KR101683373B1 - 전도성 구조체 및 이의 제조방법 - Google Patents

전도성 구조체 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 출원은 전도성 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는, 투명 전도성층, 상기 투명 전도성층 상에 구비되고, 알루미늄을 포함하는 금속층, 및 상기 금속층 상에 구비된 알루미늄 산질화물층을 포함한다.

Description

전도성 구조체 및 이의 제조방법{CONDUCTIVE STRUCTURE BODY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 출원은 2014년 5월 12일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2014-0056765 호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 전도성 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 터치 스크린 패널은 신호의 검출 방식에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다. 즉, 직류 전압을 인가한 상태에서 압력에 의해 눌려진 위치를 전류 또는 전압 값의 변화를 통해 감지하는 저항막 방식(resistive type)과, 교류 전압을 인가한 상태에서 캐패시턴스 커플링(capacitance coupling)을 이용하는 정전 용량 방식(capacitive type)과, 자계를 인가한 상태에서 선택된 위치를 전압의 변화로서 감지하는 전자 유도 방식(electromagnetic type) 등이 있다.
터치 패널의 화면부에는 통상 투명 전극이 사용되고, 배선 전극으로 Ag과 같은 금속이 사용되었다. 최근 터치 패널의 화면의 대형화 요구가 커짐에 따라, 터치 패널의 크기가 동일한 경우 화면이 대형화되기 위하여는 상대적으로 베젤의 폭이 좁아지게 되었다. 따라서, 좁은 폭의 베젤 크기에 부합하는 화면부 전극 및 배선 전극의 개발이 요구되었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0054369호
본 명세서가 해결하려는 과제는, 전기 전도도가 우수하면서도 화학적 및 물리적으로 안정하고 미세 선폭의 구현이 가능한 전도성 구조체를 제공하는 것이다.
본 출원의 일 실시상태는, 투명 전도성층, 상기 투명 전도성층 상에 구비되고, 알루미늄을 포함하는 금속층, 및 상기 금속층 상에 구비된 알루미늄 산질화물층을 포함하는 전도성 구조체를 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 투명 전도성층을 준비하는 단계; 상기 투명 전도성층 상에 알루미늄을 포함하는 금속층을 형성하는 단계; 및 상기 금속층 상에 알루미늄 산질화물층을 형성하는 단계를 포함하는 상기 전도성 구조체의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 전도성 구조체를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는, 알루미늄을 포함하는 금속층 상에 알루미늄 산질화물층을 포함함으로써, 높은 내염수성의 특성을 나타낼 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는 전기 전도도가 우수하면서도 화학적 및 물리적으로 안정한 장점이 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는 디스플레이 장치와 같은 전자 소자에 적용하는 경우, 공정 환경에 따른 전도성 구조체의 전기 전도도의 하락을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는 미세 선폭의 구현이 가능하여 디스플레이 장치의 베젤 영역의 배선부에 적용이 가능하여 베젤 영역을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1a 및 1b는 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시상태로서, 실시예 1의 염수(NaCl) 분무 전후의 사진을 나타낸 도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시상태로서, 비교예 1의 염수(NaCl) 분무 전후의 사진을 나타낸 도이다.
도 4는 본 출원의 일 실시상태로서, 비교예 2의 염수(NaCl) 분무 전후의 사진을 나타낸 도이다.
도 5는 본 출원의 일 실시상태로서, 비교예 3의 염수(NaCl) 분무 전후의 사진을 나타낸 도이다.
도 6은 본 출원의 일 실시상태로서, 비교예 4의 염수(NaCl) 분무 전후의 사진을 나타낸 도이다.
도 7은 본 출원의 일 실시상태로서, 비교예 5의 염수(NaCl) 분무 전후의 사진을 나타낸 도이다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 본 출원을 보다 상세히 설명한다.
본 명세서에서, 디스플레이 장치란 TV나 컴퓨터용 모니터 등을 통틀어 일컫는 말로서, 화상을 형성하는 디스플레이 소자 및 디스플레이 소자를 지지하는 케이스를 포함한다.
상기 디스플레이 소자로는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 전기영동 디스플레이 (Electrophoretic display) 및 음극선관(Cathode-Ray Tube, CRT), OLED 디스플레이 등을 예로 들 수 있다. 디스플레이 소자에는 화상 구현을 위한 RGB 화소 패턴 및 추가적인 광학 필터가 구비되어 있을 수 있다.
