KR20110127236A

KR20110127236A - 가시성이 낮은 오버레이된 미세패턴을 갖는 패턴화된 기판 및 터치 스크린 센서

Info

Publication number: KR20110127236A
Application number: KR1020117022272A
Authority: KR
Inventors: 크리스틴 이 모란; 매튜 에이치 프레이; 브라이언 엘 린지; 빌리 엘 위버
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2011-11-24
Also published as: WO2010099132A3; WO2010099132A2; EP3056978A1; US8970515B2; EP2401669A2; KR101786119B1; EP2401669B1; JP2012519329A; US20110310037A1; CN102334091A; CN102334091B; JP5643774B2; US20150138151A1

Abstract

본 발명은 물품, 예를 들어 안테나, EMI 차폐기, 및 터치 스크린 센서뿐만 아니라 가시성이 낮은 오버레이된 미세패턴을 갖는 패턴화된 기판을 기재한다. 또한 패턴화된 기판의 가시성을 결정하는 방법을 기재한다. 일 실시양태에서, 패턴화된 기판은 가시광 투명 기판; 및 적어도 2개의 오버레이된 전기 전도성 메쉬 미세패턴을 포함하며, 여기서 각각의 메쉬는 반복 셀 기하학적 형태를 가지며 오버레이된 미세패턴의 조합은 30000 단위(unit)의 거리에서 - 35 데시벨을 초과하는 공간 대비 임계치를 갖는다.

Description

가시성이 낮은 오버레이된 미세패턴을 갖는 패턴화된 기판 및 터치 스크린 센서{TOUCH SCREEN SENSOR AND PATTERNED SUBSTRATE HAVING OVERLAID MICROPATTERNS WITH LOW VISIBILITY}

터치 스크린 센서는 터치 스크린 디스플레이의 표면에 적용된 물체(예를 들어, 손가락 또는 스타일러스)의 위치 또는 터치 스크린 디스플레이의 표면 부근에 위치된 물체의 위치를 검출한다. 이들 센서는 디스플레이의 표면을 따라, 예를 들어 평탄한 직사각형 디스플레이의 평면 내의 물체의 위치를 검출한다. 터치 스크린 센서의 예는 정전용량 센서(capacitive sensor), 저항 센서(resistive sensor), 및 투사형 정전용량 센서(projected capacitive sensor)를 포함한다. 이러한 센서는 디스플레이를 오버레이하는 투명한 전도성 요소를 포함한다. 요소는 디스플레이 부근에 있는 또는 그와 접촉하는 물체의 위치를 결정하기 위해 요소를 탐지하는 데 전기 신호를 사용하는 전자 구성요소와 조합된다.

디스플레이를 오버레이 할 수 있고 투명한 전도성 요소를 포함하는 다른 구성요소는 전자파 간섭 (EMI) 차폐기 및 안테나를 포함한다.

투명한 (예컨대, 플라스틱 필름) 기판 상의 단일 전도성 (예컨대, 메쉬( mesh)) 미세패턴은 보통 시력 (20/20)의 인간의 육안으로는 시각적으로 검출될 수 없지만, 제1 미세패턴을 오버레이하는 제2 전도성 (예컨대, 메쉬) 미세패턴의 배치로 인해 미세패턴의 조합물 (즉, 복합 패턴)이 매우 가시적이될 수 있다는 것을 발견하였다.

일부 실시양태에서, 물품, 예컨대 안테나, EMI 차폐기, 및 특히 터치 스크린 센서를 기재한다. 물품은 가시광 투명 기판(visible light transparent substrate); 가시광 투명 기판 상에 또는 그 내에 배치된 반복 셀 기하학적 형태의 제1 개구 메쉬를 규정하는 선형 트레이스를 포함하는 제1 전도성 미세패턴, 및 제1 전도성 미세패턴으로부터 전기적으로 격리된 반복 셀 기하학적 형태의 제2 개구 메쉬를 규정하는 선형 트레이스를 포함하는 제2 전도성 미세패턴을 포함한다. 제1 전도성 미세패턴 및 제2 전도성 미세패턴은 오버레이되어 있다.

또 다른 실시양태에서, 패턴화된 기판의 가시성을 결정하는 방법을 기재한다. 방법은 미세패턴화된 기판의 디지탈 이미지를 제공하고; 중심와 검출(foveal detection)을 위한 수학적 모델을 사용하여 디지털 이미지로부터 공간 대비 임계치(spatial contrast threshold)를 계산하는 것을 포함한다. 이러한 방법은 물리적 샘플을 제조하지 않고도 특정 (예컨대, 낮은) 가시성을 갖는 미세패턴화된 기판 및 미세패턴을 설계하고 평가하는데 유용할 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 가시광 투명 기판; 및 적어도 2개의 오버레이된 전기 전도성 메쉬 미세패턴을 포함하는 패턴화된 기판이 기재되어 있으며, 여기서 각각의 메쉬는 반복 셀 기하학적 형태를 가지며 오버레이된 미세패턴의 조합은 30000 단위(unit)의 거리에서 - 35 데시벨을 초과하는 공간 대비 임계치를 갖는다.

이들 구체화된 물품 및 패턴화된 기판 각각에서, 오버레이된 미세패턴은 제1 미세패턴 및 제2 미세패턴 서로에 대한 배열 및 설계로 인해서 낮은 가시성을 나타낼 수 있다.

일 실시양태에서, 제2 전도성 미세패턴의 선형 트레이스 중 적어도 일부가 제1 전도성 미세패턴의 선형 트레이스에 대해 비-평행하도록, 제2 전도성 미세패턴이 제1 전도성 미세패턴을 오버레이한다. 다른 실시양태에서, 제2 전도성 미세패턴 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 셀 기하학적 형태와 상이한 셀 기하학적 형태를 갖는다. 다른 실시양태에서, 제2 전도성 미세패턴 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 셀 치수와 상이한 셀 치수를 갖는다. 또한, 제1 미세패턴 및 제2 미세패턴의 설계 및 배열로 인해 이러한 속성 중 둘 이상을 갖는 오버레이된 미세패턴이 생성될 수 있다.

