KR101878882B1 - 나노 메쉬 투명 전극과 이의 제조방법, 나노 메쉬 투명 전극을 포함하는 터치 스크린 및 디스플레이 장치 - Google Patents

나노 메쉬 투명 전극과 이의 제조방법, 나노 메쉬 투명 전극을 포함하는 터치 스크린 및 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 높은 전도도 및 투명도를 가지는 나노 메쉬 투명 전극과 이의 제조방법 및 나노 메쉬 투명 전극을 포함하는 터치 스크린과 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극은 기판 상에 형성된 투명 전도성 막; 및 상기 투명 전도성 막 상에 형성된 메쉬 금속 막;을 포함하고, 상기 메쉬 금속 막은 다수의 금속 패턴이 메쉬 형태로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

나노 메쉬 투명 전극과 이의 제조방법, 나노 메쉬 투명 전극을 포함하는 터치 스크린 및 디스플레이 장치{NANO MESH TYPE TRANSPARENT CONDUCTIVE ELECTRODE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, TOUCH SCREEN AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE NANO MESH TYPE TRANSPARENT CONDUCTIVE ELECTRODE}
본 발명은 투명 전극에 관한 것으로, 특히 높은 전도도 및 투명도를 가지는 나노 메쉬 투명 전극과 이의 제조방법 및 나노 메쉬 투명 전극을 포함하는 터치 스크린과 디스플레이 장치에 관한 것이다.
이동통신 단말기, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판 표시장치(Flat Panel Display apparatus)에 대한 요구가 증대되고 있다.
평판 표시장치로는 액정 디스플레이 장치(LCD: Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: Plasma Display Panel), 전계 방출 표시장치(FED: Field Emission Display Device), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display Device), 전기영동 표시장치(EPD: Electrophoretic Display Device) 등이 개발되었다.
이러한, 평판 표시장치들은 양산 기술의 발전, 구동수단의 용이성, 저전력 소비, 고화질 및 대화면 구현의 장점으로 적용 분야가 확대되고 있다.
최근에 들어, 평판 표시장치의 입력 장치로서 종래에 적용되었던 마우스나 키보드 등의 입력 장치를 대체하여 사용자가 손가락이나 펜을 이용하여 스크린에 직접 정보를 입력할 수 있는 터치 스크린이 적용되고 있다.
터치 스크린은 사용자의 터치 위치를 검출하기 위해 터치 전극들(구동 전극 및 센싱 전극)을 포함하여 구성되며, 디스플레이 패널에서 표시되는 화상을 손실을 줄이기 위해 투명 전극으로 터치 전극들을 형성하게 된다.
이러한, 평판 표시장치들 및 터치 스크린은 투명 전도성 막에 의한 투명 전극(또는 투명 배선)을 필수적으로 포함하므로, 표시 품질 및 터치 검출 성능의 향상을 위해 투명 전극에 대한 연구가 지속적으로 진행되었다.
가시광선에 대해 높은 광 투과율, 착색 없이 순수한 투명도, 높은 전기 전도율 및 환경 특성이 뛰어난 물질을 이용하여 투명 전극을 형성하게 되며, 이러한 특성들을 가지는 물질로 대표적인 것이 인듐 주석 산화물 즉, ITO(Indium Tin Oxide)이다.
하지만, 기존의 ITO 투명 전극은, 주요 성분인 인듐 (In) 의 고갈 또는, 재료의 낮은 전도도로 인해, 업계에서 ITO 대체 새로운 투명 전극에 관한 개발이 진행 중에 있다.
그 중에 한 방법인, 인쇄 또는 리쏘그라피 방식을 통해 높은 전도도의 금속을 미세하게 패터닝해서 제작하는, 메탈 나노 메쉬 (Metal Nano Mesh) 형 투명 전극은 낮은 전도도 및 소재의 유연 특성을 확보할 수 있다.
종래 기술에 따른 나노 메쉬형 투명 전극의 제조방법으로써 프린팅(printing) 방식, 임프린팅(imprinting) 방식, 리쏘그래피(lithography) 방식이 개발되었다.