한편, 디스플레이 장치와 관련하여, 스마트 폰 및 태블릿 PC, IPTV 등의 보급이 가속화됨에 따라 키보드나 리모컨 등 별도의 입력 장치 없이 사람의 손이 직접 입력 장치가 되는 터치 기능에 대한 필요성이 점점 커지고 있다. 또한, 특정 포인트 인식뿐만 아니라 필기가 가능한 다중 인식(multi-touch) 기능도 요구되고 있다.
현재, 상용화된 대부분의 터치 스크린 패널(TSP, touch screen panel)은 투명 전도성 ITO 박막을 기반으로 하고 있으나, 대면적 터치 스크린 패널 적용시 ITO 투명 전극 자체의 비교적 높은 면저항(최저 150 Ω/□, Nitto denko 社 ELECRYSTA 제품)으로 인한 RC 지연 때문에 터치 인식 속도가 느려지게 되고, 이를 극복하기 위한 추가적인 보상 칩(chip)을 도입해야 하는 등의 문제점이 있다.
또한, 현재 터치 스크린 패널을 제조하는 데에 있어서 ITO 투명전극이 주로 사용되고 있다. 통상적으로, 터치 스크린 패널의 화면부의 경우에는 ITO 투명전극이 사용되며, 배선부의 경우에는 상대적으로 저항이 작은 Ag, Cu 등의 금속이 사용되고 있는데, 최근 내로우 베젤(narrow bezel)에 대한 요구가 커지면서 ITO 상 금속 증착필름에 대한 요구가 증대되고 있다.
상기 내로우 베젤은 제한된 모바일 기기의 크기에서 터치화면 대형화가 가능하며, 화면의 고해상도 경향에 따라서 채널수가 많아지면서 금속 배선폭은 점차 줄어들고 있는 추세와 관련이 있다.
종래의 방식은 100㎛/100㎛(선폭/선간격)의 배선을 Ag 페이스트를 스크린 인쇄를 하여 사용해왔으나, 내로우 베젤 요구에 따라서 30㎛/30㎛(선폭/선간격)을 구현하기 위해서는, 노광 에칭방식이 적용되어야 하며, 이는 ITO 필름에 배선 금속을 증착하고 이를 DFR(dry film resist) 라미네이션 후, 패턴을 노광 및 에칭하여 미세선폭을 구현하고 있다.
증착용 금속은 전도도가 우수한 Ag, Cu, Al 등이 주로 사용되고 있으나, 특히 Cu의 경우에는 산화 및 부식에 취약하여 산화 및 부식방지층의 역할을 하는 Ni 합금(Cu-Ni, Ni-Cr 등)을 적층하여 2층 이상의 구조를 취하고 있다.
이와 관련하여, 터치 스크린 패널에 대한 높은 고온고습 및 염수분무 신뢰도를 요구하고 있는 추세이며, 대부분의 금속에서 취약한 내염수성을 보이고 있는 바 이를 개선하는 것이 중요하다.
또한, 기존 제품에 사용되던 전극의 주요물질로는 Ag 계열 물질, Cu 계열 물질 등이 사용되고 있으나, Ag 계열 물질의 경우에는 ITO와의 취약한 밀착력을 극복하기 위해서 Mo 시드층(seed layer)을 사용하고 있고, Cu 계열 물질의 경우에는 취약한 내부식성 개선을 위하여 Ni 합금을 사용하고 있다. 그러나, 이들은 기본적으로 내염수성과 관련하여 상당히 취약한 특성을 보이고 있다.
이에 본 출원에서는 산화 및 염수분무에 상대적으로 강한 Al 계열 물질을 이용한 전극 구조를 구현하고자 하였고, 고온 다습에 대한 내구성 및 내염수성 특성 또한 높이고자 하였다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는, 투명 전도성층, 상기 투명 전도성층 상에 구비되고, 알루미늄을 포함하는 금속층, 및 상기 금속층 상에 구비된 알루미늄 산질화물층을 포함한다.
도 1a은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체의 적층 구조를 도시한 것이다. 구체적으로, 도 1a에 따르면, 상기 전도성 구조체는 투명 전도성층(100) 상에 순차적으로 금속층(200) 및 알루미늄 산질화물층(300)이 구비된다. 다만, 도 1a의 구조에 한정되지 않고, 추가의 층이 더 구비될 수 있다.