일부 바람직한 실시양태에서, 제1 전도성 미세패턴 및 제2 전도성 미세패턴은 동일한 기하학적 형태, 예를 들어 (예컨대, 규칙적인(regular)) 육각형 셀 기하학적 형태를 갖는다. 제2 미세패턴은 제1 미세패턴에 대해서 약 15 도 내지 약 40 도 범위의 편향 각도로 배향될 수 있다. 제1 전도성 미세패턴 및 제2 전도성 미세패턴은 셀 치수가 최대 1:6 비율로 상이할 수 있다. 선형 트레이스는 바람직하게는 선 폭이 10 마이크로미터 미만이고, 더 바람직하게는 5 마이크로미터 미만이다. 제1 미세패턴 및 제2 미세패턴의 셀 치수는 바람직하게는 500 마이크로미터 이하이다.

[도면의 간단한 설명]

첨부 도면과 관련하여 본 발명의 다양한 실시예의 하기의 상세한 설명을 고려하여 본 발명이 더욱 완전하게 이해될 수 있다.

<도 1>

도 1은 터치 스크린 센서(100)의 개략도이다.

<도 2>

도 2는 터치 스크린 감지 영역 내에 있는 전도성 가시광 투명 구역의 사시도이다.

<도 3a>

도 3a는 규칙적인 육각형 메쉬 (때로는 "헥스" 메쉬로 지칭됨) 전도성 미세패턴의 기하학적 형태의 주사 전자 현미경 사진이다.

<도 3b>

도 3b는 정사각형 메쉬 전도성 미세패턴의 기하학적 형태의 주사 전자 현미경 사진이다.

<도 4a 및 도4b >

도 4a 및 도4b는 정사각형 및 팔각형 셀의 조합을 포함하는 반복 셀 기하학적 형태의 개구 메쉬를 도시한 도면이다.

<도 5a 내지 도 5i>

도 5a 내지 도 5i는, 제2 미세패턴이 제1 미세패턴에 대해서 증가되는 각도로 배향되도록 오버레이된 동일한 규칙적인 육각형 메쉬의 2층이 도시된 도면이며, 그 각도는 도 5a의 경우 5 도에서 시작하여 도 5a 내지 도 5i는 각각 5 도씩 증가된다.

<도 6>

도 6은 전도성 트레이스의 폭이 대략 2 마이크로미터이고, 셀 직경이 200 마이크로미터인 육각형 금속성 메쉬 및 모든 방향의 셀 피치(정사각형의 길이 및 폭)가 80 마이크로미터인 정사각형 메쉬의 오버레이된 2층을 도시하는 광학 현미경 사진 (반사 일루미네이션(reflection illumination))이다.

<도 7>

도 7은 규칙적인 육각형 금속성 메쉬의 오버레이된 2층을 도시하는 샘플 5의 광학 현미경 사진 (투과 일루미네이션(transmission illumination))이며, 여기서 하나의 미세패턴은 셀 직경이 200 마이크로미터이고, 다른 미세패턴은 셀 직경이 300 마이크로미터이고, 육각형 메쉬는 서로에 대해 27 도 각도로 회전되어 있다 (즉, 편향 각도가 27 도임).

<도 8>

도 8은 X-Y 그리드 유형의 투사형 정전용량 터치 스크린 센서인 터치 스크린 센서의 일 실시양태를 형성하기 위해 함께 라미네이팅되는 층들의 배열을 도시한다.

<도 9>

도 9는 도 8에 따른 터치 스크린 센서의 실시양태의 X-층 또는 Y-층에 대한 전도체 미세패턴의 부분을 도시한다.

<도 10>

도 10은 도 9에 도시된 전도체 미세패턴의 일부를 도시하는 도면으로서, 그 일부분은 각각이 접촉 패드 형태의 더 큰 특징부와 접촉하는 2개의 가시광 투명 전도성 메쉬 바 및 접촉된 메쉬 바 구역 사이의 공간에 있는 전기 전기적으로 격리된 전도성 침착물을 포함한다.

<도 11, 도 11a 및 도 11b>

도 11, 도 11a 및 도 11b는 제1 패턴화된 기판의 다양한 부분들을 도시한다.

<도 12, 도 12a 및 도 12b>

도 12, 도 12a 및 도 12b는 제2 패턴화된 기판의 다양한 부분들을 도시한다.

<도 13>

도 13은 도 11 및 도 12의 제1 패턴화된 기판 및 제2 패턴화된 기판을 오버레이함으로써 구성되는 투사형 정전용량 터치 스크린 투명 센서 요소를 도시한다.

<도 14 내지 도 36>

도 14 내지 도 36은 오버레이된 미세패턴 샘플의 대략 1.5 ㎜ × 2.5 ㎜ 면적의 확대 도면을 도시한다. 이러한 오버레이된 패턴 부분은 대비 임계치를 측정하는데 사용되는 샘플의 크기보다 더 작다. 도 6 및 도 7의 광학 현미경사진을 제외하고는, 도면들은 필수적으로 비율에 맞게 도시된 것은 아니다. 도면에 사용된 유사한 도면 부호는 유사한 구성요소를 지칭한다. 그러나, 주어진 도면에서 구성요소를 지칭하기 위한 도면 부호의 사용은 동일한 도면 부호로 표시된 다른 도면의 구성요소를 제한하고자 하는 것이 아님을 이해할 것이다.

