KR102552530B1 - 터치 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

가시 영역 및 가시 영역의 적어도 하나의 변에 있는 주변 영역을 갖는 터치 센서는, 기판, 금속 나노와이어층, 및 금속층을 포함한다. 금속 나노와이어층은 기판 상에 배치되고, 가시 영역에 대응하는 제1 부분 및 주변 영역에 대응하는 제2 부분을 갖는다. 금속층은 금속 나노와이어층의 제2 부분 상에 배치되고, 가시 영역 내로 연장되는 적어도 하나의 연장부를 가지며, 연장부는 금속 나노와이어층의 제1 부분과 오버랩된다.

Description

터치 센서 및 그 제조 방법{TOUCH SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 개시는 터치 센서 및 터치 센서의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 모바일 전화, 노트북 컴퓨터, 위성 내비게이션 시스템, 및 디지털 오디오-비주얼 플레이어와 같은 휴대용 전자 제품 내에 사용자와 전자 디바이스 사이의 정보 통신 채널로서 소용되도록 터치 센서가 널리 사용되어 왔다.
터치 센서는 터치 전극 및 주변 회로를 포함하고, 터치 전극 및 주변 회로는 일반적으로 주변 영역 내에서 서로 오버랩되어, 도전 경로 또는 루프를 형성하고, 오버랩 임피던스는 오버랩 안정성에 영향을 미칠 것이며, 이는 실제로 터치 센서의 신호 송신 및 응답 레이트에 영향을 미친다. 터치 전극과 주변 회로 사이의 오버랩 영역은, 오버랩 임피던스를 결정하는 요인이다. 일반적으로, 오버랩 영역이 더 커질 때, 오버랩 임피던스는 더 낮아진다. 그러나, 오버랩 영역은 터치 센서의 주변 영역의 사이즈에 직접적으로 영향을 미칠 것이다. 또한, 터치 전극의 물질로서 금속 나노물질이 채용될 때, 금속 나노물질의 물질 특성으로 인해 금속 나노물질의 표면 저항은 상대적으로 다른 일반적인 물질의 표면 저항보다 더 크며, 이는 오버랩 안정성에 더 분명한 영향을 준다.
좁은 베젤의 제품에 대한 요구가 점진적으로 증가함에 따라서, 주변 영역의 사이즈 요건을 충족시킬 수 있을 뿐만 아니라 오버랩 안정성의 요건 또한 충족시킬 수 있는 터치 센서는 현재 연구할 가치가 있다.
본 개시의 일부 실시예에 따라서, 가시 영역 및 가시 영역의 적어도 하나의 변에 있는 주변 영역을 갖는 터치 센서는, 기판, 금속 나노와이어층, 및 금속층을 포함한다. 금속 나노와이어층은 기판 상에 배치되고, 가시 영역에 대응하는 제1 부분 및 주변 영역에 대응하는 제2 부분을 갖는다. 금속층은 금속 나노와이어층의 제2 부분 상에 배치되고, 가시 영역 내로 연장되는 적어도 하나의 연장부를 가지며, 연장부는 금속 나노와이어층의 제1 부분과 오버랩된다.
본 개시의 일부 실시예에서, 연장부는 주변 영역과 가시 영역 사이의 경계로부터 가시 영역 내로 연장된다.
본 개시의 일부 실시예에서, 가시 영역 내에서 연장되는 연장부의 연장 길이는 적어도 0.05mm이다.
본 개시의 일부 실시예에서, 연장부는 제1 방향을 따라서 연장되고, 제2 방향을 따른 연장부의 폭은 0.006mm와 0.050mm 사이이고, 제2 방향은 제1 방향에 수직이다.
본 개시의 일부 실시예에서, 금속 나노와이어층의 제1 부분은 적어도 하나의 터치 감지 전극을 구성하고, 터치 감지 전극은, 제1 방향을 따라서 연장되는 적어도 하나의 전극 라인을 포함하고, 제2 방향을 따른 전극 라인의 폭은 200μm와 400μm 사이이고, 제2 방향은 제1 방향에 수직이다.
본 개시의 일부 실시예에서, 연장부는 전극 라인 전체 위에서 연장되고, 연장부는 제1 방향을 따라서 가시 영역 내에 2개의 단부를 갖고, 전극 라인은 제1 방향을 따라서 가시 영역 내에 2개의 단부를 갖고, 연장부의 2개의 단부는 전극 라인의 2개의 단부와 실질적으로 정렬된다.
본 개시의 일부 실시예에서, 연장부의 연장 패턴은 전극 라인의 전극 패턴에 대해 컨포멀하다.
본 개시의 일부 실시예에서, 연장부의 연장 패턴은, 연속적으로 연장되는 선형 패턴, 파형 패턴, 또는 이들의 조합이다.
본 개시의 일부 실시예에서, 연장부의 연장 패턴은, 간격을 두고 배치되는 복수의 선분에 의해 구성된다.
본 개시의 일부 실시예에서, 금속층은 복수의 연장부를 갖고, 터치 감지 전극은 복수의 전극 라인을 포함하고, 연장부는 전극 라인의 위치에 대응하여 각각 배치된다.
본 개시의 일부 실시예에서, 금속 나노와이어층의 제2 부분 및 제2 부분 상에 배치되는 금속층은 함께 주변 회로를 구성한다.
본 개시의 일부 다른 실시예에 따라서, 가시 영역 및 가시 영역의 적어도 하나의 변에 있는 주변 영역을 갖는 터치 센서의 제조 방법은, 기판을 제공하는 단계; 기판 상에 금속 나노와이어 물질층을 형성하는 단계; 금속 나노와이어 물질층 상에 금속 물질층을 형성하는 단계; 금속층이 형성되도록 제1 패터닝 단계를 수행하는 단계; 및 금속 나노와이어층이 형성되도록 제2 패터닝 단계를 수행하는 단계를 포함한다. 제1 패터닝 단계는, 금속층의 부분이 형성되도록, 주변 영역에 대응하는 금속 물질층의 부분을 패터닝하는 단계; 및 금속층의 부분으로부터 가시 영역 내로 연장되는 연장부가 형성되도록, 가시 영역에 대응하는 금속 물질층의 부분을 패터닝하는 단계를 포함한다. 제2 패터닝 단계는, 금속 나노와이어층의 제1 부분이 형성되고 금속층의 연장부가 금속 나노와이어층의 제1 부분과 오버랩되도록, 가시 영역에 대응하는 금속 나노와이어 물질층의 부분을 패터닝하는 단계; 및 금속 나노와이어층의 제2 부분이 형성되도록, 주변 영역에 대응하는 금속 나노와이어 물질층의 부분을 패터닝하는 단계를 포함한다.
본 개시의 일부 실시예에서, 주변 영역에 대응하는 금속 물질층의 부분과 가시 영역에 대응하는 금속 물질층의 부분은 동일한 공정에서 패터닝된다.
본 개시의 일부 실시예에서, 주변 영역에 대응하는 금속 나노와이어 물질층의 부분과 가시 영역에 대응하는 금속 나노와이어 물질층의 부분은 동일한 공정에서 패터닝된다.
본 개시의 일부 실시예에서, 가시 영역에 대응하는 금속 물질층의 부분은 제1 미리 결정된 패턴에 따라서 패터닝되고, 가시 영역에 대응하는 금속 나노와이어 물질층의 부분은 제2 미리 결정된 패턴에 따라서 패터닝되고, 제1 미리 결정된 패턴은 제2 미리 결정된 패턴에 대응한다.
본 개시의 일부 실시예에서, 제1 미리 결정된 패턴은 제2 미리 결정된 패턴에 대해 컨포멀하다.