먼저, 프린팅 방식은 그라비어(gravure) 또는 오프셋(offset) 방식을 이용하여 기판 상에 투명 전도성 물질(또는 금속 물질)로 투명 전극(또는 배선)을 직접 형성하는 것으로, 1um 이하의 사이즈로 패턴을 형성할 수 없어 투명 전극을 미세하게 형성하는데 한계가 있다.
이어서, 임프린팅 방식은 투명 전도성 막 또는 금속 막 상에 미세 패턴을 형성 한 후, 미세 패턴을 통해 투명 전도성 막(또는 금속 막)을 에치(etch)하여 투명 전극(또는 배선)을 형성한다.
이러한, 임프린팅 방식은 임프린팅 공정 후, 재료의 잔막이 잔존함으로 인해 추가적인 세정 공정이 요구되어 제조공정이 복잡하고 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.
리쏘그래피 방식은 광, 레이저 또는 전자 빔 등의 소스를 통해 기판 상에 미세 패턴을 형성하고, 미세 패턴을 이용하여 투명 전도성 막(또는 금속 막)을 에치하여 투명 전극(또는 배선)을 형성한다.
이러한, 리쏘그래피 방식은 고가의 제조비용이 소요되고, 투명 전극을 대면적으로 형성하는데 한계가 있다.
최근에 들어, 디스플레이 장치 및 터치 스크린이 대형화되고 있고, 높은 표시품질 및 정밀한 터치 검출 성능이 요구되고 있다.
이에 따라, 높은 투명도를 통해 디스플레이 장치의 표시품질을 향상시키고, 높은 전도도로 터치 스크린의 터치 검출 성능을 향상시킬 수 있는 투명 전극이 요구되고 있다. 아울러, 제조 효율이 높고, 저비용으로 제조가 가능한 투명 전극과 이의 제조방법이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 높은 전도도 및 투명도를 가지는 나노 메쉬 투명 전극을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 미세 패턴을 가지는 나노 메쉬 투명 전극과 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제조공정을 간소화 시키고, 제조비용을 절감시킬 수 있는 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대면적 형성이 가능한 나노 메쉬 투명 전극과 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 투명 전극의 미세 패턴 밀도를 조절할 수 있는 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극은 기판 상에 형성된 투명 전도성 막; 및 상기 투명 전도성 막 상에 형성된 메쉬 금속 막;을 포함하고, 상기 메쉬 금속 막은 다수의 금속 패턴이 메쉬 형태로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법은 기판 상에 투명 전도성 막을 형성하는 단계; 상기 투명 전도성 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴 상에 금속 막을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴 및 상기 금속 막에 온도를 가하여 상기 포토레지스트 패턴과 상기 금속 막에 크랙(crack)을 형성시키는 단계; 전기 도금 방식을 이용하여 상기 금속 막을 용융시켜 상기 크랙에 다수의 금속 패턴을 형성시키는 단계; 및 상기 기판 상에 잔존하는 포토레지스트 패턴 및 금속 막을 제거하는 단계;를 포함하고, 상기 다수의 금속 패턴으로 메쉬 금속 막을 형성시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법은 기판 상에 투명 전도성 막을 형성하는 단계; 상기 투명 전도성 막의 일부를 제거하여 상기 기판을 노출시키는 노출부를 형성하는 단계; 상기 투명 전도성 막 및 노출부 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴 상에 금속 막을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴 및 상기 금속 막에 온도를 가하여 상기 포토레지스트 패턴과 상기 금속 막에 크랙(crack)을 형성시키는 단계; 습식 에치 공정을 수행하여 상기 금속 막을 제거하는 단계; 크랙이 형성된 포토레지스트 패턴에 스퍼터링 방식으로 금속 물질을 증착시켜 상기 크랙에 다수의 금속 패턴을 형성시키는 단계; 상기 기판 상에 잔존하는 포토레지스트 패턴 및 금속 물질을 제거하는 단계; 및 상기 노출부에만 다수의 금속 패턴을 잔존하도록 상기 투명 전도성 막을 리프트 오프(lift off)하는 단계;를 포함하고, 상기 다수의 금속 패턴으로 메쉬 금속 막을 형성시키는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 따른 본 발명은 높은 전도도 및 투명도를 가지는 나노 메쉬 투명 전극을 제공한다.