본 발명은 가시광 투명 기판 및 가시광 투명 기판 상에 또는 그 내에 배치된 적어도 2개의 전기 전도성 미세패턴을 포함하는 미세패턴화된 기판 및 터치 스크린 센서를 기술한다. 일부 실시양태에서, 각각의 전기 전도성 미세패턴은 독립된 가시광 투명 기판 상에 또는 그 내에 배치된다. 다른 실시양태에서, 적어도 2개의 전기 전도성 미세패턴은 전도성 패턴들이 전기적으로 격리되도록 단일 가시광 투명 기판 상에 또는 그 내에 배치된다. 미세패턴들은 오버레이되어 있고, 제1 패턴 및 제2 패턴 서로에 대한 설계 및 배열로 인해서 낮은 가시성을 나타낼 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "미세패턴"은 치수(예컨대, 선 폭)가 1 ㎜ 이하인 점, 선, 채워진 형상 또는 이들의 조합의 배열을 나타낸다. 바람직한 실시양태에서, 점, 선, 채워진 형태 또는 이들의 조합의 배열은 치수(예컨대, 선 폭)가 적어도 0.5 마이크로미터이고, 전형적으로는 20 마이크로미터 이하이다. 미세패턴 특징부의 치수는 미세패턴 선택에 따라 다양할 수 있다. 일부 바람직한 실시양태에서, 미세패턴 특징부 치수(예컨대, 선 폭)는 10, 9, 8, 7, 6, 또는 5 마이크로미터 미만 (예컨대, 1 내지 3 마이크로미터)이다.

본원에서 사용된 바와 같이, "가시광 투명"은 가시광의 적어도 하나의 편광 상태에 대해서 투과율이 적어도 60%인 미세패턴화된 기판을 포함하는 물품 또는 비패턴화된 기판의 투과율 수준을 나타내며, 여기서 % 투과율은 입사광, 임의로는 편광의 강도에 대해 정상화된다. 입사광의 적어도 60%를 투과시키는 물품이 80% 미만의 투과율(예를 들어, 0 %)까지 광을 국부적으로 차단시키는 미세 특징부(예를 들어, 0.5 내지 10 마이크로미터 또는 1 내지 5 마이크로미터의 최소 치수, 예를 들어 폭을 갖는 점, 정사각형, 또는 선)를 포함하는 것은 가시광 투명의 의미 내에 있지만, 이러한 경우에, 미세 특징부를 포함하고 폭이 미세 특징부의 최소 치수의 1000배인 대체로 등축인 영역의 경우, 평균 투과율이 60%보다 크다. "가시광 투명"과 연관된 용어 "가시"는 기판 또는 미세패턴화된 물품이 투명한 광의 파장 범위를 특정하도록, 용어 "광"을 한정한다.

일반적인 가시광 투명 기판은 유리 및 중합 필름을 포함한다. 중합 "필름" 기판은 롤-투-롤 방식으로 처리되도록 강성이고 충분히 연성인 평탄한 시트 형태의 중합체 재료이다. 롤-투-롤이라함은 재료가 지지체 상에 감기거나 그로부터 풀릴 뿐만 아니라 이러한 방식으로 추가 가공되는 공정을 의미한다. 추가 가공의 예는 코팅, 슬릿팅(slitting), 블랭킹(blanking) 및 방사선 노광 등을 포함한다. 중합 필름은 다양한 두께, 일반적으로는 약 5 ㎛ 내지 1000 ㎛ 범위로 제조될 수 있다. 다수의 실시양태에서, 중합 필름 두께는 약 25 ㎛ 내지 약 500 ㎛, 또는 약 50 ㎛ 내지 약 250 ㎛, 또는 약 75 ㎛ 내지 약 200 ㎛ 범위이다. 롤-투-롤 중합 필름은 폭이 적어도 30.5 ㎝ (12 인치), 60.9 ㎝ (24 인치), 91.4 ㎝ (36 인치), 또는 121.9 ㎝ (48 인치)일 수 있다.

본 발명은 디스플레이의 구성요소 또는 재료와 직접 결합될 수 있는 오버레이된 전도성 미세패턴을 기술한다. 예를 들어, 하나 이상의 오버레이된 전도성 미세패턴은 액정 디스플레이의 컬러 필터 유리 층 상에 침착될 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 오버레이된 전도성 미세패턴은 액정 디스플레이(LCD)의 보상 필름 또는 출구 편광 필름 상에 침착될 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 오버레이된 전도성 미세패턴은 반사형 전기영동(EP) 디스플레이에서 전기영동 매질과 첩촉하는 기판 상에 침착될 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 오버레이된 전도성 미세패턴은 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이의 재료 층을 지지하는 유리 또는 플라스틱 기판 상에 침착될 수 있다. 전도성 미세패턴의 이러한 시행 중 일부는 "온-셀(on-cell)"로서 기재될 수 있다.

본 발명은 또한 정보 또는 명령어를 전자 장치(예를 들어, 컴퓨터, 휴대 전화 등)에 터치 입력하기 위한 접촉 또는 근접 센서에 관한 것이다. 이들 센서 요소는 가시광 투명이고, 디스플레이와의 직접적인 조합에 유용하며, 디스플레이 요소를 오버레이하고 있고, ("터치 스크린" 센서로서) 디스플레이를 구동하는 장치와 인터페이스한다. 센서 요소는 시트 유사 형태를 가지며, 센서의 터치 감지 영역 내에 있는 투명한 전도성 구역을 생성하도록 메쉬 기하학적 형태로 기판의 표면 상에 패턴화된 전도성 재료 (예컨대, 금속)를 지지하는 적어도 하나의 전기적으로 절연된 가시광 투명 기판 층을 포함한다. 그러나, 제2 전도성 미세패턴 (예컨대, 제1 미세패턴에 대해 직각임)이 제1 전도성 미세패턴과 전기적으로 격리된다면, 제1 전도성 미세패턴 및 제2 전도성 미세패턴은 다른 배열을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 기술 분야에서 공지된 바와 같이, 절연 구성요소가 제1 전도성 미세패턴과 제2 전도성 미세패턴의 사이의 교차지점에 제공될 수 있다. 미세패턴 둘다가, 시스템의 부품으로서 미세패턴을 사용하기 (예컨대, 정보 디스플레이에 터치 이벤트의 존재 또는 위치를 전기용량적으로 검출하기 위해서 전기 신호로 전도성 미세패턴을 구동시킴) 위해서 동일한 신호 처리, 로직, 메모리 또는 다른 회로에 연결되어 있는 것은 전기적으로 격리된 2개의 전도성 미세패턴의 범위 내이다. 전기적으로 격리되기 위해서는, 미세패턴은 단지 이들 사이의 절연 공간 (예컨대, 에어, 유전 재료)에 의해서, 오버랩핑 또는 오버레이된 구역에서 전기적 접촉이 부족한 것만이 필요하다.