본 개시의 전술한 실시예에 따라서, 본 개시의 터치 센서는, 주변 영역 내에 위치된 금속층을 가지며, 금속층은, 가시 영역 내로 연장되는 적어도 하나의 연장부를 갖고, 연장부는, 가시 영역 내에 위치된 금속 나노와이어층과 오버랩되고 접촉하므로, 금속층과 금속 나노와이어층 사이의 접촉 면적이 유효하게 증가될 수 있으며, 이는, 터치 센서의 저항성 용량성 로딩(RC Loading, resistive capacitive loading)을 감소시키기 위해, 금속층과 금속 나노와이어층 사이의 전기 접촉 안정성을 개선시킬 뿐만 아니라, 터치 센서의 표면 저항을 유효하게 감소시켜, 터치 센서의 도전성을 개선시킨다. 또한, 전체 금속 나노와이어 물질층과 전체 금속 물질층이 패터닝되도록, 터치 센서의 제조 방법에서 전체 표면 상의 가시 영역과 주변 영역에 대해 단일 공정이 수행될 수 있다. 따라서, 금속층 및 금속 나노와이어층에 의해 층이 이루어지는 주변 회로가 주변 영역 내에 형성되고, 금속층을 갖는 터치 감지 전극이 금속 나노와이어층의 도움에 의해 가시 영역 내에 형성된다. 그러므로, 주변 영역 내의 터치 감지 전극과 정렬될 단일 금속층을 요구하는 종래의 구조적 설계가 생략될 수 있고, 오버랩 프로세스 동안 발생되는 정렬 허용오차가 완전히 회피될 수 있으며, 이에 의해 좁은 베젤을 갖는 제품에 대한 설계 요건을 충족시킬 수 있다.
본 개시는, 다음과 같은 첨부 도면을 참조하면서 다음의 실시예의 상세한 설명을 읽음으로써 더 완전하게 이해될 수 있다.
도 1a는, 본 개시의 일부 실시예에 따른 터치 센서를 도시하는 평면도이다.
도 1b는, 라인 a-a'을 따라서 취해진 도 1a에서의 터치 센서를 도시하는 단면도이다.
도 1c는, 도 1a에서의 터치 센서의 영역(R1)을 도시하는 부분 확대도이다.
도 2 내지 도 5는, 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 일부 터치 센서를 도시하는 평면도이다.
도 6은, 터치 센서의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
이제 본 개시의 본 실시예가 상세히 언급될 것이며, 그 예는 첨부 도면에 도시되어 있다. 가능한 모든 곳에서, 동일하거나 유사한 부분을 언급하기 위해 도면 및 설명에서 동일한 참조 번호가 사용된다.
다양한 요소, 컴포넌트, 영역, 층, 및/또는 부분을 설명하기 위해 "제1", "제2", 및 "제3"이라는 용어가 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 이들 요소, 컴포넌트, 영역, 층, 및/또는 부분은 이들 용어에 의해 제한되어서는 안 된다는 것이 이해되어야 한다. 이들 용어는 하나의 요소, 컴포넌트, 영역, 층, 또는 부분을 또 다른 요소, 컴포넌트, 영역, 층, 또는 부분으로부터 구분하기 위해서만 사용된다. 따라서, 아래에서 설명되는 "제1 요소", "컴포넌트", "영역", 또는 "층"은, 본 개시의 교시로부터 벗어나지 않으면서, 제2 요소, 컴포넌트, 영역, 층, 또는 부분으로서도 지칭될 수 있다.
또한, 도면에 도시된 바와 같은 하나의 요소와 또 다른 요소 사이의 관계를 설명하기 위해 "하부" 또는 "하단" 및 "상부" 또는 "상단"과 같은 상대적인 용어가 본 명세서에서 사용될 수 있다. 상대적인 용어는, 도면에 도시된 배향 이외의 디바이스의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 예컨대, 하나의 도면에서의 디바이스가 뒤집히면, 다른 요소의 "하부" 면 상에 있는 것으로서 설명되는 요소는 다른 요소의 "상부" 면 상에 배향될 것이다. 따라서, "하부"라는 예시적인 용어는, 도면의 특정한 배향에 의존하여, "하부" 및 "상부"의 배향을 포함할 수 있다. 유사하게, 하나의 도면에서의 디바이스가 뒤집히면, 다른 요소 "아래"에 있는 것으로서 설명되는 요소는 다른 요소 "위"로 배향될 것이다. 따라서, "아래"라는 예시적인 용어는 "위" 및 "아래"의 배향을 포함할 수 있다.
도 1a는, 본 개시의 일부 실시예에 따른 터치 센서(100)를 도시하는 평면도이다. 도 1b는, 라인 a-a'을 따라서 취해진 도 1a에서의 터치 센서(100)를 도시하는 단면도이다. 도 1a 및 도 1b를 참조한다. 터치 센서(100)는 가시 영역(VA) 및 주변 영역(PA)을 가지며, 주변 영역(PA)은 가시 영역(VA)의 변에 배치된다. 예컨대, 주변 영역(PA)은, 가시 영역(VA) 주위에 배치되는(즉, 가시 영역(VA)의 우측, 좌측, 상부, 및 하부 변을 포함하는) 액자 형상 영역일 수 있다. 또 다른 예로서, 주변 영역(PA)은 또한, 가시 영역(VA)의 좌측 및 하부 변에 배치되는 L 형상 영역일 수 있다. 터치 센서(100)는 기판(110), 금속 나노와이어층(120), 금속층(130)을 포함하고, 금속 나노와이어층(120)과 금속층(130)은 기판(110) 상에 순차적으로 배치된다. 기판(110)은, 금속 나노와이어층(120) 및 금속층(130)을 지지하도록 구성되고, 예컨대, 강성 투명 기판 또는 플렉서블 투명 기판일 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(110)의 물질은 유리, 아크릴, 폴리 염화 비닐, 시클로올레핀 폴리머, 시클로올레핀 코폴리머, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 무색 폴리이미드, 또는 이들의 조합과 같은 투명 물질 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다.
일부 실시예에서, 금속 나노와이어층(120)은, 가시 영역(VA)에 대응하는 제1 부분(120a) 및 주변 영역(PA)에 대응하는 제2 부분(120b)을 포함하고, 금속 나노와이어층(120)의 제1 부분(120a)은 터치 감지 전극(TE)을 구성하고 금속 나노와이어층(120)의 제2 부분(120b) 및 주변 영역(PA) 내에 위치된 금속층(130)은 함께 주변 회로(T)를 구성한다. 일부 실시예에서, 터치 감지 전극(TE)은, 제1 방향(D1)을 따라서 연장되는 적어도 하나의 스트립 형상의 전극 라인(L)(이후, 전극 라인(L)으로서도 지칭됨)을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 3개의 전극 라인(L)이 예로서 취해진다. 3개의 전극 라인(L)은 단부에서 병렬로 연결되어 터치 감지 전극(TE)을 형성하고, 3개의 전극 라인(L)은 제2 방향(D2)을 따라서 간격을 두고 배치될 수 있으며, 제2 방향(D2)은 제1 방향(D1)에 수직이다. 일부 실시예에서, 터치 감지 전극(TE)의 가시성, 신뢰성, 및 성능이 모두 만족될 수 있도록, 제2 방향(D2)을 따른 전극 라인(L)의 폭(W1)은 200μm와 400μm 사이이다. 상세하게는, 전극 라인(L)의 폭(W1)이 400μm보다 더 클 때, 터치 감지 전극(TE)은 가시성에 문제를 가질 수 있고, 상호 커패시턴스 감지에서의 커패시턴스가 너무 커서 감지 요건을 충족시키지 못할 수 있으며, 이는 열악한 성능을 초래하고; 전극 라인(L)의 폭(W1)이 200μm보다 더 작을 때, 터치 감지 전극(TE)은 신뢰성 테스트를 통과할 가능성이 더 낮고, 더 작은 폭(W1)으로 인해 표면 저항이 더 크며, 이는 감지에 좋지 않다. 반면에, 전술한 폭 범위 내의 전극 라인(L)은, 아래에서 더 상세히 설명될 본 개시의 연장부(132)의 구성에 대해 더 유리하다.