실시 예에 따른 본 발명은 미세 패턴을 가지는 나노 메쉬 투명 전극과 이의 제조방법을 제공한다.
실시 예에 따른 본 발명은 제조공정을 간소화 시키고, 제조비용을 절감시킬 수 있는 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법을 제공한다.
실시 예에 따른 본 발명은 대면적 형성이 가능한 나노 메쉬 투명 전극과 이의 제조방법을 제공한다.
실시 예에 따른 본 발명은 투명 전극의 미세 패턴 밀도 및 선폭을 조절할 수 있는 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법을 제공한다.
실시 예에 따른 본 발명은 높은 전도도 및 투명도를 가지는 나노 메쉬 투명 전극을 포함하는 터치 스크린 및 디스플레이 장치를 제공한다.
위에서 언급된 본 발명의 특징 및 효과들 이외에도 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 효과들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극을 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극을 나타내는 평면도.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법을 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극을 나타내는 단면도.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극을 나타내는 평면도.
도 12 내지 도 20은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법을 나타내는 도면.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극을 포함하는 터치 스크린을 간략히 나타내는 도면.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극을 포함하는 액정 디스플레이 장치를 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 액정 디스플레이 장치와 이의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 어떤 구조물(전극, 라인, 레이어, 컨택)이 다른 구조물 '상부에 또는 상에' 및 '하부에 또는 아래에' 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석 되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극을 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극을 나타내는 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판(10) 상에 투명 전도성 막(110)과 다수의 금속 패턴(120)으로 구성된 메쉬 금속 막을 포함하는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100)이 형성되어 있다.
상기 기판(10)은 글래스 기판 또는 플라스틱(Plastic) 기판 등이 적용될 수 있으며, 기판(10)뿐만 아니라 임의의 전극, 라인 또는 레이어 상에 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100)이 형성될 수 있다.
투명 전도성 막(110)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide) 물질로, 200Å(0.02um)의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
투명 전도성 막(110) 상에는 다수의 금속 패턴(120)으로 메쉬 금속 막이 형성되어 있다. 다수의 금속 패턴(120)은 도 2에 도시된 바와 같이, 메쉬 형태로 구성된다.
메쉬 금속 막의 다수의 금속 패턴(120)은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 구리(Cu)의 금속 물질로, 1,000Å(0.10um)의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 다수의 금속 패턴(120)은 0.1um~10um의 선폭을 가지도록 형성될 수 있다.
일 예로서, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100)이 디스플레이 장치의 정전기 차폐 막(ESD layer: Electrostatic Discharge layer) 또는 정전기 차폐 배선으로 적용되는 경우, 상기 다수의 금속 패턴(120)은 10um의 선폭을 가지도록 형성될 수 있다.
다른 예로서, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100)이 터치 스크린의 터치 전극으로 적용되는 경우, 상기 다수의 금속 패턴(120)은 2um~3um의 선폭을 가지도록 형성될 수 있다.
이러한, 나노 메쉬 투명 전극(100)은 제조 공정 중, 포토레지스트(PR: photoresist) 패턴에 100℃~200℃의 온도를 수분~수시간 동안 가하여 크랙(crack)을 형성시킨 후, 전기 도금 방식을 이용하여 크랙(crack)의 갈라진 틈(crevice)에 금속 물질이 스며들게 함으로써 다수의 금속 패턴(120)을 형성시킨다.
이때, 다수의 금속 패턴(120)의 선폭은 상기 크랙(crack)의 갈라진 틈의 간격을 조절함으로써 0.1um~10um 범위에서 자유롭게 조절할 수 있다. 다수의 금속 패턴(120)의 선폭은 재료인 금속 물질(알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 구리(Cu))에 따라 상이하게 형성할 수 있으며, 크랙(crack)을 형성할 때 포토레지스트(PR) 패턴에 가해지는 온도 및 시간을 조절하여 다수의 금속 패턴(120)의 선폭 및 밀도를 조절할 수 있다.
이와 같이, 투명 전도성 막(110) 상에 다수의 금속 패턴(120)으로 메쉬 금속 막을 형성함으로써, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100)은 높은 전도도 및 높은 투명도를 가지게 된다.