본 출원에 있어서, 연성회로기판(FPCB) 본딩(bonding), 에칭공정 등을 고려하였을 때, 상기 금속층 상에 구비되는 층이 알루미늄 산질화물층인 경우, 우수한 접속저항을 발휘할 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 알루미늄 산질화물층은 AlOxNy로 표시되는 알루미늄 산질화물을 포함하고, x는 0 초과 1.5 이하이며, y는 0.1 이상 1 이하이고, x는 알루미늄 산질화물에서의 산소 원자 함량비이며, y는 알루미늄 산질화물에서의 질소 원자 함량비일 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 알루미늄 산질화물의 x는 0.01 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 알루미늄 산질화물의 산소 원자 함량비가 0 초과 또는 0.01 이상인 경우 상기 전도성 구조체의 내부식성을 크게 향상시킬 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 알루미늄 산질화물층은 상기 AlOxNy로 표시되는 알루미늄 산질화믈을 주성분으로 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 산질화물층은 상기 금속층의 물리적 손상 또는 화학적 손상을 방지할 수 있다. 구체적으로, 상기 알루미늄 산질화물층은 상기 전도성 구조체의 최외각에 구비되어, 상기 금속층의 부식을 방지하여 상기 전도성 구조체의 전기 전도도의 저하를 방지할 수 있다.
상기 전도성 구조체를 디스플레이 장치 등의 전자 소자에 적용하는 경우, 상기 전도성 구조체는 고온 다습한 공정 환경에 노출될 수 있는 바, 이와 같은 환경에서 상기 알루미늄 산질화물층은 상기 전도성 구조체의 성능 저하를 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 출원에 있어서, 상기 알루미늄 산질화물층의 두께는 10nm 이상 100nm 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 출원에 있어서, 상기 알루미늄 산질화물층의 두께는 20nm 이상 60nm 이하일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원에 있어서, 상기 알루미늄 산질화물층의 두께가 상기 범위 이내인 경우 상기 금속층의 부식을 방지하는 효과가 우수하고, 균일한 선폭 및 두께로 패턴화 하기에 용이하다. 상기 알루미늄 산질화물층의 두께가 10nm 미만인 경우, 상기 금속층의 물리적, 화학적 손상을 충분하게 방지하리 못하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 산질화물층의 두께가 100nm 초과인 경우, 상기 알루미늄 산질화물층을 패턴화하기 곤란한 문제가 발생할 수 있다.
본 출원에 있어서, 85 ℃, 상대습도 85 %의 고온-고습 분위기에서 210시간 경과시, 상기 전도성 구조체의 면저항 증가율은 1 % 이하일 수 있다.
상기 고온-고습의 분위기는 상기 전도성 구조체의 습기에 대한 내구성을 측정하기 위한 것이며, 상기 고온 다습한 분위기에서 상기 알루미늄 산질화물층은 면저항 증가율이 1 % 를 초과하여 변화하는 것은 알루미늄 산질화물층의 성질이 크게 변화하여 금속층의 부식을 효과적으로 방지하지 못하는 것을 의미할 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 금속층은 상기 알루미늄 산질화물층과 물리적으로 접하여 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 금속층과 상기 알루미늄 산질화물층이 물리적으로 접하여 구비되는 경우, 고온의 환경에서 상기 금속층이 산화되는 것을 상기 알루미늄 산질화물층이 방지하여 금속층의 우수한 전기 전도도를 유지시킬 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 구조체는 기재를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 투명 전도성층은 상기 기재 상에 구비될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 투명 전도성층으로는 투명 전도성 산화물층이 사용될 수 있다. 상기 투명 전도성 산화물로는 인듐 산화물, 아연 산화물, 인듐주석 산화물, 인듐아연 산화물, 인듐아연주석 산화물 및 비결정성 투명 전도성 고분자 등을 사용할 수 있으며, 이들 중 1 종 또는 2종 이상이 함께 사용될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 투명 전도성층은 인듐주석산화물층일 수 있다.
본 명세서의 "투명"이란 가시광선의 투과율이 70 % 이상 또는 80 % 이상인 것을 의미한다.