일부 실시예에서, 금속 나노와이어층(120)은 행렬 및 행렬 내에 분산된 복수의 금속 나노와이어(금속 나노구조물로서도 지칭됨)를 포함할 수 있다. 금속 나노와이어에 특정한 화학적, 기계적, 및 광학적 특성을 제공하기 위해 행렬은 폴리머 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 예컨대, 행렬은 금속 나노와이어와 기판(110) 사이에 양호한 접착력을 제공할 수 있다. 또 다른 예로서, 행렬은 또한 금속 나노와이어에 대해 양호한 기계적 강도를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 나노와이어가 추가적인 내긁힘성/내마모성 표면 보호를 가지며, 이에 의해 금속 나노와이어층(120)의 표면 강도를 개선시키도록, 행렬은 특정한 폴리머를 포함할 수 있다. 전술한 특정한 폴리머는, 예컨대, 폴리아크릴레이트, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리실록산, 폴리실란, 폴리(실리콘-아크릴산), 또는 이들의 조합일 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 나노와이어층(120)의 자외선 저항을 개선시키고 사용 기한을 연장시키기 위해, 행렬은 계면 활성제, 가교제, 안정제(예컨대, 산화 방지제 또는 자외선 안정제를 포함하지만 이들로 제한되지는 않음), 중합 억제제, 또는 전술한 재료 중 임의의 재료의 조합을 더 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "금속 나노와이어"라는 용어는 집합 명사이며, 이는, 다수의 금속 원소, 금속 합금, 또는 금속 화합물(금속 산화물 포함)을 포함하는 금속 와이어의 집합을 지칭하고, 그 안에 포함되는 금속 나노와이어의 수는 본 개시의 범위에 영향을 미치지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예에서, 단일 금속 나노와이어의 단면 사이즈(예컨대, 단면의 직경)는 500nm보다 더 작을 수 있고, 바람직하게는 100nm보다 더 작을 수 있고, 더 바람직하게는 50nm보다 더 작을 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 나노와이어는 큰 종횡비(즉, 단면의 길이:직경)를 갖는다. 구체적으로, 금속 나노와이어의 종횡비는 10과 100,000 사이일 수 있다. 더 상세하게는, 금속 나노와이어의 종횡비는 10보다 더 클 수 있고, 바람직하게는 50보다 더 클 수 있고, 더 바람직하게는 100보다 더 클 수 있다. 또한, 실크, 섬유, 또는 튜브와 같은 다른 용어는 전술한 단면 치수 및 종횡비를 가지며, 이 또한 본 개시의 범위 내에 속한다.
일부 실시예에서, 금속층(130)은 금속 나노와이어층(120)의 제2 부분(120b) 상에 배치되고, 금속층(130)과 금속 나노와이어층(120)의 제2 부분(120b)은 함께 주변 회로(T)를 구성한다. 주변 회로(T)는 터치 또는 다른 신호 송신을 위해 외부 제어기에 연결 수 있다. 금속 나노와이어층(120)의 적어도 부분과 금속층(130)의 적어도 부분에 의해 주변 회로(T)를 형성함으로써, 금속 나노와이어층(120)은 주변 회로(T) 전체를 통해 금속층(130)과 전기적으로 접촉하여, 더 나은 신호 송신을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 금속층(130)을 형성하기 위해 도전성이 높은 물질이 채용될 수 있으며, 예컨대, 구리 또는 은이 금속층(130)의 물질로서 채용될 수 있다. 또한, 주변 영역 내의 터치 감지 전극과 정렬하기 위해 단일 금속층의 주변 회로가 사용되는 종래의 구조에 비하여, 주변 영역(PA) 내에 정렬 허용오차를 위해 임의의 영역을 예비로 둘 필요가 없고, 이에 의해 좁은 베젤을 갖는 제품에 대한 설계 요건을 충족시키도록, 본 개시의 터치 센서(100)는, 본 개시의 설계를 사용하여 오버랩 공정 동안 발생되는 정렬 허용오차를 완전히 회피할 수 있다.
일부 실시예에서, 금속층(130)은, 가시 영역(VA) 내로 연장되는 연장부(132)를 가지며, 연장부(132)는 금속 나노와이어층(120)의 제1 부분(120a)과 오버랩되고 접촉한다. 즉, 연장부(132)는 터치 감지 전극(TE)과 오버랩되고 접촉하여, 전기적 보조 효과를 제공한다. 일부 실시예에서, 연장부(132)는 가시 영역(VA)과 주변 영역(PA) 사이의 경계(B)로부터 가시 영역(VA) 내로 연장된다.
반면에, 금속층(130)의 연장부(132)와 금속층(130)의 나머지 부분(예컨대, 주변 영역(PA) 내에 위치된 금속층(130)의 부분)은 전체적으로 통합적으로 형성될 수 있다. 즉, 금속층(130)의 연장부(132)와 금속층(130)의 나머지 부분 사이에 실질적인 계면이 존재하지 않는다. 연장부(132)의 구성을 통해, 금속층(130)과 금속 나노와이어층(120) 사이의 접촉 면적이 더 증가될 수 있도록, 금속층(130)과 금속 나노와이어층(120)은 가시 영역(VA) 내에서 추가적으로 서로 전기적으로 접촉할 수 있다. 따라서, 터치 센서(100)의 도전성을 개선시키기 위해 터치 센서(100)의 표면 저항이 유효하게 감소될 수 있고, 터치 센서(100)의 저항성 용량성 로딩(RC Loading)이 더 감소될 수 있고, 금속층(130) 전체와 금속 나노와이어층(120) 사이의 전기 접촉 안정성이 증가될 수 있다. 일부 실시예에서, 터치 감지 전극(TE)이, 도 1a에 도시된 3개의 전극 라인(L)과 같은, 복수의 전극 라인(L)을 포함할 때, 금속층(130)은 복수의 연장부(132)를 가질 수 있고, 연장부(132)는 전극 라인(L)의 위치에 대응하여 각각 배치될 수 있다. 이러한 경우, 연장부(132)의 수는 전극 라인(L)의 수와 동일할 수 있다. 그러므로, 전극 라인(L) 및 연장부(132)의 패터닝이 용이해질 수 있고, 전극 라인(L)과 연장부(132)의 정렬이 잘 달성될 수 있으며, 이에 의해 제조 공정의 편의성을 개선시킨다.
도 1c는, 도 1a에서의 터치 센서의 영역(R1)을 도시하는 부분 확대도이다. 도 1c를 참조한다. 일부 실시예에서, 연장부(132)의 연장 패턴은 선형 패턴이고, 선형 패턴은 제1 방향(D1)을 따라서 연장된다. 가시 영역(VA) 내에서 연장되는 연장부(132)의 연장 길이(L2)는 적어도 0.05mm이고, 바람직하게는, 예컨대, 2.00mm이다. 더 구체적으로, 연장부(132)는 제1 방향(D1)을 따라서 연장되고, 적어도 0.05mm의 연장 길이(L2)를 가지며, 이에 의해 충분한 접촉 면적을 제공한다. 연장부(132)의 연장 패턴이 선형 패턴일 때, 연장부(132)의 연장 길이(L2)는 제1 방향(D1)에서의 선형 패턴의 길이이고; 연장부(132)의 연장 패턴이 비선형 패턴일 때, 연장부(132)의 연장 길이(L2)는 가시 영역(VA) 내의 제1 방향(D1)을 따른 비선형 패턴의 두 단부(130e) 사이의 가장 짧은 연결 길이라는 점에 유의해야 한다. 상세하게는, 연장부(132)의 연장 길이(L2)가 0.05mm보다 더 작다면, 연장부(132)는, 터치 감지 전극(TE) 내의 무작위하게 분산된 금속 나노와이어와 올바르게 그리고 안정적으로 접촉하지 못할 수 있고, 연장부(132)의 설계의 의미가 상실된다. 일부 실시예에서, 가시 영역(VA)에 의해 제시되는 광학적 특성 및 연장부(132)와 터치 감지 전극(TE) 사이의 접촉 특성 둘 다가 만족될 수 있도록, 제2 방향(D2)을 따른 연장부(132)의 폭(W2)은 0.006mm와 0.050mm 사이일 수 있다. 상세하게는, 제2 방향(D2)을 따른 연장부(132)의 폭(W2)이 0.050mm보다 더 클 때, 연장부(132)와 터치 감지 전극(TE)의 오버랩 부분이 쉽게 보일 수 있으며(즉, 오버랩 부분은 불필요한 가시성을 가짐), 이에 의해, 터치 센서(100)의 가시 영역(VA)에 의해 제시되는 광학적 특성에 영향을 미칠 수 있고; 제2 방향(D2)을 따른 연장부(132)의 폭(W2)이 0.006mm보다 더 작을 때, 연장부(132)는 전기적 보조 효과를 제공하기에 안정적으로 터치 감지 전극(TE)과 접촉하지 않을 수 있고, 연장부(132)의 패터닝에 대한 어려움이 증가된다.