전도성 미세패턴을 포함하는 터치 센서의 경우, 금속 미세패턴의 적어도 일부는 전자 조명 디스플레이의 회로를 갖는 전기 접촉부에 인접해 있거나 그 내에 존재한다.

정보 디스플레이용 터치 센서의 감지 영역은 정보 디스플레이의 가시 부분을 오버레이하도록 의도되거나 오버레이하고 있고 정보 디스플레이의 가시성을 가능하게 하도록 가시광 투명인 센서의 구역이다. 정보 디스플레이의 가시 부분은 변화할 수 있는 정보 내용을 갖는 정보 디스플레이의 부분, 예를 들어 픽셀, 예컨대 액정 디스플레이의 픽셀이 차지하고 있는 디스플레이 "스크린"의 부분을 말한다.

터치 스크린 센서는 예를 들어 저항성, 정전용량, 및 투사형 정전용량 유형일 수 있다. 가시광 투명 전도체 미세패턴은 전자 디스플레이에 일체화된 투사형 정전용량 터치 스크린 센서에 특히 유용하다. (예컨대, 투사형 정전용량) 터치 스크린 센서의 구성요소로서, 가시광 투명 전도성 미세패턴은 높은 터치 감도, 다중-터치 검출, 및 스타일러스 입력을 가능하게 하는데 유용하다.

본 발명은 이로 한정되지 않으며, 본 발명의 다양한 양태에 대한 이해는 이하에 제공된 예들의 논의를 통해 얻을 수 있다.

도 1은 터치 스크린 센서(100)의 개략도를 도시한다. 터치 스크린 센서(100)는 터치 감지 영역(105)을 갖는 터치 스크린 패널(110)을 포함한다. 터치 감지 영역(105)은 터치 센서 구동 장치(120)와 전기적으로 짝지워져 있다. 터치 스크린 패널(110)은 디스플레이 장치에 도입되어 있다.

도 2는 터치 스크린 패널의 터치 감지 영역, 예컨대 도 1의 터치 감지 영역(105) 내에 있는 전도성 가시광 투명 구역(101)의 사시도를 도시한다. 전도성 가시광 투명 구역(101)은 가시광 투명 기판(130) 및 가시광 투명 기판(130) 상에 또는 그 내에 배치된 전기 전도성 미세패턴(140)을 포함한다. 가시광 투명 기판(130)은 주 표면(132)을 포함하며, 전기적으로 절연되어 있다. 가시광 투명 기판(130)은, 예컨대 유리 또는 중합체와 같은 임의의 유용한 전기 절연성 재료로 형성될 수 있다. 광 투명 기판(130)용으로 유용한 중합체의 예는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리카르보네이트 (PC), 폴리카르보네이트 공중합체, 및 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN)를 포함한다. 전기 전도성 미세패턴(140)은 복수의 선형 금속 특징부로 형성될 수 있다.

도 2는 또한 터치 스크린 패널의 터치 감지 영역 내에 있게 되는 전도성 가시광 투명 구역(101)을 설명하는 데 사용하기 위한 좌표계(axis system)를 도시한다. 일반적으로, 디스플레이 장치의 경우, x 및 y 축은 디스플레이의 폭 및 길이에 대응하고, z 축은 전형적으로 디스플레이의 두께(즉, 높이) 방향을 따른다. 이러한 관례(convention)는 달리 기술하지 않는 한 전체에 걸쳐서 사용될 것이다. 도 2의 좌표계에서, x 축 및 y 축은 가시광 투명 기판(130)의 주 표면(132)에 평행하도록 정의되고, 정사각형 또는 직사각형 표면의 폭 및 길이 방향에 대응할 수 있다. z 축은 주 표면에 수직이고, 전형적으로는 가시광 투명 기판(130)의 두께 방향을 따른다. 전기 전도성 미세패턴(140)을 형성하는 복수의 선형 금속 특징부의 폭은 y-축을 따라 선형으로 연장하는 평행한 선형 금속 특징부의 x-방향 거리에 대응하고, 직교하는 선형 금속 특징부의 y-방향 거리는 직교하는 선형 금속 특징부의 폭에 대응한다. 선형 금속 특징부의 두께 또는 높이는 z-방향 거리에 대응한다.

예시된 실시양태에서, 터치 스크린 패널의 터치 감지 영역 내에 있는 전도성 가시광 투명 구역(101)은 각각이 전도성 미세패턴(140)을 갖는 2개 이상의 가시광 투명 기판(130) 층을 포함한다.

전도성 미세패턴(140)은 주 표면(132) 상에 침착된다. 센서가 터치 스크린 디스플레이 또는 터치 패널 디스플레이를 형성하기 위해 디스플레이와 인터페이스해야 하기 때문에, 기판(130)은 가시광 투명이고, 실질적으로 평면이다. 기판 및 센서는 실질적으로 평면이고 연성일 수 있다. 가시광 투명이라는 것은 디스플레이에 의해 렌더링되는 정보(예를 들어, 텍스트, 이미지 또는 그림)를 터치 센서를 통해 볼 수 있다는 것을 의미한다. 금속이 적절한 미세패턴으로 침착되는 경우, 침착된 금속, 심지어 광을 차단할 정도로 큰 두께로 침착된 금속의 형태로 되어 있는 전도체를 포함하는 터치 센서에 대해 가시성 및 투명도가 달성될 수 있다.

전도성 미세패턴(140)은 정보를 렌더링하는 디스플레이의 가시 부분을 오버레이하고 있는 적어도 하나의 가시광 투명 전도성 구역을 포함한다. 가시광 투명 전도성이라는 것은 디스플레이의 부분을 전도성 미세패턴의 구역을 통해 볼 수 있다는 것과, 미세패턴의 구역이 패턴의 평면에서, 또는 달리 말하면, 전도성 미세패턴이 침착되어 있고 이 패턴이 인접해 있는 기판의 주 표면을 따라 전기 전도성이라는 것을 의미한다.

