는 반투명층인 것을 특징으로 하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치패널용 투명 전극 패턴에 전극 물질을 충진하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널용 투명 전극 제조 방법.

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