연장부(132)는 더 작은 폭(W2)을 가지므로, 연장부(132)와 금속 나노와이어층(120) 사이의 전기적 접촉 안정성을 보장하기 위해, 일부 실시예에서, 안정적인 표면 저항 사양을 갖는 금속 나노와이어층(120)이 또한 선택될 수 있다. 더 상세하게는, 금속 나노와이어층(120)의 표면 저항 사양의 선택은, 금속 나노와이어층(120)과 연장부(132) 사이의 접촉 저항, 및 터치 센서(100)에 의해 제시되는 광학적 특성을 고려해야 한다. 더 큰 표면 저항을 갖는 금속 나노와이어층(120)이 선택될 때, 금속 나노와이어는 금속 나노와이어층(120) 내에서 드물고, 더 낮은 밀도를 가지며, 이는, 금속 나노와이어층(120)과 연장부(132) 사이의 접촉 저항이 과하게 크도록, 금속 나노와이어가 연장부(132)와 안정적으로 접촉하는 것을 어렵게 할 것이며; 더 작은 표면 저항을 갖는 금속 나노와이어층(120)이 선택될 때, 금속 나노와이어는 금속 나노와이어층(120) 내에서 집중되고, 더 높은 밀도를 가지며, 이는 광 투과를 감소시키고 광학적 특성에 영향을 미칠 것이다. 일부 실시예에서, 광학적 특성 및 전기적 특성을 만족시키기 위해, 금속 나노와이어층(120)의 표면 저항 사양은 10옴/sq(ops, Ohms per square)에서부터 100ops까지의 범위 내에 있도록, 바람직하게는 35ops에서부터 70ops까지의 범위 내에 있도록 선택될 수 있다. 그러므로, 연장부(132)와 금속 나노와이어층(120) 사이의 전기적 접촉부가 잘 형성될 수 있고, 터치 센서(100)는 더 나은 광학적 특성을 보일 수 있다.
도 2 내지 도 5는, 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 일부 터치 센서를 도시하는 평면도이다. 도 2 내지 도 5의 터치 센서와 도 1a의 터치 센서(100)는 실질적으로 동일한 컴포넌트 구성 및 연결 관계, 물질, 및 장점을 갖고, 이후 이들은 반복되지 않을 것이며, 다음의 설명에서는 오직 차이만이 논의될 것이라는 것이 이해되어야 한다.
도 2를 참조한다. 도 2에 도시된 터치 센서(200)와 도 1a에 도시된 터치 센서(100) 사이의 적어도 하나의 차이는, 터치 센서(200) 내에서, 전극 라인(L)의 위치에 대응하여 배치되지 않는 다른 연장부(232)가, 전극 라인(L)의 위치에 대응하여 배치되는 연장부(232) 사이에 더 배치된다는 점에 있다. 즉, 터치 센서(200) 내에서, 연장부(232)는 제2 방향(D2)을 따라서 더 큰 배열 밀도로 배치된다. 즉, 하나의 터치 감지 전극(TE)은 단위 면적당 더 많은 수의 연장부(232)를 갖는다. 일부 실시예에서, 전극 라인(L)의 위치에 대응하여 배치되지 않는 하나의 연장부(232)가, 전극 라인(L)의 위치에 대응하여 배치되는 2개의 연장부(232) 사이에 배치되고, 전극 라인(L)의 위치에 대응하여 배치되지 않는 연장부(232)는, 제2 방향(D2)을 따라서 전극 라인(L)의 위치에 대응하여 배치되는 2개의 연장부(232)의 중간에 배치된다. 즉, 전극 라인(L)의 위치에 대응하여 배치되지 않는 연장부(232)와 전극 라인(L)의 위치에 대응하여 배치되는 연장부(232)는 제2 방향(D2)을 따라서 간격을 두고 등거리로 이격된다. 또한, 전극 라인(L)의 위치에 대응하여 배치되지 않는 연장부(232)는 제2 방향(D2)을 따라서 2개의 전극 라인(L)의 중간에 배치된다. 즉, 전극 라인(L)의 위치에 대응하여 배치되지 않는 연장부(232)와 전극 라인(L)은 제2 방향(D2)을 따라서 간격을 두고 등거리로 이격된다. 연장부(232)의 수를 적절히 증가시킴으로써, 금속층(230)과 금속 나노와이어층(220) 사이의 전기 접촉을 더 개선시키기 위해 금속층(230)과 금속 나노와이어층(220) 사이의 접촉 면적이 더 증가될 수 있다.
도 3을 참조한다. 도 3에 도시된 터치 센서(300)와 도 1a에 도시된 터치 센서(100) 사이의 적어도 하나의 차이는, 각 연장부(332)의 연장 패턴이 연속적으로 연장되는 선형 패턴이도록, 그리고 가시 영역(VA) 내에서 제1 방향(D1)을 따라서 연장되는 연장부(332)의 연장 길이(L2)가 가시 영역(VA) 내에서 제1 방향(D1)을 따라서 연장되는 전극 라인(L)의 연장 길이(L1)와 같도록, 터치 센서(300) 내에서, 각 연장부(332)는 전극 라인(L) 전체 위에서 제1 방향(D1)을 따라서 더 연장된다는 점에 있다. 즉, 연장부(332)는 제1 방향(D1)을 따라서 가시 영역(VA) 내에 2개의 단부(322e)를 갖고, 전극 라인(L)은 제1 방향(D1)을 따라서 가시 영역(VA) 내에 2개의 단부(Le)를 가지며, 연장부(332)의 2개의 단부(322e)와 전극 라인(L)의 2개의 단부(Le)는, 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)에 의해 형성되는 평면(즉, 기판(310)의 연장 평면) 상에서 실질적으로 서로 정렬되며, 연장부(332)의 연장 길이(L2)는 연장부(332)의 2개의 단부(322e) 사이의 가장 짧은 연결 길이를 지칭하고, 전극 라인(L)의 연장 길이(L1)는 전극 라인(L)의 2개의 단부(Le) 사이의 가장 짧은 연결 길이를 지칭한다. 따라서, 금속층(330)과 금속 나노와이어층(320) 사이의 접촉 면적을 더 증가시키고, 이에 의해 금속층(330)과 금속 나노와이어층(320) 사이의 전기 접촉을 개선시키도록, 각 연장부(332)는 제1 방향(D1)을 따라서 전극 라인(L) 전체와 접촉할 수 있다. 더 구체적으로, 높은 도전성을 갖는 연장부(332)를 늘여 전극 라인(L)과 전기적으로 접촉하게 함으로써, 전극 라인(L)의 도전성을 개선시키고 터치 센서(300)의 RC 로딩을 더 감소시키도록 전극 라인(L)의 라인 저항이 유효하게 감소될 수 있다. 예컨대, 이 실시예에서, 연장부(332)의 폭(W2)이 약 8μm일 때, 연장부(332)에 의해 도움을 받는 전극 라인(L)의 라인 저항은, 연장부(332)의 도움을 받지 않는 종래의 전극 라인(L)에 비해 적어도 45%만큼 감소된다. 일부 다른 실시예에서, 연장부(332)의 연장 길이(L1)는 실제의 필요에 따라서 도 1a에서의 연장부(132)의 연장 길이(L1)보다 더 크고 도 3에서의 연장부(332)의 연장 길이(L1)보다 더 작도록 설정될 수 있으며; 그러한 길이(L1)는 여전히 전기 접촉 안정성을 개선시키고, 전극 라인(L)의 라인 저항을 감소시키고, 터치 센서(300)의 RC 로딩을 감소시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 전극 라인(L)의 폭(W1)은 연장부(132/332)의 구성을 용이하게 할 수 있다. 구체적으로, 전극 라인(L)의 폭(W1)은 연장부(132/332)(도 1c에 도시됨)의 폭(W2)보다 훨씬 더 크므로, 각 연장부(332)가 전극 라인(L) 전체 위에서 연장되는 도 3의 실시예에서도, 가시 영역(VA)에 의해 제시되는 광학적 특성은 영향을 받지 않을 것이다. 일부 실시예에서, 각 연장부(332)는, 접촉하고 있는 전극 라인(L)에 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 각 연장부(332)의 연장 패턴은, 연속적으로 연장되는 선형 (스트립 형상의) 패턴이다. 그러므로, 패터닝 공정의 편의성을 개선시키기 위해, 연장부(332)와 전극 라인(L) 사이의 정렬이 잘 달성될 수 있다.