일부 실시양태에서, 본원에 기재된 물품은 가시광 투명 기판 상에 또는 그 내에 배치된 반복 셀 기하학적 형태의 제1 개구 메쉬를 한정하는 선형 트레이스를 포함하는 제1 전도성 미세패턴 및 제1 전도성 미세패턴과 전기적으로 격리된 반복 셀 기하학적 형태의 제2 개구 메쉬를 한정하는 선형 트레이스를 포함하는 제2 전도성 미세패턴을 포함한다. 제2 전도성 미세패턴은 제1 전도성 미세패턴과 동일한 기판 상에 배치될 수 있거나, 다른 기판 상에 배치될 수 있다. 제2 전도성 미세패턴은 기재될 바와 같은 특정 배열로 제1 전도성 미세패턴을 오버레이한다.

일부 실시양태에서, 두 전도성 미세패턴은 기재된 바와 같이 터치 센서, 예를 들어 터치 스크린 센서의 적어도 일부를 형성한다.

대안적으로, 다른 실시양태에서, 전도성 미세패턴 중 하나는 터치 센서, 예를 들어 터치 스크린 센서의 적어도 일부를 형성하고, 다른 전도성 미세패턴은 무선 통신용 안테나로서 기능할 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 전도성 미세패턴 중 하나는 터치 센서, 예를 들어 터치 스크린 센서의 적어도 일부를 형성하고, 다른 전도성 미세패턴은 전자파 간섭(EMI) 차폐기로서 기능할 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 전도성 미세패턴 중 하나는 무선 통신용 안테나의 적어도 일부를 형성하고, 다른 전도성 미세패턴은 전자파 간섭 (EMI) 차폐기로 기능할 수 있다.

바람직한 전도성 미세패턴은 2차원 메쉬(또는 단순히 메쉬)를 갖는 구역을 포함하고, 복수의 선형 미세패턴 특징부 (종종 전도체 트레이스 또는 금속 트레이스라 지칭됨), 예컨대 미세패턴화된 선은 메쉬 내에 막힌 개구 영역을 한정한다. (예컨대, 금속) 미세패턴에 의해 한정된 개구 영역은, 도 3b에 도시된 바와 같은 정사각형 기하학적 형태 셀 및 도 3a에 도시된 바와 같은 (즉, 규칙적인) 육각형 기하학적 형태 셀과 같은 셀로서 기재될 수 있다.

제1 전도성 미세패턴 및 제2 전도성 미세패턴은 일반적으로 반복 셀 기하학적 형태의 개구 메쉬를 한정하는 선형 트레이스를 포함한다. 반복 셀 기하학적 형태라는 것은, 미세패턴이 병진 대칭성(translational symmetry)을 갖는다는 것을 의미한다. 도 3a 및 3b가 셀이 동일한 치수 및 동일한 셀 기하학적 형태인 셀의 배열을 갖는 셀 설계를 도시하고 있지만, 전도성 미세패턴은 또한 2종 이상의 상이한 셀 기하학적 형태를 포함하는 반복 셀 기하학적 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 4a 및 4b는 반복 세그먼트가 정사각형 셀 및 팔각형 셀의 조합을 포함하는 반복 셀 기하학적 형태의 개구 메쉬를 도시한 도면이다. 전형적으로, 미세패턴은 상대적으로 짧은 거리에 걸쳐 반복된다. 일부 실시양태에서, 반복 세그먼트는 2개 또는 3개 이하의 셀을 포함한다. 도시된 개구 메쉬가 직선 둘레를 갖는 다각형의 셀 기하학적 형태의 다양한 배열을 포함하고 있지만, 셀이 반복 패턴을 갖는 미세 패턴을 형성하는 한, 셀은 또한 굴곡지거나 불규칙적인 선형 트레이스에 의해 한정될 수 있다. 따라서, 전체 메쉬 또는 전도성 미세패턴의 적어도 일부에 대해서 적어도 하나의 방향으로 바뀔 수 있는 반복 세그먼트 (또는 프리미티브(primitive))가 존재하는 한, 반복 셀 기하학적 형태가 상이한 기하학적 형태 및/또는 상이한 크기의 다중 셀을 포함하는 것은 본 발명의 범위 내이다.

본원에서 사용된 바와 같이, 셀의 기하학적 형태는 이의 형상을 지칭하는 것이고, 이의 치수(들)와 구별된다. 셀 기하학적 형태는 정사각형, 정사각형이 아닌 직사각형, 육각형, 팔각형, 다른 다각형 또는 다른 자유 형태의 형상을 포함한다. 규칙적인 육각형은, 모서리 중 적어도 하나는 다른 모서리와 상이한 길이를 갖거나 적어도 하나의 끼인각이 120도가 아닌 불규칙적인 육각형과 상이한 형상을 갖는다. 두 셀이 동일한 형상 및 동일한 치수를 가질 경우, 셀들은 서로 겹쳐질 수 있다.

일부 실시양태에서, 제1 미세패턴과 제2 미세패턴 중 하나는 규칙적인 셀 기하학적 형태를 갖는 셀 (예컨대, 반복) 패턴을 포함한다. 일부 실시양태에서, 제1 미세패턴 및 제2 미세패턴 모두는 규칙적인 셀 기하학적 형태를 갖는 셀 (예컨대, 반복) 패턴을 포함한다. 일부 실시양태에서, 제1 미세패턴 및 제2 미세패턴 모두는 동일한 규칙적인 셀 기하학적 형태를 갖는 셀을 포함한다. 규칙적인 셀 기하학적 형태라는 것은, 미세패턴의 셀이 규칙적인 다각형 형상을 갖는다는 것을 의미한다. 규칙적인 다각형은 모든 모서리가 동일한 길이이고, 모든 끼인각이 동일한 크기이다.