본 발명의 나노 메쉬 투명 전극(100)이 디스플레이 장치에 적용되는 경우에는 디스플레이 장치의 표시품질을 향상시키고, 터치 스크린에 적용되는 경우에는 터치 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 나노 메쉬 투명 전극(100) 대면적으로 형성하는 것이 용이하여 대화면의 디스플레이 장치 및 터치 스크린에 적용할 수 있는 장점이 있다.
이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 기판(10) 상에 투명 전도성 막(110)을 형성한다.
상기 기판(10)은 글래스 기판이 적용될 수 있으며, 기판(10)뿐만 아니라 임의의 전극, 라인 또는 레이어 상에 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100)이 형성될 수 있다.
투명 전도성 막(110)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide) 물질로, 200Å(0.02um)의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
이어서, 도 4를 참조하면, 투명 전도성 막(110) 상에 포토레지스트(PR: photoresist)를 도포한다. 이후, 포토리쏘그래피 공정 및 시각 공정을 수행하여 투명 전도성 막(110)과 포토레지스트의 일부를 제거한다.
이를 통해, 투명 전도성 막(110) 상에 포토레지스트 패턴(130)을 형성시킨다. 이때, 포토레지스트 패턴(130)은 1,000Å(0.10um)의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
이어서, 도 5를 참조하면, 포토레지스트 패턴(130)을 덮도록 금속 막(140)을 형성한다. 상기 금속 막(140)은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 구리(Cu)의 금속 물질로 형성된다.
이어서, 도 6을 참조하면, 포토레지스트 패턴(130)과 금속 막(140)에 100℃~200℃의 온도를 수분~수시간 동안 가하여 포토레지스트 패턴(130)과 금속 막(140)에 크랙(132, crack)을 형성시킨다. 도 7에 도시된 바와 같이, 크랙(132, crack)은 메쉬 형태로 형성된다.
이때, 포토레지스트 패턴(130)과 금속 막(140)에 가해지는 온도 및 시간을 조절하여 크랙(132, crack)의 갈라진 틈의 간격 및 크랙(132, crack)의 밀도를 조절할 수 있는데, 0.1um~10um 범위에서 크랙(132, crack)의 틈을 조절할 수 있다.
여기서, 각 물질은 일정한 압력 아래서 가해지는 온도에 따라 단위 부피당 팽창되는 정도가 상이하다. 본 발명에서 크랙(132, crack)은 포토레지스트 패턴(130)과 금속 막(140)의 열팽창 계수 차에 의해 형성되게 된다.
금속 막(140)의 재로인 금속 물질(알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 구리(Cu))에 따라 포토레지스트 패턴(130)에 가해지는 온도 및 시간을 조절하여 크랙(132, crack)의 밀도 및 크랙(132, crack)의 갈라진 틈의 간격을 조절하게 된다.
이어서, 도 8을 참조하면, 전기 도금 방식을 이용하여 금속 막(140)을 용융시켜, 크랙(132, crack)의 갈라진 틈(crevice)에 금속 막(140)의 금속 물질이 스며들게 한다.
이어서, 도 9를 참조하면, 전기 도금 공정 이후에 크랙(132, crack)의 갈라진 틈(crevice)에 스며든 금속 물질을 소성시켜 메쉬 형태로 다수의 금속 패턴(120)을 형성시킨다.
여기서, 다수의 금속 패턴(120)은 1,000Å(0.10um)의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
이후, 기판(10) 상에 잔존하는 포토레지스트 패턴(130)을 제거한다. 이때, 포토레지스트 패턴(130)은 상압 플라즈마(atmospheric plasma) 공정을 이용하여 제거할 수 있다.
이와 같이, 투명 전도성 막(110) 상에 상기 다수의 금속 패턴(120)으로 메쉬 금속 막이 형성되어 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100)의 제조가 완료된다.
여기서, 다수의 금속 패턴(120)의 선폭은 상기 크랙(132, crack)의 갈라진 틈의 간격을 조절함으로써 0.1um~10um 범위에서 자유롭게 조절할 수 있다. 이때, 다수의 금속 패턴(120)의 선폭은 재료인 금속 물질(알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 구리(Cu))에 따라 상이하게 형성할 수 있다.