도 4를 참조한다. 도 4에 도시된 터치 센서(400)와 도 3에 도시된 터치 센서(300) 사이의 적어도 하나의 차이는, 터치 센서(400) 내에서, 각 연장부(432)의 연장 패턴은 연속적인 파형 패턴이라는 점에 있다. 그러한 구성을 사용하면, 광학적 간섭의 가능성이 감소될 수 있도록, 가시 영역(VA) 내의 각 연장부(432)에 의해 발생되는 무아레의 문제가 회피될 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 각 연장부(432)의 연장 패턴의 파형 패턴은 사인 파형 패턴, 정사각형 파형 패턴, 삼각형 파형 패턴, 톱니 파형 패턴, 또는 이들의 조합일 수 있다. 전술한 비선형 패턴은 광학적 간섭의 가능성을 감소시키기 위해 무아레의 문제를 회피할 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 전극 라인(L)의 전극 패턴은 또한 연장부(432)의 연장 패턴에 컨포멀할 수 있다. 즉, 연장부(432)의 연장 패턴은 연속적으로 연장되는 파형 패턴이고, 전극 라인(L)의 전극 패턴 또한 연속적으로 연장되는 파형 패턴일 수 있고, 연장부(432)의 연장 패턴은 전극 라인(L)의 전극 패턴을 따라서 연장될 수 있다. 연장부(432)의 연장 패턴과 전극 라인(L)의 전극 패턴의 조합은 이들로 제한되지 않으며, 연장 패턴과 전극 패턴의 임의의 가능한 조합은 본 개시의 범위 내에 속한다는 것이 이해되어야 한다.
도 5를 참조한다. 도 5에 도시된 터치 센서(500)와 도 3에 도시된 터치 센서(300) 사이의 적어도 하나의 차이는, 터치 센서(500) 내에서, 연장부(532)의 연장 패턴은, 간격을 두고 배치되는 복수의 선분(532a)에 의해 구성된다는 점에 있다. 일부 실시예에서, 선분(532a)은 제1 방향(D1)을 따라서 간격을 두고 배치될 수 있다. 즉, 선분(532a) 사이의 간격에 의해 전극 라인(L)의 부분이 노출될 수 있다. 일부 실시예에서, 선분(532a)은 제1 방향(D1)을 따라서 등거리로 간격을 두고 배치될 수 있고, 상이한 전극 라인(L) 상에 위치되는 선분(532a)은 제2 방향(D2)을 따라서 서로 정렬될 수 있다. 이 실시예에서, 복수의 선분(532a)에 의해 구성되는 연장 패턴은 또한, 연장부(532)가 광학적 간섭의 가능성을 감소시키는 것을 가능케 할 수 있다. 또한, 터치 감지 전극(TE)의 저항이 표준 범위 내에 속하도록, 그리고 터치 센서(500)의 RC 로딩 값이 감소될 수 있도록, 각 선분(532a)의 구성의 세부사항(예컨대, 각 선분(532a)의 길이, 선분(532a) 사이의 거리 등)은 실제 필요에 따라서 유연하게 조정될 수 있다.
설명된 컴포넌트 연결 관계, 물질, 및 장점은 이후 반복되지 않으리라는 것이 이해되어야 한다. 다음의 설명에서, 본 개시의 터치 센서(100)의 제조 방법을 더 설명하기 위해 도 1a 내지 도 1c에서의 터치 센서(100)가 예로서 취해질 것이다. 터치 센서(100)의 제조 방법을 도시하는 흐름도인 도 6을 참조한다. 터치 센서(100)의 제조 방법은 단계(S10) 내지 단계(S50)를 포함하며, 단계(S10) 내지 단계(S50)는 순차적으로 수행될 수 있다. 단계(S10)에서, 기판(110)이 제공된다. 단계(S20)에서, 기판(110) 상에 그리고 터치 센서(100)의 가시 영역(VA) 및 주변 영역(PA)에 대응하여 상에 금속 나노와이어 물질층이 형성된다. 단계(S30)에서, 금속 나노와이어 물질층 상에 금속 물질층이 형성된다. 단계(S40)에서, 금속 물질층이, 연장부(132)를 갖는 금속층(130)으로 형성되도록, 금속 물질층에 제1 패터닝 단계가 수행된다. 단계(S50)에서, 금속 나노와이어 물질층이, 패터닝된 금속 나노와이어층(120)으로 형성되도록, 그리고 금속층(130)의 연장부(132)가 가시 영역(VA) 내의 금속 나노와이어층(120)과 오버랩되고 접촉하도록, 금속 나노와이어 물질층에 제2 패터닝 단계가 수행된다. 다음의 설명에서, 위의 단계가 더 상세히 설명될 것이다.
먼저, 단계(S10 내지 S20)에서, 기판(110)이 제공되고, 터치 센서(100)의 가시 영역(VA) 및 주변 영역(PA)에 대응하여, 금속 나노와이어(예컨대, 은 나노와이어 물질층, 금 나노와이어 물질층, 또는 구리 나노와이어 물질층)를 적어도 포함하는 금속 나노와이어 물질층이 전체 표면 상에 형성된다. 일부 실시예에서, 기판(110)에 후처리가 수행될 수 있고, 예컨대, 기판(110)과 다른 층 사이의 접착을 향상시키기 위해 기판(110)의 표면 상에 접착층 또는 수지층이 추가적으로 코팅되거나 표면 수정 공정이 수행된다. 일부 실시예에서, 코팅에 의해 기판(110) 상에 금속 나노와이어와의 확산물 또는 슬러리가 형성될 수 있고, 금속 나노와이어가 기판(110)의 표면에 접착되도록 하기 위해 확산물 또는 슬러리는 이후 경화 또는 건조된다. 위의 경화 또는 건조하는 단계 후, 확산물 또는 슬러리 내의 용제 또는 다른 물질은 휘발될 것이며, 금속 나노와이어는 기판(110)의 표면 상에 무작위하게 분포될 수 있거나, 바람직하게는, 금속 나노와이어는 떨어지지 않으면서 기판(110)의 표면 상에 고정되어, 금속 나노와이어 물질층을 형성할 수 있다. 도전 네트워크를 형성하기 위해, 금속 나노와이어 물질층 내의 금속 나노와이어는 서로 접촉하여, 연속적인 전류 경로를 제공할 수 있다. 즉, 금속 나노와이어는 그 교차 위치에서 서로 접촉하여, 전류를 전달하기 위한 경로를 형성한다.