상기 투명 전도성층의 두께는 15nm 이상 20nm 이하일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 투명 전도성층은 전술한 투명 전도성층용 재료를 이용하여 기재 상에 증착 공정 또는 인쇄 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 기재는 특별히 한정되지 않으며, 당 기술분야에 알려진 재료를 이용할 수 있다. 예컨대, 유리, 플라스틱 기재, 플라스틱 필름 등을 이용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재는 특별히 한정되지 않으며, 당 기술분야에 알려진 재료를 이용할 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재는 투명 기재이면 어느 것이든 무방하며, 예를 들어, 유리 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리아미드(PA)일 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 알루미늄을 포함하는 금속층은 당 기술분야에 알려진 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 증착(evaporation), 스퍼터링(sputtering), 습식 코팅, 증발, 전해 도금 또는 무전해 도금, 금속박의 라미네이션 등의 방법에 의하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 금속층을 인쇄방법에 의하여 형성할 수도 있다. 상기 금속층을 인쇄방법에 의하여 형성하는 경우, 금속을 포함하는 잉크 또는 페이스트를 이용할 수 있으며, 상기 페이스트는 금속 이외에, 바인더 수지, 용매, 글래스 프릿 등을 더 포함할 수도 있다.
상기 금속층의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.01㎛ 이상 30㎛ 이하인 것이 금속층의 전도도 및 패턴 형성 공정의 경제성 측면에서 보다 우수한 효과를 나타낼 수 있다. 상기 금속층을 구성하는 금속의 비저항값을 고려하여, 상기 금속층의 면저항값이 0.1 내지 100 Ω/□ 일 수 있고, 이러한 면저항값을 가질 수 있도록 금속층의 두께를 조절할 수 있다.
상기 알루미늄 산질화물층은 당 기술분야에 알려진 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 증착(evaporation), 스퍼터링(sputtering), 습식 코팅, 증발, 전해 도금 또는 무전해 도금, 금속박의 라미네이션 등의 방법에 의하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 알루미늄 산질화물층을 인쇄방법에 의하여 형성할 수도 있다. 상기 알루미늄 산질화물층을 인쇄방법에 의하여 형성하는 경우, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물 또는 알루미늄 산질화물을 포함하는 잉크 또는 페이스트를 이용할 수 있으며, 상기 페이스트는 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물 또는 알루미늄 산질화물 이외에, 바인더 수지, 용매, 글래스 프릿 등을 더 포함할 수도 있다.
본 출원에 있어서, 상기 금속층 및 알루미늄 산질화물층은 패턴화된 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속층은 1 이상의 전도성 라인을 포함하는 금속 패턴층일 수 있다. 구체적으로, 상기 금속 패턴층은 상기 패턴화된 금속층일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 알루미늄 산질화물층은 상기 전도성 라인의 적어도 일면 상에 구비되는 것일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속층이 금속 패턴층인 경우 상기 알루미늄 산질화물층은 상기 금속 패턴층의 전도성 라인 상에 구비될 수 있다. 보다 구제적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 알루미늄 산질화물층은 상기 금속 패턴층 상에 구비된 알루미늄 산질화물 패턴층일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속 패턴층 및 알루미늄 산질화물 패턴층은 규칙적 패턴 또는 불규칙적인 패턴을 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 금속 패턴층 및 알루미늄 산질화물 패턴층은 패터닝 과정을 통하여 상기 투명 전도성층 상에서 패턴을 형성하며 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 패턴은 삼각형, 사각형 등의 다각형, 원, 타원형 또는 무정형의 형태가 될 수 있다. 상기 삼각형은 정삼각형 또는 직각삼각형 등이 될 수 있고, 상기 사각형은 정사각형, 직사각형 또는 사다리꼴 등이 될 수 있다.
상기 규칙적인 패턴으로는 메쉬 패턴 등 당 기술분야의 패턴 형태가 사용될 수 있다. 상기 불규칙 패턴으로는 특별히 한정되지 않으나, 보로노이 다이어그램을 이루는 도형들의 경계선 형태일 수도 있다. 본 출원에서 불규칙 패턴을 사용하는 경우, 불규칙 패턴에 의하여 지향성이 있는 조명에 의한 반사광의 회절 패턴을 제거할 수도 있고, 상기 금속 질화물 패턴층에 의하여 빛의 산란에 의한 영향을 최소화할 수 있어 시인성에 있어서의 문제점을 최소화할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 알루미늄 산질화물층은 상기 전도성 라인이 상기 투명 전도성층에 인접하는 면의 반대면 상에 구비될 수 있다.