투명 전도성 막(110) 상에 다수의 금속 패턴(120)으로 메쉬 금속 막을 형성함으로써, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100)은 높은 전도도 및 높은 투명도를 가지게 된다.
이하, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극에 대하여 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극을 나타내는 단면도이고, 도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극을 나타내는 평면도이다. 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극을 설명함에 있어, 상술한 제1 실시 예와 동일한 내용은 상세한 설명을 생략한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 기판(10) 상에 다수의 금속 패턴(220)을 포함하는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(200)이 형성되어 있다.
상기 기판(10)은 글래스 기판이 적용될 수 있으며, 기판(10)뿐만 아니라 임의의 전극, 라인 또는 레이어 상에 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(200)이 형성될 수 있다.
여기서, 다수의 금속 패턴(220)은 도 11에 도시된 바와 같이, 메쉬 형태로 구성되어 메쉬 금속 막으로 형성된다.
메쉬 금속 막의 다수의 금속 패턴(220)은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 구리(Cu)의 금속 물질로, 1,000Å(0.10um)의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 다수의 금속 패턴(220)은 0.1um~10um의 선폭을 가지도록 형성될 수 있다.
일 예로서, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(200)이 디스플레이 장치의 정전기 차폐 막(ESD layer: Electrostatic Discharge layer) 또는 정전기 차폐 배선으로 적용되는 경우, 상기 다수의 금속 패턴(220)은 10um의 선폭을 가지도록 형성될 수 있다.
다른 예로서, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(200)이 터치 스크린의 터치 전극으로 적용되는 경우, 상기 다수의 금속 패턴(220)은 2um~3um의 선폭을 가지도록 형성될 수 있다.
다수의 금속 패턴(220)의 선폭은 상기 크랙(crack)의 갈라진 틈의 간격을 조절함으로써 0.1um~10um 범위에서 자유롭게 조절할 수 있다. 다수의 금속 패턴(220)의 선폭은 재료인 금속 물질(알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 구리(Cu))에 따라 상이하게 형성할 수 있으며, 크랙(crack)을 형성할 때 포토레지스트(PR) 패턴에 가해지는 온도 및 시간을 조절하여 다수의 금속 패턴(220)의 선폭 및 밀도를 조절할 수 있다.
이와 같이, 다수의 금속 패턴(220)으로 메쉬 금속 막을 형성함으로써, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(200)은 높은 전도도 및 높은 투명도를 가지게 된다.
이하, 도 12 내지 도 19를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 12 내지 도 19는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 기판(10) 상에 투명 전도성 막(210)을 형성한다.
상기 기판(10)은 글래스 기판이 적용될 수 있으며, 기판(10)뿐만 아니라 임의의 전극, 라인 또는 레이어 상에 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(200)이 형성될 수 있다.
투명 전도성 막(210)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide) 물질로, 200Å(0.02um)의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
이어서, 도 13을 참조하면, 투명 전도성 막(210) 상부에 마스크(230)를 얼라인 시킨 후, 포토리쏘그래피 공정 및 시각 공정을 수행한다.
이어서, 도 14를 참조하면, 투명 전도성 막(210)의 일부를 제거하여 기판(10)이 노출되는 노출부(212)를 형성시킨다.
이어서, 도 15를 참조하면, 일부가 제거된 투명 전도성 막(210)과 기판(10)을 덮도록 포토레지스트(PR: photoresist)를 도포한 후 경화시켜 포토레지시트 패턴(240)을 형성한다. 이때, 포토레지스트 패턴(240)은 1,000Å(0.10um)의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
이어서, 도 16을 참조하면, 포토레지스트 패턴(240)을 덮도록 금속 막(250)을 형성한다. 상기 금속 막(250)은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 구리(Cu)의 금속 물질로 형성된다.
이어서, 도 17을 참조하면, 전기도금 방식으로 포토레지스트 패턴(240)과 금속 막(250)에 100℃~200℃의 온도를 수분~수시간 동안 가하여 포토레지스트 패턴(240)과 상기 금속 막(250)에 크랙(242, crack)을 형성시킨다. 이때 크랙(242, crack)은 도 7에 도시된 바와 같이, 메쉬 형태로 형성된다.