일부 실시예에서, 확산물 또는 슬러리는 용제를 포함하여, 용제 내에서 금속 나노와이어가 불균일하게 확산되도록 한다. 구체적으로, 용제는, 예컨대, 물, 알코올, 케톤, 에테르, 탄화수소, 방향족 용제(벤젠, 톨루엔, 크실렌 등), 또는 이들의 조합이다. 일부 실시예에서, 금속 나노와이어와 용제 사이의 호환성 및 용제 내의 금속 나노와이어의 안정성을 개선시키기 위해, 확산물은 첨가제, 계면 활성제, 및/또는 결합제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 첨가제, 계면 활성제, 및/또는 결합제는, 예컨대, 카르복시메틸 세룰로스, 하이드록시에틸 셀룰로스, 하이프로멜로스, 불소 계면 활성제, 설포숙시네이트 술폰산염, 황산염, 인산염, 디술폰산염, 또는 이들의 조합일 수 있다. 스크린 인쇄, 스프레이 코팅, 또는 롤러 코팅과 같은 공정과 같은 임의의 방식으로, 금속 나노와이어를 포함하는 확산물 또는 슬러리가 기판(110)의 표면 상에 형성될 수 있지만, 그러한 공정으로 제한되지는 않는다. 일부 실시예에서, 금속 나노와이어를 포함하는 확산물 또는 슬러리가 연속적으로 공급되는 기판(110)의 표면 상에 코팅되도록, 롤-투-롤 공정이 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 도전성을 향상시키기 위해, 금속 나노와이어에 후처리가 또한 수행되어 교차 위치에서 금속 나노와이어의 접촉 특성을 개선(예컨대, 접촉 면적을 증가)시킬 수 있다. 후처리는, 가열, 플라즈마 제공, 코로나 방전, 자외선 제공, 오존 제공, 또는 가압과 같은 단계를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 구체적으로, 경화 또는 건조에 의해 금속 나노와이어 물질층이 형성된 후, 금속 나노와이어 물질층 상에 압력을 가하기 위해 롤러가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 나노와이어 물질층 상에 압력을 가하기 위해 하나 이상의 롤러가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 가해지는 압력은 약 50psi와 약 3400psi 사이, 바람직하게는 약 100psi와 약 1000psi 사이, 약 200psi와 약 800psi 사이, 또는 약 300psi와 약 500psi 사이일 수 있다. 일부 실시예에서, 후처리 중 가열하는 단계와 가압하는 단계는 금속 나노와이어에 동시에 수행될 수 있다. 예컨대, 금속 나노와이어의 도전성을 향상시키기 위해, 롤러를 통해 약 10psi 내지 약 500psi의 압력(또는 바람직하게는 약 40psi와 약 100psi 사이의 압력)이 가해질 수 있고, 롤러는 약 70°C 내지 약 200°C(바람직하게는 약 100°C 내지 약 175°C)로 가열될 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 나노와이어는 후처리를 위해 환원제에 노출될 수 있다. 예컨대, 은 나노와이어를 포함하는 금속 나노와이어는, 바람직하게는 후처리를 위해 은 환원제에 노출될 수 있다. 일부 실시예에서, 은 환원제는, 소듐 붕수소화물과 같은 붕수소화물, 디메탈아민 보란과 같은 붕소 질소 화합물, 또는 수소와 같은 기체 환원제를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 노출 시간은 약 10초와 약 30분 사이, 바람직하게는 약 1분과 약 10분 사이일 수 있다.
그다음으로, 단계(S30)에서, 금속 물질층이 금속 나노와이어 물질층의 전체 표면을 커버하도록, 적어도 높은 도전성의 금속을 포함하는 금속 물질층(예컨대, 구리층)이, 기판(110)으로부터 멀리 향하는 금속 나노와이어 물질층의 전체 표면 상에 형성된다. 즉, 가시 영역(VA) 및 주변 영역(PA) 내에서 금속 물질층은 금속 나노와이어 물질층을 커버한다. 일부 실시예에서, 예컨대, 스퍼터링에 의해, 금속 나노와이어 물질층의 표면 상에 금속 물질층이 형성될 수 있다. 단계(S30)가 수행된 후, 기판(110), 금속 나노와이어 물질층, 및 금속 물질층이 하단에서부터 상단으로 순차적으로 적층되어 있는, 적층된 구조물이 형성될 수 있다.
후속적으로, 단계(S40)에서, 주변 영역(PA)에 대응하는 금속 물질층의 부분과 가시 영역(VA)에 대응하는 금속 물질층의 부분이 각각 그 패턴으로 규정되어, 통합적으로 형성된 금속층(130)을 형성하도록, 제1 미리 결정된 패턴에 따라서 제1 패터닝 단계가 수행된다. 상세하게는, 주변 영역(PA)에 대응하는 금속 물질층의 부분은, 주변 회로(T)의 부분을 형성하도록 패터닝될 수 있고, 가시 영역(VA)에 대응하는 금속 물질층의 부분은, 주변 회로(T)로부터 연장되는 연장부(132)를 형성하도록 패터닝될 수 있다. 즉, 제1 패터닝 단계는 주변 영역(PA) 내의 금속층(130)의 부분을 형성하도록, 그리고 가시 영역(VA) 내의 금속층(130)의 또 다른 부분(즉, 연장부(132))을 형성하도록 수행되고, 연장부(132)는, 주변 영역(PA)에 대응하는 금속층(130)의 부분으로부터 가시 영역(VA) 내로 연장되고, 주변 영역(PA)에 대응하는 금속층(130)의 부분과 금속층(130)의 연장부(132) 사이에 실질적인 계면이 존재하지 않는다. 일부 실시예에서, 주변 영역(PA)에 대응하는 금속 물질층의 부분과 가시 영역(VA)에 대응하는 금속 물질층의 부분은 동일한 공정에서 패터닝된다. 즉, 주변 영역(PA)에 대응하는 금속층(130)의 부분과 가시 영역(VA)에 대응하는 연장부(132)는 동일한 공정에서 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 물질층은 에칭에 의해 패터닝될 수 있고, 에칭 용액은, 금속 나노와이어 물질층을 손상시키지 않으면서 금속 물질층을 에칭할 수 있는 능력을 갖도록 선택될 수 있다. 즉, 금속 물질층 아래의 금속 나노와이어 물질층의 제거를 방지하기 위해, 선택되는 에칭 용액은, 금속 물질층과 금속 나노와이어 물질층에 대해 높은 에칭 선택비를 가질 수 있다. 상세하게는, 금속 물질층이 구리층일 때, 그 아래의 금속 나노와이어 물질층에 영향을 미치지 않으면서 금속 물질층을 따로 에칭하기 위해, 에칭 용액의 주 컴포넌트는, 예컨대, 암모늄 아세테이트일 수 있다. 단계(S40)가 수행된 후, 금속층(130)이 형성될 수 있고, 금속층(130) 아래의 금속 나노와이어 물질층은 그 전체가 기판(110) 상에 여전히 존재한다.