도 1b는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체를 패턴화한 경우의 적층 구조를 도시한 것이다. 구체적으로, 도 1b에 따르면, 상기 전도성 구조체는 투명 전도성층(100) 상에 순차적으로 패턴화된 금속층(210) 및 패턴화된 알루미늄 산질화물층(310)이 구비된다. 다만, 도 1b의 구조에 한정되지 않고, 추가의 층이 더 구비될 수 있다.
도 1b에서 a는 패턴층의 선폭을 의미하고, b는 패턴층의 인접하는 전도성 라인간의 선간격을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속 패턴층의 선폭은 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속 패턴층의 선폭은 0.1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하일 수 있고, 0.1 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 금속 패턴층의 선폭은 상기 전도성 구조체의 최종 용도에 따라 설계될 수 있다.
상기 선폭이 0.1 ㎛ 미만이면 패턴의 구현이 어려울 수 있고, 100 ㎛ 초과이면 폭이 좁은 베젤부에 적용하기에 어려움이 있다. 상기 선폭이 30 ㎛ 이하인 것이 폭이 좁은 베젤부에서 채널 수를 늘릴 수 있어서 화면의 대형화 및 고해상도화에 유리하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속 패턴층의 선폭은 상기 알루미늄 산질화물 패턴층의 선폭에 대하여 80 % 내지 120 % 일 수 있다. 상기 알루미늄 산질화물 패턴층의 선폭이 상기 금속 패턴층의 선폭과 동일하거나 그보다 큰 경우, 상기 금속 패턴층의 산화나 부식 방지의 효과를 높일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속 패턴층의 인접하는 전도성 라인간의 선간격은 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 선간격은 0.1 ㎛ 이상일 수 있고, 더욱 구체적으로 10 ㎛ 이상일 수 있으며, 더욱 더 구체적으로 20 ㎛ 이상일 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 선간격은 100 ㎛ 이하일 수 있으며, 더욱 구체적으로 30 ㎛ 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속 패턴층 및 상기 알루미늄 산질화물 패턴층은 미세 선폭의 패턴으로 구현될 수 있으므로, 좁은 베젤 영역 내에서 보다 많은 채널을 구현할 수 있는 장점이 있다.
즉, 본 출원에 있어서, 투명 전도성층 상에 알루미늄을 포함하는 금속층을 형성하고 상기 금속층을 패터닝하여 금속 패턴을 형성한 후, 상기 금속 패턴 상에 알루미늄 산질화물층을 형성할 수 있다. 또한, 본 출원에 있어서, 투명 전도성층 상에 알루미늄을 포함하는 금속층을 형성하고 상기 금속층 상에 알루미늄 산질화물층을 형성한 후, 상기 금속층과 상기 알루미늄 산질화물층을 동시에 패터닝하여 패턴화된 금속층과 패턴화된 알루미늄 산질화물층을 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 투명 전도성층과 상기 금속층 사이에 추가의 금속층을 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 추가의 금속층은 구리, 알루미늄, 네오디뮴, 몰리브덴, 티타늄, 및 니켈로 이루어진 군에서 선택되는 2 이상의 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 추가의 금속층은 Cu-Ni을 포함할 수 있다.
상기 추가의 금속층은 상기 전도성 구조체의 전기 전도도의 저하를 최소화하며, 상기 투명 전도성층과 상기 금속층 간의 부착력을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체의 예를 하기 도 1a에 예시하였다. 도 1a은 투명 전도성층, 금속층 및 알루미늄 산질화물층의 적층 순서를 예시하기 위한 것이며, 상기 금속층과 상기 알루미늄 산질화물층은 실제로 터치 스크린 패널 등의 베젤 전극 용도로 적용시 전면층이 아니라 패턴 형태일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 전도성 구조체는 면저항이 0.1 Ω/□ 이상 300 Ω/□ 이하일 수 있고, 구체적으로 0.1 Ω/□ 이상 100 Ω/□ 이하일 수 있으며, 더욱 구체적으로 0.1 Ω/□ 이상 50 Ω/□ 이하일 수 있고, 더욱 더 구체적으로 0.1 Ω/□ 이상 20 Ω/□ 이하일 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 구조체의 면저항은 0.1 Ω/□ 이상 1 Ω/□ 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 구조체의 면저항은 0.1 Ω/□ 이상 0.5 Ω/□ 이하일 수 있다.