이때, 포토레지스트 패턴(240)과 금속 막(250)에 가해지는 온도 및 시간을 조절하여 크랙(242, crack)의 갈라진 틈의 간격 및 크랙(242, crack)의 밀도를 조절할 수 있는데, 0.1um~10um 범위에서 크랙(242, crack)의 틈을 조절할 수 있다.
여기서, 각 물질은 일정한 압력 아래서 가해지는 온도에 따라 단위 부피당 팽창되는 정도가 상이하다. 본 발명에서 크랙(242, crack)은 포토레지스트 패턴(240)과 금속 막(250)의 열팽창 계수 차에 의해 형성되게 된다.
금속 막(250)의 재로인 금속 물질(알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 구리(Cu))에 따라 포토레지스트 패턴(240)에 가해지는 온도 및 시간을 조절하여 크랙(242, crack)의 밀도 및 크랙(242, crack)의 갈라진 틈의 간격을 조절하게 된다.
이어서, 도 18에 도시된 바와 같이, 습식 에치(Wet Etch)를 통해 금속 막(250)을 에치 시켜서, 포토레지스트 패턴(240)의 크랙(242, crack) 부분을 노출시킨다.
이후, 크랙(242, crack)이 형성된 포토레지스트 패턴(240)에 스퍼터링 방식으로 상기 금속 막(250)과 동일한 금속 물질을 증착함으로써, 크랙(242, crack)의 갈라진 틈(crevice)에 금속 막(250)의 금속 물질을 증착시킨다.
이후, 크랙(242, crack)의 갈라진 틈(crevice)에 증착된 금속 물질을 소성시켜 메쉬 형태로 다수의 금속 패턴(220)을 형성시킨다. 금속 막(250)의 재로인 금속 물질(알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 구리(Cu))에 따라 포토레지스트 패턴(240)에 가해지는 온도 및 시간을 상온으로 조절하여 크랙 형성 없이 증착이 이루어지게 한다.
여기서, 다수의 금속 패턴(220)은 1,000Å(0.10um)의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
이어서, 19를 참조하면, 기판(10) 상에 잔존하는 금속 물질 및 포토레지스트 패턴(240)을 제거한다. 이때, 포토레지스트 패턴(240)은 상압 플라즈마(atmospheric plasma) 공정을 이용하여 제거할 수 있다.
이어서, 도 20을 참조하면, 기판(10) 상에 잔존하는 투명 전도성 막(210)을 리프트 오프(lift off)시켜 노출부(212)에만 다수의 금속 패턴(220)이 형성되도록 한다.
이와 같이, 기판(10) 상의 소정 영역에 다수의 금속 패턴(120)으로 구성된 메쉬 금속 막이 형성되어, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(200)의 제조가 완료된다.
여기서, 다수의 금속 패턴(220)의 선폭은 상기 크랙(242, crack)의 갈라진 틈의 간격을 조절함으로써 0.1um~10um 범위에서 자유롭게 조절할 수 있다. 이때, 다수의 금속 패턴(220)의 선폭은 재료인 금속 물질(알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 구리(Cu))에 따라 상이하게 형성할 수 있다.
기판(10) 상에 다수의 금속 패턴(220)으로 메쉬 금속 막을 형성함으로써, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(200)은 높은 전도도 및 높은 투명도를 가지게 된다.
상술한, 도 3 내지 도 9 및 도 12 내지 도 20을 참조하여 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법은 나노 메쉬 투명 전극을 미세 패턴으로 형성시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법은 나노 메쉬 투명 전극의 제조공정을 간소화 시키고, 제조비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법은 나노 메쉬 투명 전극을 대면적으로 형성시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법은 나노 메쉬 투명 전극을 구성하는 금속 패턴의 밀도 및 선폭을 자유롭게 조절할 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극을 포함하는 터치 스크린을 간략히 나타내는 도면이다.