일부 실시양태에서, 전도성 미세패턴을 한정하는 전도성 트레이스는 5개의 인접한 셀, 바람직하게는 4개의 인접한 셀, 더 바람직하게는 3개의 인접한 셀, 더욱 더 바람직하게는 2개의 인접한 셀의 조합된 모서리 길이보다 더 큰 거리에 걸쳐 대략 직선인 세그먼트를 포함하지 않도록 설계된다. 가장 바람직하게는, 미세패턴을 한정하는 트레이스는 단일 셀의 모서리 길이보다 더 큰 거리에 걸쳐 직선인 세그먼트를 포함하지 않도록 설계된다. 따라서, 일부 실시양태에서, 미세패턴을 한정하는 트레이스는 긴 거리, 예를 들어 10 센티미터, 1 센티미터, 또는 심지어 1 밀리미터에 걸쳐 직선이 아니다. 바로 위에서 기술한 바와 같이, 최소 길이의 직선 세그먼트를 갖는 패턴이 터치 스크린 센서에 특히 유용하며, 디스플레이 가시성을 최소로 방해하는 이점이 있다.

일부 실시양태에서, 제1 미세패턴 및 제2 미세패턴 각각은 정사각형 메쉬를 포함한다. 다른 실시양태에서, 미세패턴 중 하나는 정사각형 메쉬를 포함하고 다른 미세패턴은 (예컨대, 규칙적인) 육각형 메쉬를 포함한다. 바람직한 오버레이된 전도성 미세패턴은 치수가 비슷한 2개의 (예컨대, 금속) 메쉬를 갖는 제1 미세패턴 구역 및 제2 미세패턴 구역을 포함하며, 메쉬를 형성하는 선형 트레이스 중 적어도 일부는 비-평행, 예를 들어 (예컨대, 규칙적인) 삼각형, 오각형 및 (예컨대, 규칙적인) 육각형 망과 같은 특정 다각형 망이다. 더 바람직하게는, 제1 미세패턴 및 제2 미세패턴 각각은 (예컨대, 규칙적인) 육각형 메쉬를 포함한다.

전도체 재료의 광학적 및 전기적 특성을 고려하여, 터치 스크린 센서에 유용한 특별한 투명 전도성 특성을 달성하도록 전도성 미세패턴의 2차원 기하학적 형태(즉, 기판의 주 표면을 따르는 또는 평면에서의 패턴의 기하학적 형태)가 설계될 수 있다.

센서의 투명도 및 센서를 통한 디스플레이의 가시성을 달성하기 위한 전도체의 적절한 미세패턴은 소정의 속성을 갖는다. 무엇보다도, 그를 통해 디스플레이를 보아야 하는 전도성 미세패턴의 구역은, 50% 미만 또는 25% 미만 또는 20% 미만 또는 10% 미만 또는 5% 미만 또는 4% 미만 또는 3% 미만 또는 2% 미만 또는 1% 미만 또는 0.25 내지 0.75%의 범위 또는 0.5% 미만인 전도체에 의해 가려지는 센서의 면적 비율을 가져야 한다.

전도성 미세패턴 또는 전도성 미세 패턴의 구역의 개구 면적 비율(또는 개구 면적 또는 개구 면적의 백분율)은 전도체에 의해 가려지지 않는 미세패턴 영역 또는 구역 면적의 비율이다. 개구 면적은 1에서 전도체에 의해 가려지는 면적 비율을 뺀 것과 같으며, 편의상 십진수 또는 백분율로 교환가능하게 표현될 수 있다. 전도체에 가려지는 면적 비율은 미세패턴화된 전도체의 선의 밀도와 교환가능하게 사용된다. 미세패턴화된 전도체는 전기 전도성 미세패턴 및 전도성 미세패턴과 교환가능하게 사용된다. 따라서, 전도체에 의해 가려지는 비율과 관련하여 상기 단락에 주어진 값의 경우, 개구 영역 값은 50% 초과, 75% 초과, 80% 초과, 90% 초과, 95% 초과, 96% 초과, 97% 초과, 98% 초과, 99% 초과, 99.25 내지 99.75%, , 99.8%, 99.85%, 99.9%, 심지어는 99.95이다. 일부 실시양태에서, 전도체 미세패턴의 구역 (예컨대, 가시광 투명 전도성 구역)의 개구 영역은 80% 내지 99.5%이고, 다른 실시양태에서는 90% 내지 99.5%이고, 다른 실시양태에서는 95% 내지 99%이고, 다른 실시양태에서는 96% 내지 99.5%이고, 다른 실시양태에서는 97% 내지 98%이고, 다른 실시양태에서는 최대 99.95%이다. 실용적인 제조 방법을 사용하여, 유용한 광학 특성 (예컨대, 전도성 패턴 요소의 비가시성 및 고 투과율) 및 전기적 특성을 재생가능하게 성취하는 것과 관련하여, 바람직한 개구 면적 값은 90 내지 99.5%이고, 더 바람직하게는 95 내지 99.5%이고, 일부 실시양태에서는 95 내지 99.95%이다.

(예컨대, 일부 디스플레이의 픽셀 패턴과의) 간섭을 최소화하고 사용자 또는 관찰자의 육안에 의한 패턴 요소 (예컨대, 전도체 선)의 가시성을 피하기 위해서, 전도성 패턴 요소 (예컨대, 선 또는 전도성 트레이스의 폭)의 최소 치수는 대략 50 마이크로미터 이하, 또는 대략 25 마이크로미터 이하, 또는 대략 10 마이크로미터 이하, 또는 대략 5 마이크로미터 이하, 또는 대략 4 마이크로미터 이하, 또는 대략 3 마이크로미터 이하, 또는 대략 2 마이크로미터 이하, 또는 대략 1 마이크로미터 이하, 또는 대략 0.5 마이크로미터 이하이어야 한다. 하나 이상의 오버레이된 전도성 미세패턴의 설계에서, 이는 하나 이상의 오버레이된 전도성 미세패턴과 디스플레이 픽셀 사이에서 무아레 효과와 같은 간섭을 최소화하기 위해 본 기술 분야에 공지되어 있는 개념을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 전도성 패턴 요소의 최소 치수는 0.5 내지 50 마이크로미터이고, 다른 실시양태에서 0.5 내지 25 마이크로미터이며, 다른 실시양태에서 1 내지 10 마이크로미터이고, 다른 실시양태에서 1 내지 5 마이크로미터이며, 다른 실시양태에서 1 내지 4 마이크로미터이고, 다른 실시양태에서 1 내지 3 마이크로미터이며, 다른 실시양태에서 0.5 내지 3 마이크로미터이고, 다른 실시양태에서 0.5 내지 2 마이크로미터이다. 유용한 광학적 특성(예를 들어, 육안에 의한 전도성 패턴 요소의 높은 투과율 및 비가시성) 및 전기적 특성을 재현가능하게 달성하는 것과 관련하여 그리고 실제의 제조 방법을 사용하는 것의 제약조건을 고려하여, 전도성 패턴 요소의 최소 치수의 바람직한 값은 0.5 내지 5 마이크로미터, 더 바람직하게는 1 내지 4 마이크로미터, 가장 바람직하게는 1 내지 3 마이크로미터이다.