상기 전도성 구조체의 면저항이 0.1 Ω/□ 이상 300 Ω/□ 이하이면 종래의 ITO 투명 전극을 대체할 수 있는 효과가 있다. 상기 전도성 구조체의 면저항이 0.1 Ω/□ 이상 100 Ω/□ 이하인 경우, 또는 0.1 Ω/□ 이상 50 Ω/□ 이하인 경우, 특히 0.1 Ω/□ 이상 20 Ω/□ 이하인 경우에는 종래 ITO 투명 전극 사용시보다 면저항이 상당히 낮기 때문에 신호 인가시 RC 지연이 짧아져 터치 인식 속도를 현저하게 개선할 수 있으며, 이를 바탕으로 10인치 이상 대면적 터치 스크린 적용이 용이하다는 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 구조체는 터치 패널 센서, 또는 디스플레이 장치의 베젤부에 적용되는 배선부의 전도성 라인 등에 적용할 수 있다. 최근 터치센서 모듈이 대형화되며, 베젤부의 폭이 좁아지는 경향이 있으므로, 보다 미세하고 전도도가 높은 전도성 패턴층이 필요한 실정이다. 그러므로, 상기 전도성 구조체의 면저항이 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 전도성 필름을 소자에 적용하는 경우, 우수한 효력을 발휘할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체의 제조방법은, 투명 전도성층을 준비하는 단계;
상기 투명 전도성층 상에 알루미늄을 포함하는 금속층을 형성하는 단계; 및 상기 금속층 상에 알루미늄 산질화물층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 출원에 있어서, 상기 투명 전도성층, 금속층, 알루미늄 산질화물층 등에 대한 내용은 전술한 바와 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 출원에 있어서, 상기 금속층과, 상기 알루미늄 산화물층 알루미늄 산질화물층을 각각 또는 동시에 패터닝하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 금속층 및 상기 알루미늄 산질화물층을 패턴화하는 방법은 당 기술분야에 알려져 있는 방법을 이용할 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 금속층의 패턴화를 위하여 포토레지스트 방법을 이용할 수 있다. 구체적으로, 상기 금속층 상에 포토레지스트 패턴을 선택적 노광 및 현상에 의하여 형성하거나, 레지스트 패턴을 인쇄방법에 의하여 형성하고, 레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 레지스트 패턴에 의하여 도포되지 않은 금속층을 선택적으로 식각하는 방법을 이용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 제조방법에 있어서, 상기 금속층과 상기 알루미늄 산질화물층을 동시에 패터닝하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 제조방법에 있어서, 상기 동시에 패터닝하는 단계는 에칭액을 이용하여 일괄 에칭하는 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 제조방법에 있어서, 상기 금속층 및 알루미늄 산질화물층은 알루미늄 에천트를 이용하여 식각을 할 수 있으므로, 상기 금속층 및 상기 알루미늄 산질화물층을 일괄 에칭할 수 있는 장점 또한 가지고 있다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자를 제공한다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전자 소자는 터치 패널, 발광 유리, 발광 소자, 태양 전지 또는 트랜지스터일 수 있다.
상기 터치 패널, 발광 유리, 발광 소자, 태양 전지 및 트랜지스터는 당업계에 일반적으로 알려져 있는 것일 수 있으며, 전극을 본 명세서의 투명전극으로 사용한 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는, 전도성 구조체를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 구조체는 베젤 영역의 배선부일 수 있다.
본 명세서에서, 디스플레이 장치란 TV나 컴퓨터용 모니터 등을 통틀어 일컫는 말로서, 화상을 형성하는 디스플레이 소자 및 디스플레이 소자를 지지하는 케이스를 포함한다.
본 출원의 하나의 실시상태는 상기 전도성 구조체를 포함하는 터치 스크린 패널을 제공한다. 예컨대, 정전용량식 터치 스크린 패널에 있어서, 상기 본 출원의 하나의 실시상태에 다른 전도성 구조체는 터치 감응식 전극 기판으로 사용될 수 있다. 특히, 상기 전도성 구조체는 터치 스크린 패널에 있어서, 베젤 전극 등과 같은 배선부에 적용되는 것이 보다 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 하나의 실시상태에 따른 터치 스크린 패널은 전술한 전도성 구조체 이외에 추가의 구조체를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 2개의 구조체가 서로 같은 방향으로 배치될 수도 있으며, 2개의 구조체가 서로 반대 방향으로 배치될 수도 있다. 2개 이상의 구조체가 포함되는 경우 이들 사이에는 절연층이 구비될 수 있다. 이 때 절연층은 점착층의 기능이 추가로 부여될 수도 있다.