그 후, 단계(S50)에서, 가시 영역(VA)에 대응하는 금속 나노와이어 물질층의 부분 및 주변 영역(PA)에 대응하는 금속 나노와이어 물질층의 부분이 그 패턴으로 각각 규정되어, 가시 영역(VA) 및 주변 영역(PA)에 각각 대응하는 금속 나노와이어층(120)의 제1 부분(120a) 및 제2 부분(120b)을 각각 형성하도록, 제2 미리 결정된 패턴에 따라서 제2 패터닝 단계가 수행되며, 제2 미리 결정된 패턴은 제1 미리 결정된 패턴에 대응하도록 설계된다. 일부 실시예에서, 가시 영역(VA)에 대응하는 금속 나노와이어 물질층의 부분은, 터치 감지 전극(TE)을 형성하도록 패터닝될 수 있다. 즉, 금속 나노와이어층(120)의 제1 부분(120a)은 터치 감지 전극(TE)을 구성할 수 있다. 일부 실시예에서, 예컨대, 병렬로 배치 및 연결된 복수의 전극 라인(L)에 의해, 터치 감지 전극(TE)이 형성될 수 있다. 또한, 터치 감지 전극(TE)의 전극 라인(L)은 금속층(130)의 연장부(132)를 지지하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 연장부(132) 바로 아래의 금속 나노와이어 물질층은 제거되지 않을 것이며, 연장부(132)가 전극 라인(L)에 안정적으로 오버랩되고 접촉하는 것을 보장하고, 이에 의해 안정적인 전기 접촉부를 형성하기 위해, 제2 방향(D2)을 따른 전극 라인(L)의 폭(W1)은 제2 방향(D2)을 따른 연장부(132)의 폭(W2)보다 더 크도록 패터닝될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 미리 결정된 패턴은 제1 미리 결정된 패턴에 대응하므로, 가시 영역(VA)에 대응하는 금속 나노와이어 물질층의 부분 패터닝은, 금속층(130)의 연장부(132)의 위치에 대응하여 수행된다. 예컨대, 가시 영역(VA)에 대응하는 금속 나노와이어 물질층의 부분은, 복수의 전극 라인(L)에 의해 구성되는 터치 감지 전극(TE)을 형성하도록 패터닝되고, 제1 방향(D1)을 따른 각 전극 라인(L)의 위치는 제1 방향(D1)을 따른 연장부(132) 각각의 위치에 대응한다. 일부 다른 실시예에서, 금속 나노와이어층(320)을 패터닝하기 위한 예로서 도 3에서의 터치 센서(300)가 취해질 때, 제2 미리 결정된 패턴은 또한, 제1 미리 결정된 패턴에 대해 컨포멀하도록 설계될 수 있으므로, 가시 영역(VA)에 대응하는 금속 나노와이어 물질층의 부분의 패터닝은, 금속층(130)의 연장부(132)의 연장 패턴에 대해 컨포멀하게 수행된다. 예컨대, 가시 영역(VA)에 대응하는 금속 나노와이어 물질층의 부분은, 복수의 전극 라인(L)에 의해 구성되는 터치 감지 전극(TE)을 형성하도록 패터닝될 수 있고, 각 전극 라인(L)의 윤곽은, 그와 오버랩되는 연장부(132)의 윤곽과 동일할 수 있다. 전술한 바에 기초하여, 전극 라인(L)과 연장부(132) 사이의 정렬은 잘 효율적으로 달성될 수 있고, 이에 의해 패터닝의 편의성을 개선시킨다.
일부 실시예에서, 주변 영역(PA)에 대응하는 금속 나노와이어 물질층의 부분은, 주변 회로(T)의 부분을 형성하도록 패터닝될 수 있다. 즉, 금속 나노와이어층(120)의 제2 부분(120b)은 주변 회로(T)의 부분을 형성할 수 있다. 상세하게는, 주변 영역(PA)에 대응하는 금속 나노와이어 물질층의 부분은, 주변 영역(PA)에 대응하는 금속층(130)의 부분과 완전히 오버랩되도록 패터닝될 수 있다. 즉, 금속 나노와이어층(120)의 제2 부분(120b)의 패턴은, 주변 영역(PA)에 대응하는 금속층(130)의 부분의 패턴과 동일할 수 있고, 금속 나노와이어층(120)의 제2 부분(120b)과 주변 영역(PA)에 대응하는 금속층(130)의 부분은 함께 주변 회로(T)를 형성한다. 일부 실시예에서, 금속 나노와이어층(120)의 제2 부분(120b)과 주변 영역(PA)에 대응하는 금속층(130)의 부분은 동일한 회로 패턴을 가지며, 주변 영역(PA)에 대응하는 금속층(130)의 부분은, 일부 지루한 마스크 정렬 단계가 생략되도록, 금속 나노와이어층(120)의 제2 부분(120b)을 패터닝하는 공정 동안 금속 나노와이어층(120)의 제2 부분(120b)의 패턴을 규정하기 위한 마스크로서 소용될 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 나노와이어층(120)의 제2 부분(120b) 및 금속층(130)에 의한 주변 회로(T)의 형성을 실현하기 위해, 제1 미리 결정된 패턴과 제2 미리 결정된 패턴은 또한 주변 영역(PA) 내에 동일한 패턴을 갖도록 설계될 수 있다. 일부 실시예에서, 주변 영역(PA)에 대응하는 금속 나노와이어 물질층의 부분과 가시 영역(VA)에 대응하는 금속 나노와이어 물질층의 부분은 동일한 공정에서 패터닝될 수 있다. 즉, 금속 나노와이어층(120)의 제1 부분(120a)과 제2 부분(120b)은 동일한 공정에서 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 에칭에 의해 금속 나노와이어 물질층의 패터닝이 수행될 수 있고, 에칭 용액은, 금속층(130)을 손상시키지 않으면서 금속 나노와이어 물질층을 에칭할 수 있는 능력을 갖도록 선택될 수 있다. 즉, 형성된 금속층(130)에 대한 손상을 방지하기 위해, 선택되는 에칭 용액은, 금속 나노와이어 물질층과 금속층(130)에 대해 높은 에칭 선택비를 가질 수 있다. 더 상세하게는, 금속 나노와이어 물질층 내의 금속 나노와이어가 은 나노와이어이고, 금속층(130)의 물질이 구리일 때, 형성된 금속층(130)을 손상시키지 않으면서 동일한 공정에서 은 물질을 제거하기 위해, 에칭 용액의 주 컴포넌트는 H3PO4(에칭 용액 내에서 약 55% 내지 약 70%의 H3PO4의 부피비를 가짐) 및 HNO3(에칭 용액 내에서 약 5% 내지 약 15% HNO3의 부피비를 가짐)일 수 있다. 다른 실시예에서, 에칭 용액의 주 컴포넌트는 염화 제2철/질산 또는 인산/수소 과산화물일 수 있다.
위의 단계 후, 도 1a에 도시된 터치 센서(100)가 형성될 수 있다. 일반적으로, 터치 센서(100) 내에서, 주변 영역(PA)에 대응하는 금속층(130)은, 가시 영역(VA) 내로 연장되는 적어도 하나의 연장부(132)를 갖고, 연장부(132)는, 가시 영역(VA)에 대응하는 금속 나노와이어층(120)과 오버랩되고 접촉한다.
본 개시의 전술한 실시예에 따라서, 본 개시의 터치 센서는, 주변 영역 내에 위치된 금속층을 가지며, 금속층은, 가시 영역 내로 연장되는 적어도 하나의 연장부를 갖고, 연장부는, 가시 영역 내에 위치된 금속 나노와이어층과 오버랩되고 접촉하므로, 금속층과 금속 나노와이어층 사이의 접촉 면적이 유효하게 증가될 수 있으며, 이는, 터치 센서의 저항성 용량성 로딩(RC Loading)을 감소시키기 위해, 금속층과 금속 나노와이어층 사이의 전기 접촉 안정성을 개선시킬 뿐만 아니라, 터치 센서의 표면 저항을 유효하게 감소시켜, 터치 센서의 도전성을 개선시킨다. 또한, 전체 금속 나노와이어 물질층과 전체 금속 물질층이 패터닝되도록, 터치 센서의 제조 방법에서 전체 표면 상의 가시 영역과 주변 영역에 대해 단일 공정이 수행될 수 있다. 따라서, 금속층 및 금속 나노와이어층에 의해 층이 이루어지는 주변 회로가 주변 영역 내에 형성되고, 금속층을 갖는 터치 감지 전극이 금속 나노와이어층의 도움에 의해 가시 영역 내에 형성된다. 그러므로, 주변 영역 내의 터치 감지 전극과 정렬될 단일 금속층을 요구하는 종래의 구조적 설계가 생략될 수 있고, 오버랩 프로세스 동안 발생되는 정렬 허용오차가 완전히 회피될 수 있으며, 이에 의해 좁은 베젤을 갖는 제품에 대한 설계 요건을 충족시킬 수 있다.