오버레이된 미세패턴의 특정 배열로 인해서 미세패턴의 조합에 대해 낮은 가시성이 생성되며, 다른 배열로 인해서 미세패턴의 조합에 대해 높은 가시성이 생성되는 것을 발견하였다.

도 5a 내지 5c는 오버레이된 동일한 규칙적인 육각형 메쉬의 2층을 도시하는 도면이다. 제2 미세패턴은 제1 미세패턴에 대해서 증가되는 각도로 회전되어 있고, 그 각도는 도 5a의 경우 5도이며, 도 5a 내지 도 5c는 각각 5도씩 증가된다. 도 5a에서, 각각의 복합 패턴의 중심의 직경이 적어도 약 4개의 셀인 명백한 복합 패턴이 존재한다. 따라서, 명백한 복합 패턴의 공간 치수는 전도성 특징부의 치수 또는 두 미세패턴의 전도성 특징부 사이의 간격보다 크다. 추가로, 명백한 복합 패턴의 공간 치수는 전형적으로 반복 기하학적 형태의 반복 세그먼트보다 크다. 도 5b 및 5c에서, 명백한 복합 패턴의 크기는 더 작으며, 중심 부분 거리는 직경이 각각 약 3개 및 2개의 셀을 갖는다. 예시의 목적으로, 도 5a 내지 5i의 메쉬의 개별 선형 트레이스는 명백하고 인식가능하다. 육각형 셀 또한 명백하고 인식가능하다. 그러나, 패턴이 미세패턴일 경우, 개별 선형 트레이스는 인식가능하지 않고, 개별 셀도 인식가능하지 않다. 그러나, 미세패턴의 오버레이에 의해 생성된 복합 패턴은 고도로 가시성 (즉, 명백함)이지만 필수적으로 인식가능한 것은 아니다.

(예컨대, 반복 셀 기하학적 형태를 갖는) 오버레이된 전도성 메쉬 미세패턴의 특정 설계 및 배열은, 주기적으로 픽셀화된 디스플레이와 조합될 경우, 특별하게는 특정 설계를 사용할 경우, 낮은 가시성을 가질 수 있다. 가시성은 랜덤 또는 랜덤 유사 셀 기하학적 형태를 갖는 일부 전도성 메쉬 미세패턴보다 훨씬 더 낮을 수 있다고 추정된다. 중요하게는, 2개의 전도성 미세패턴이 오버레이되어 있을 경우, 설계 및 배열이 가시성을 감소시킨다는 것이다.

낮은 가시성을 얻는 일 실시양태에서, 제2 전도성 미세패턴의 선형 트레이스 중 적어도 일부가 제1 전도성 미세패턴의 선형 트레이스에 대해 비-평행하도록, 제2 전도성 미세패턴이 제1 전도성 미세패턴을 오버레이한다.

제 1 전도성 미세패턴 및 제2 전도성 미세패턴이 특정 상대적 배향으로 의도적으로 배열되는 것은 본 발명의 범위 내이다. 특정 상대적 배향으로 배열된 2개의 전도성 미세패턴은 서로에 대해 규정된 각도 (또는 규정된 편향 각도)를 가질 수 있다. 제2 전도성 미세패턴에 대한 한 전도성 미세패턴의 각도는, 두 미세패턴이 동일한 기하학적 형태의 셀(들)을 갖는 반복 세그먼트를 포함할 경우, 쉽게 눈에 띈다. 하기는 일부 실시양태에 대한 편향 각도를 정의하기 위한 절차를 포함한다. 두 미세패턴이 동일한 기하학적 형태의 셀(들)을 갖는 반복 세그먼트를 포함할 경우, 두 미세패턴에 대해서, 미세패턴이 공유하는 단일 미세패턴 기하학적 형태의 회전 대칭을 기준으로 동일한 세트의 상응하는 방향을 정의할 수 있다. 예를 들어, 육각형 메쉬의 경우, 메쉬 기하학적 형태의 6회 회전 대칭과 연관된 6개의 상응하는 방향이 선택될 수 있다. 다른 예로서, 정사각형 메쉬의 경우, 메쉬 기하학적 형태의 4회 회전 대칭과 연관된 4개의 상응하는 방향이 선택될 수 있다. 이러한 상응하는 방향은 두 메쉬에 대해 동일한 방식으로 정의되어 있고, 두 전도성 미세패턴 간의 각도 (즉, 편향 각도 또는 상대적 배향)를 정의하거나 측정하기 위한 기본 원칙이 있다. 두 전도성 미세패턴 간의 각도는 제1 전도성 미세패턴의 동등한 방향과 제2 전도성 미세패턴의 동등한 방향을 가르는 최소 각이다. 두 전도성 미세패턴이 동일한 반복 세그먼트 셀 기하학적 형태를 갖는 메쉬 미세패턴일 경우, 미세패턴 조합의 가시적인 외향은 변화하는 편향 각도에 대해 주기적일 것이다. 편향 각도가 증가함에 따라 변화하는 가시적인 외향의 각도 주기는 360도를 회전 대칭 수준 (예를 들어, 회전 대칭이 없는 경우 1, 2-회 회전 대칭인 경우 2, 3-회 회전 대칭인 경우 3, 4-회 회전 대칭인 경우 4, 6-회 회전 대칭인 경우 6)으로 나눈 것과 동일하다. 용어 반복 각도는 각도 주기를 기술하도록 본원에서 사용된다. 따라서, 동일한 셀 기하학적 형태를 포함하는 두 전도성 미세패턴의 조합에 대한 독특한 (가시적인 외향의 관점에서) 조합된 기하학적 형태는 단지 0도 내지 [360/회전 대칭 수준]도의 각도 범위에 걸쳐서 존재할 것이다. 오버레이된 미세패턴에 대한 조합된 기하학적 형태는 (앞서 기재된 바와 같이 반복 각도를 갖는) 편향 각도에 대해, 조합된 미세패턴의 전체 외향에 대해 주기적이지만, 때로는 반복 각도의 절반값에 대한 편향 각도를 한정하는 것이 마찬가지로 유용하다. 이는, x가 반복 각도의 절반값보다 작은 경우, 전체 가시적인 외향은 x의 편향 각도에 대한 것과 [반복 각도 - x]의 편향 각도에 대한 것이 동일할 수 있기 때문이다. 따라서, 조합된 미세패턴의 가시적인 외향의 전체 범위는 0 도 내지 반복 각도의 절반값의 편향 각도 범위 내로 한정될 수 있다. 일부 경우에서 동일한 메쉬 기하학적 형태를 포함하는 전도성 미세패턴 간의 편향 각도를 반복 각도의 비율로서 한정하는 것이 유용하다. 일부 실시양태에서, 편향 각도는 반복 각도의 0.1 내지 0.9 배이다. 바람직한 실시양태에서, 편향 각도는 반복 각도의 0.1 내지 0.4 배 또는 0.6 내지 0.9 배이다. 다른 바람직한 실시양태에서, 편향 각도는 반복 각도의 0.2 내지 0.3 또는 0.7 내지 0.8 배이다.