본 출원의 하나의 실시상태에 따른 터치 스크린 패널은 하부 기재; 상부 기재; 및 상기 하부 기재의 상부 기재에 접하는 면 및 상기 상부 기재의 하부 기재에 접하는 면 중 어느 한 면 또는 양면에 구비된 전극층을 포함할 수 있다. 상기 전극층은 각각 X축 위치 검출 및 Y축 위치 검출 기능을 할 수 있다.
이 때, 상기 하부 기재 및 상기 하부 기재의 상부 기재에 접하는 면에 구비된 전극층; 및 상기 상부 기재 및 상기 상부 기재의 하부 기재에 접하는 면에 구비된 전극층 중 하나 또는 두 개 모두가 전술한 본 출원의 하나의 실시상태에 따른 전도성 구조체일 수 있다.
상기 상부 기재와 상기 하부 기재 모두의 일면에 전극층이 구비되어 ２층의 전극층이 형성되는 경우, 상기 전극층의 간격을 일정하기 유지하고 접속이 일어나지 않도록 상기 하부 기재와 상부 기재 사이에 절연층 또는 스페이서가 구비될 수 있다. 상기 절연층은 점착제 또는 UV 혹은 열 경화성 수지를 포함할 수 있다. 상기 터치 스크린 패널은 전술한 전도성 구조체 중의 전도성층의 패턴과 연결된 접지부를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 접지부는 상기 기재의 전도성층의 패턴이 형성된 면의 가장자리부에 형성될 수 있다. 또한，상기 전도성 구조체를 포함하는 적층재의 적어도 일면에는 반사 방지 필름, 편광 필름 및 내지문 필름 중 적어도 하나가 구비될 수 있다. 설계사양에 따라 전술한 기능성 필름 이외에 다른 종류의 기능성 필름을 더 포함할 수도 있다. 상기와 같은 터치 스크린 패널은 OLED 디스플레이 패널(OLED Display Panel), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD) 및 음극선관(Cathode-Ray Tube, CRT), PDP와 같은 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
이하 실시예, 비교예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예, 비교예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 >
< 실시예 1>
결정질 ITO 기재 상에 Al 단일 타겟(target)을 이용하여 직류 전원 스퍼터링(DC sputtering) 방법에 의하여 금속층으로 두께 80nm인 Al층을 형성하고, Al 금속 타겟(target)을 직류 스퍼터링(Direct current sputtering: DC sputtering) 방법으로 증착하면서 N2 반응성 기체 투입을 통해서 두께 50nm인 AlOxNy(0 < x < 1.5, 0.1 ≤≤ y <1)를 포함하는 알루미늄 산질화물층을 형성하여 전도성 구조체를 제조하였다.
< 비교예 1>
결정질 ITO 기재 상에 Al 단일 타겟(target)을 이용하여 직류 전원 스퍼터링(DC sputtering) 방법에 의하여 금속층으로 두께 80nm인 Al층을 형성하여 전도성 구조체를 제조하였다.
< 비교예 2>
결정질 ITO 기재 상에 Cu 단일 타겟(target)을 이용하여 직류 전원 스퍼터링(DC sputtering) 방법에 의하여 금속층으로 두께 60nm인 Cu층을 형성하여 전도성 구조체를 제조하였다.
< 비교예 3>
결정질 ITO 기재 상에 Cu 단일 타겟(target)을 이용하여 직류 전원 스퍼터링(DC sputtering) 방법에 의하여 금속층으로 두께 60nm인 Cu층을 형성하고, Cu 금속 타겟(target)을 직류 스퍼터링(Direct current sputtering: DC sputtering) 방법으로 증착하면서 O2 반응성 기체 투입을 통해서 두께 35nm인 CuOx (0 < x ≤≤ 1)를 포함하는 암색화층을 형성하여 전도성 구조체를 제조하였다.
< 비교예 4>
결정질 ITO 기재 상에 Cu 단일 타겟(target)을 이용하여 직류 전원 스퍼터링(DC sputtering) 방법에 의하여 금속층으로 두께 150nm인 Cu층을 형성한 후 Cu-Ni(55 : 45 wt%)의 타겟을 가지고 DC 스퍼터링(sputtering) 방법을 통하여 30nm의 층을 추가적으로 형성하였다.