도면을 참조한 설명에 앞서, 터치 스크린은 디스플레이 장치에 적용되는 구조에 따라, 디스플레이 패널의 내부에 내화되는 인-셀 방식, 디스플레이 패널의 상부에 배치되는 온-셀 방식 및 디스플레이 패널의 외부에 별도의 구성으로 결합되는 애드-온 방식으로 구분될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100, 200)은 터치 스크린은 디스플레이 장치에 적용되는 구조에 제한되지 않고, 인-셀 방식, 온-셀 방식 및 애드-온 방식의 터치 스크린에 모두 적용될 수 있다.
도 21을 참조하면, 터치 스크린(300)은 사용자의 터치 위치를 검출하기 위해 복수의 터치 전극들(310, 320)과 구동 회로부(340)를 포함하며, 복수의 터치 전극들(310, 320)과 구동 회로부(340)는 기판 상에 형성된 배선(330)을 통해 접속된다.
복수의 터치 전극들(310, 320)은 터치 검출 신호가 인가되는 복수의 구동 전극(310)과, 사용자의 터치를 검출하기 위한 복수의 센싱 전극(320)으로 구성될 수 있다. 이러한, 구동 전극(310)은 제1 방향으로 형성되고, 센싱 전극(320)은 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 형성될 수 있다.
여기서, 구동 전극(310)과 센싱 전극(320) 사이에는 절연층이 개재되어, 구동 전극(310)과 센싱 전극(320)을 분리시킴으로써, X축 및 Y축 방향에서 사용자의 터치 위치의 검출이 이루어지도록 한다.
여기서, 스크린(300)의 구동 전극(310)과 센싱 전극(320)을 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100, 200)으로 형성시킬 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100, 200)은 높은 투명도를 가짐으로 화상의 표시품질을 향상시키고, 높은 전도 특성을 가짐으로 터치 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100, 200)은 대면적으로 형성할 수 있어, 대화면의 터치 스크린에 적용할 수 있는 장점이 있다.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극을 포함하는 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도면을 참조한 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 액정 디스플레이 장치는 액정층의 배열을 조절하는 방식에 따라 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 다양하게 개발되어 있다.
그 중에서, TN 모드와 VA 모드는 하부 기판에 픽셀 전극을 형성하고 상부 기판에 공통 전극을 형성하여 수직 전계를 통해 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
한편, IPS 모드와 상기 FFS 모드는 하부 기판 상에 픽셀 전극과 공통 전극을 배치하여 상기 픽셀 전극과 공통 전극 사이의 전계에 의해 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
액정 디스플레이 장치의 모드에 제한 없이, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100, 200)이 적용될 수 있다.
도 22를 참조하면, 액정 디스플레이 장치(400, LCD)는 액정 디스플레이 패널(460)과, 액정 디스플레이 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛(Back Light Unit), 구동 회로부 및 프레임을 포함하여 구성된다.
구동 회로부는 타이밍 컨트롤러(T-con), 데이터 드라이버(D-IC), 게이트 드라이버(G-IC) 및 구동 회로들에 구동 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.
여기서, 구동 회로부의 전체 또는 일부는 COG(Chip On Glass) 또는 COF(Chip On Flexible Printed Circuit, Chip On Film) 방식으로 액정 디스플레이 패널 상에 형성될 수 있다.
액정 디스플레이 패널(460)은 패널 가이드(462)에 안착되어 커버보텀(440)에 실장된다.
백라이트 유닛은 액정 디스플레이 패널에 조사되는 광을 생성하는 복수의 광원(450, LED)과, 복수의 광원(450)을 실장하는 하우징(452)과, 광 효율을 향상시키기 위한 복수의 광학 부재를 포함한다.
복수의 광학 부재는 복수의 광원(450, LED)에서 생성된 광을 액정 디스플레이 패널(460)로 가이드 하는 도광판(420, LGP)과, 도광판(420) 상에 배치되어 광 효율을 향상시키는 복수의 광학 시트들(430, 확산 시트, 프리즘 시트, 이중 휘도 향상 필름) 및 도광판(420)의 배면에 배치되는 반사 시트(410)를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한, 백라이트 유닛은 액정 디스플레이 패널(460)의 하부에 배치되며 커버보텀(440)에 실장된다.