본 개시의 특정 실시예를 참조하여 본 개시가 상당히 상세하게 설명되었지만, 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 첨부된 청구범위의 사상 및 범위는 본 명세서에 포함된 실시예의 설명으로 제한되어서는 안 된다.
본 개시의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않으면서 본 개시의 구조물에 대한 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 전술한 바를 고려하여, 본 개시는, 다음의 청구항들의 범위 내에 속한다면, 본 개시의 수정 및 변형을 커버하도록 의도된다.

Claims (16)

  1. 가시 영역 및 상기 가시 영역의 적어도 하나의 변(side)에 있는 주변 영역을 갖는 터치 센서에 있어서,
    기판;
    상기 기판 상에 배치되는 금속 나노와이어층 - 상기 금속 나노와이어층은, 상기 가시 영역에 대응하는 제1 부분 및 상기 주변 영역에 대응하는 제2 부분을 갖고, 상기 금속 나노와이어층의 상기 제1 부분은 적어도 하나의 터치 감지 전극(TE)을 포함하고, 각 터치 감지 전극(TE)은 제1 방향을 따라 연장되는 복수의 전극 라인들(L)을 포함함 - ; 및
    상기 금속 나노와이어층의 제2 부분 상에 배치되는 금속층 - 상기 금속층은, 상기 제1 방향을 따라 상기 가시 영역 내로 연장되는 복수의 연장부들을 갖고, 상기 복수의 연장부들은 상기 금속 나노와이어층의 제1 부분과 오버랩됨 -
    을 포함하고,
    상기 복수의 연장부들은 상기 복수의 전극 라인들(L)의 위치들에 대응하게 각각 배치되는 연장부들의 제1 세트 및 상기 복수의 전극 라인들(L)의 위치들에 대응하지 않게 배치되는 연장부들의 제2 세트를 포함하고, 상기 제2 세트의 각 연장부는 상기 제1 세트의 인접한 2개의 연장부들 사이에 배치되는, 터치 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 연장부들은 상기 주변 영역과 상기 가시 영역 사이의 경계로부터 상기 가시 영역 내로 연장되는, 터치 센서.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가시 영역 내에서 연장되는 상기 복수의 연장부들의 연장 길이는 적어도 0.05mm인, 터치 센서.
  4. 제1항에 있어서, 제2 방향을 따른 상기 복수의 연장부들의 각각의 폭은 0.006mm와 0.050mm 사이이고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직인, 터치 센서.
  5. 제1항에 있어서, 제2 방향을 따른 상기 복수의 전극 라인들의 각각의 폭은 200μm와 400μm 사이이고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직인, 터치 센서.
  6. 제5항에 있어서, 상기 연장부들의 제1 세트는 상기 복수의 전극 라인들 전체 위에서 연장되고, 상기 제1 세트의 각 연장부는 상기 제1 방향을 따라서 상기 가시 영역 내에 2개의 단부를 갖고, 상기 복수의 전극 라인들의 각 전극 라인은 상기 제1 방향을 따라서 상기 가시 영역 내에 2개의 단부를 갖고, 상기 제1 세트의 각 연장부의 2개의 단부는 각 전극 라인의 2개의 단부와 정렬되는, 터치 센서.
  7. 제6항에 있어서, 상기 연장부들의 제1 세트의 연장 패턴은 상기 복수의 전극 라인들의 전극 패턴에 대해 컨포멀한, 터치 센서.
  8. 제6항에 있어서, 상기 연장부들의 제1 세트의 연장 패턴은, 연속적으로 연장되는 선형 패턴, 파형 패턴, 또는 이들의 조합인, 터치 센서.
  9. 제6항에 있어서, 상기 연장부들의 제1 세트의 연장 패턴은, 간격을 두고 배치되는 복수의 선분(line segment)에 의해 구성되는, 터치 센서.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 금속 나노와이어층의 제2 부분 및 상기 제2 부분 상에 배치되는 상기 금속층은 함께 주변 회로를 구성하는, 터치 센서.
  12. 가시 영역 및 상기 가시 영역의 적어도 하나의 변에 있는 주변 영역을 갖는 터치 센서의 제조 방법에 있어서,
    기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 상에 금속 나노와이어 물질층을 형성하는 단계;
    상기 금속 나노와이어 물질층 상에 금속 물질층을 형성하는 단계;
    금속층이 형성되도록 제1 패터닝 단계를 수행하는 단계 - 상기 제1 패터닝 단계는,
    상기 금속층의 부분이 형성되도록, 상기 주변 영역에 대응하는 상기 금속 물질층의 부분을 패터닝하는 단계; 및
    상기 금속층의 부분으로부터 제1 방향을 따라 상기 가시 영역 내로 연장되는 복수의 연장부들이 형성되도록, 상기 가시 영역에 대응하는 상기 금속 물질층의 부분을 패터닝하는 단계
    를 포함함 - ; 및
    금속 나노와이어층이 형성되도록 제2 패터닝 단계를 수행하는 단계 - 상기 제2 패터닝 단계는,
    상기 금속 나노와이어층의 제1 부분이 형성되고 상기 금속층의 연장부가 상기 금속 나노와이어층의 제1 부분과 오버랩되도록, 상기 가시 영역에 대응하는 상기 금속 나노와이어 물질층의 부분을 패터닝하는 단계; 및
    상기 금속 나노와이어층의 제2 부분이 형성되도록, 상기 주변 영역에 대응하는 상기 금속 나노와이어 물질층의 부분을 패터닝하는 단계
    를 포함함 -
    를 포함하고,
    상기 금속 나노와이어층의 상기 제1 부분은 적어도 하나의 터치 감지 전극(TE)을 포함하고, 각 터치 감지 전극(TE)은 상기 제1 방향을 따라 연장되는 복수의 전극 라인들(L)을 포함하고,
    상기 복수의 연장부들은 상기 복수의 전극 라인들(L)의 위치들에 대응하게 각각 배치되는 연장부들의 제1 세트 및 상기 복수의 전극 라인들(L)의 위치들에 대응하지 않게 배치되는 연장부들의 제2 세트를 포함하고, 상기 제2 세트의 각 연장부는 상기 제1 세트의 인접한 2개의 연장부들 사이에 배치되는, 터치 센서의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 주변 영역에 대응하는 상기 금속 물질층의 부분과 상기 가시 영역에 대응하는 상기 금속 물질층의 부분은 동일한 공정에서 패터닝되는, 터치 센서의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 주변 영역에 대응하는 상기 금속 나노와이어 물질층의 부분과 상기 가시 영역에 대응하는 상기 금속 나노와이어 물질층의 부분은 동일한 공정에서 패터닝되는, 터치 센서의 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 가시 영역에 대응하는 상기 금속 물질층의 부분은 제1 미리 결정된 패턴에 따라서 패터닝되고, 상기 가시 영역에 대응하는 상기 금속 나노와이어 물질층의 부분은 제2 미리 결정된 패턴에 따라서 패터닝되고, 상기 제1 미리 결정된 패턴은 상기 제2 미리 결정된 패턴에 대응하는, 터치 센서의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 미리 결정된 패턴은 상기 제2 미리 결정된 패턴에 대해 컨포멀한, 터치 센서의 제조 방법.
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