< 비교예 5>
결정질 ITO 기재 상에 Mo 단일 타겟(target)을 이용하여 직류 전원 스퍼터링(DC sputtering) 방법에 의하여 금속층으로 두께 15nm인 Mo 시드층(seed layer)을 형성한 후 Ag의 타겟을 가지고 DC 스퍼터링(sputtering) 방법을 통하여 100nm의 층을 추가적으로 형성하였다.
< 실험예 1>
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 전도성 구조체를 고온-고습 조건(85℃, 85%RH)에서 210시간 유지 후 전도성 구조체의 면저항의 증가율을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
상기 면저항 증가율은 {(210시간 유지 후 전도성 구조체의 면저항 - 초기 전도성 구조체의 면저항)/초기 전도성 구조체의 면저항}×100 으로 구할 수 있다.
면저항(Ω/□) 면저항 증가율(%)
초기 210시간 유지 후
실시예 1 0.52 0.50 -3.85
비교예 1 0.87 0.88 1.15
비교예 2 0.24 0.32 33.3
비교예 3 0.37 0.39 5.41
<실험예 2>
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 5의 전도성 구조체에, 35℃, 5% NaCl 염수를 분무하였고, 24시간 경과 후 표면상태를 평가하였으며, 그 결과를 하기 도 2 내지 7에 나타내었다.
상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는, 알루미늄을 포함하는 금속층 상에 알루미늄 산질화물층을 포함함으로써, 높은 내염수성의 특성을 나타낼 수 있는 특징이 있다.
100: 투명 전도성층
200: 금속층
210: 패턴화된 금속층
300: 알루미늄 산질화물층
310: 패턴화된 알루미늄 산질화물층

Claims (17)

  1. 투명 전도성층,
    상기 투명 전도성층 상에 구비되고, 알루미늄을 포함하는 금속층, 및
    상기 금속층 상에 구비된 알루미늄 산질화물층을 포함하고,
    85 ℃, 상대습도 85 %의 고온-고습 분위기에서 210시간 경과시, 면저항 증가율은 1 % 이하인 것인 전도성 구조체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 알루미늄 산질화물층은 AlOxNy로 표시되는 알루미늄 산질화물을 포함하고,
    x는 0 초과 1.5 이하이며, y는 0.1 이상 1 이하이고,
    x는 알루미늄 산질화물에서의 산소 원자 함량비이며, y는 알루미늄 산질화물에서의 질소 원자 함량비인 것인 전도성 구조체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 알루미늄 산질화물층의 두께는 10nm 이상 100nm 이하인 것인 전도성 구조체.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 전도성층은 인듐 산화물, 아연 산화물, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물 및 투명 전도성 고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 전도성 구조체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 전도성층의 두께는 15nm 이상 20nm 이하인 것인 전도성 구조체.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속층의 두께는 0.01㎛ 이상 30㎛ 이하인 것이 전도성 구조체.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속층은 1 이상의 전도성 라인을 포함하는 금속 패턴층인 것인 전도성 구조체.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 알루미늄 산질화물층은 상기 전도성 라인의 적어도 일면 상에 구비되는 것인 전도성 구조체.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 금속 패턴층의 선폭은 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것인 전도성 구조체.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 금속 패턴층의 인접하는 전도성 라인간의 선간격은 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것인 전도성 구조체.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 구조체의 면저항은 0.1 Ω/□ 이상 300 Ω/□ 이하인 것인 전도성 구조체.
  13. 투명 전도성층을 준비하는 단계;
    상기 투명 전도성층 상에 알루미늄을 포함하는 금속층을 형성하는 단계; 및
    상기 금속층 상에 알루미늄 산질화물층을 형성하는 단계를 포함하는
    청구항 1 내지 3 및 5 내지 12 중 어느 한 항에 따른 전도성 구조체의 제조방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 금속층과 상기 알루미늄 산질화물층을 각각 또는 동시에 패터닝하는 단계를 더 포함하는 것인 전도성 구조체의 제조방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 패터닝하는 단계는 에칭액을 이용하여 상기 금속층과 상기 알루미늄 산질화물층을 일괄 에칭하는 것인 전도성 구조체의 제조방법.
  16. 청구항 1 내지 3 및 5 내지 12 중 어느 한 항에 따른 전도성 구조체를 포함하는 디스플레이 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 전도성 구조체는 베젤 영역의 배선부인 것인 디스플레이 장치.
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