여기서, 액정 디스플레이 패널(460)은 화상의 표시를 위한 구성으로써, 픽셀 전극과 공통 전극을 포함한다. 픽셀 전극과 공통 전극 간에 형성되는 전계를 조절하여 액정층의 배열을 제어한다. 이와 같이, 액정층의 배열을 조절하여 백라이트 유닛에서 조사되는 광의 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다.
이때, 픽셀 전극과 공통 전극은 화상의 휘도 및 표시품질을 높이기 위해 투명 전극으로 형성되는데, 본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100, 200)으로 액정 디스플레이 패널(460)의 픽셀 전극과 공통 전극을 형성시킬 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100, 200)은 높은 투명도를 가짐으로 액정 디스플레이 패널(460)에서 표시되는 화상의 휘도를 높일 수 있고, 높은 전도 특성을 가짐으로 액정 디스플레이 패널의 구동에 소모되는 전력을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 액정 디스플레이 패널(460)은 구동 시, 정전기가 발생될 수 있는데, 정전기의 차폐(ESD Electrostatic Discharge)를 위해 액정 디스플레이 패널(460)의 하부, 상부 또는 내부에 정전기 차폐 막(ESD layer: Electrostatic Discharge layer) 또는 정전기 차폐 배선을 포함하게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100, 200)은 액정 디스플레이 패널(460)의 정전기 차폐 막 또는 정전기 차폐 배선으로도 적용될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 나노 메쉬 투명 전극(100, 200)은 높은 전도 특성을 가짐으로, 액정 디스플레이 장치(600)의 정전기 차폐(ESD) 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 200: 나노 메쉬 투명 전극 110 : 투명 전도성 막
120, 220: 금속 패 130, 240: 포토레지스트 패턴
140, 250: 금속 막 132, 242: 크랙
300: 터치 스크린 400: 디스플레이 장치

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 기판 상에 투명 전도성 막을 형성하는 단계;
    상기 투명 전도성 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴 상에 금속 막을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴 및 상기 금속 막에 온도를 가하여 상기 포토레지스트 패턴과 상기 금속 막에 크랙을 형성시키는 단계;
    전기 도금 방식을 이용하여 상기 금속 막을 용융시켜 상기 크랙에 다수의 금속 패턴을 형성시키는 단계; 및
    상기 기판 상에 잔존하는 포토레지스트 패턴 및 금속 막을 제거하는 단계;를 포함하고,
    상기 다수의 금속 패턴으로 메쉬 금속 막을 형성시키는 것을 특징으로 하는 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법.
  6. 기판 상에 투명 전도성 막을 형성하는 단계;
    상기 투명 전도성 막의 일부를 제거하여 상기 기판을 노출시키는 노출부를 형성하는 단계;
    상기 투명 전도성 막 및 노출부 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴 상에 금속 막을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴 및 상기 금속 막에 온도를 가하여 상기 포토레지스트 패턴과 상기 금속 막에 크랙을 형성시키는 단계;
    습식 에치 공정을 수행하여 상기 금속 막을 제거하는 단계;
    크랙이 형성된 포토레지스트 패턴에 스퍼터링 방식으로 금속 물질을 증착시켜 상기 크랙에 다수의 금속 패턴을 형성시키는 단계;
    상기 기판 상에 잔존하는 포토레지스트 패턴 및 금속 물질을 제거하는 단계; 및
    상기 노출부에만 다수의 금속 패턴을 잔존하도록 상기 투명 전도성 막을 리프트 오프하는 단계;를 포함하고,
    상기 다수의 금속 패턴으로 메쉬 금속 막을 형성시키는 것을 특징으로 하는 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    포토레지스트와 금속 물질의 열팽창 계수 차이를 이용하여 상기 크랙을 형성시키는 것을 특징으로 하는 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다수의 금속 패턴을 메쉬 형태로 형성시키는 것을 특징으로 하는 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 투명 전도성 막은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide)로 형성되고,
    상기 메쉬 금속 막은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 구리(Cu)로 형성된 것을 특징으로 하는 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 투명 전도성 막은 0.02um의 두께로 형성되고,
    상기 메쉬 금속 막은 0.1um의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 다수의 금속 패턴의 선폭은 0.1um~10um인 것을 특징으로 하는 나노 메쉬 투명 전극의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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