도 5a 내지 5i를 참고하면, 일 실시양태에서 제1 미세패턴에 대해 제2 미세패턴을 회전시킴으로써 제2 전도성 미세패턴은 제1 전도성 미세패턴의 선형 트레이스에 대해 비-평행한 선형 트레이스를 갖는다. 제1 전도성 미세패턴의 기하학적 형태는 제2 전도성 미세패턴의 기하학적 형태와 동일하다. 두 미세패턴의 기하학적 형태는 6-회 회전 대칭을 갖는 육각형 메쉬이다. 반복 각도는 60 도이다. 제1 미세패턴 및 제2 미세패턴이 동일한 셀 (예컨대, 규칙적인) 기하학적 형태 및 동일한 셀 치수를 가질 경우, 상대적인 편향 각도를 사용하는 것이 특히 유용하다. 두 미세패턴이 상이한 치수의 셀을 가질 경우, 규칙적인 셀 기하학적 형태를 포함하는 하나의 전도성 미세패턴을 동일한 규칙적인 셀 기하학적 형태를 포함하는 제2 전도성 미세패턴에 대해 회전시키는 것이 또한 매우 유용하다. 회전 각도 (편향 각도)가 도 5a에 도시된 바와 같이 약 5 도 (반복 각도의 0.083 배)에서 도 5c에 도시된 바와 같이 약 15 도 (반복 각도의 0.25 배)로 증가됨에 따라서, 가시성은 감소될 수 있다. 회전 각도는 특정 셀 기하학적 형태 및 셀 치수에 따라 다양할 수 있지만, 회전 각도는 바람직하게는 (도 5i에 도시된 바와 같이) 10 도 이상 내지 (도 5i에 도시된 바와 같이) 45 도 미만이다.

다른 실시양태에서, 제2 전도성 미세패턴이 제1 전도성 미세패턴의 셀 기하학적 형태와 상이한 셀 기하학적 형태를 가지게 됨으로써, 제2 전도성 미세패턴은 제1 전도성 미세패턴의 선형 트레이스에 대해 비-평행한 선형 트레이스를 갖는다. 예를 들어, 도 6을 참고하면, 제1 전도성 미세패턴은 정사각형 셀 기하학적 형태를 가질 수 있고, 제2 전도성 미세패턴은 육각형 셀 기하학적 형태를 가질 수 있으며, 그 역도 가능하다. 정사각형 셀의 선형 트레이스의 일부가 육각형 셀의 선행 트레이스에 평행할 수 있지만, 선형 트레이스의 일부는 비-평행하다.

낮은 가시성을 얻는 다른 실시양태에서, 제2 전도성 미세패턴은 제1 전도성 미세패턴의 셀 치수와 상이한 셀 치수를 갖는다. 용어 셀 치수는 일반적으로 메쉬 전도성 미세패턴의 셀 크기를 나타낸다. 규칙적인 다각형 형상을 갖는 셀의 경우, (두 전도성 미세패턴의 셀 치수를 비교하기 위한 목적을 위해서) 셀의 폭으로서의 셀 치수, 예를 들어 정사각형 셀의 모서리 길이, 또는 추가적인 예로서 육각형 셀의 평행 면 간의 거리 (또한 본원에서는 육각형의 직경 또는 피치로 지칭됨)를 정의하는 것이 편리하다.

일부 실시양태에서, 전도성 트레이스로부터 형성된 규칙적인 셀의 평균 폭 또는 피치는 전형적으로 500 마이크로미터 이하, 450 마이크로미터 이하, 또는 400 마이크로미터 이하이다. 일부 바람직한 실시양태에서, 두 미세패턴은 평균 셀 폭이 350 마이크로미터 이하, 300 마이크로미터 이하, 250 마이크로미터 이하, 200 마이크로미터 이하, 150 마이크로미터 이하, 100 마이크로미터 이하, 또는 50 마이크로미터 이하이다.

불규칙적인 셀 형상의 경우 (또는 심지어는 규칙적인 셀 형상의 경우), 반복 셀 기하학적 형태를 갖는 두 메쉬 전도성 미세패턴의 셀 치수를 비교할 목적으로, 셀 치수는 셀 형상의 중심을 통과하고 셀 형상의 경계로 각각의 방향에서 연장된 (즉, 모든 배향의) 모든 선 세그먼트의 평균 길이로서 정의될 수 있다.

동일한 반복 셀 기하학적 형태를 갖는 두 메쉬 전도성 미세패턴은 상이한 셀 치수를 가질 수 있다. 또한, 상이한 반복 셀 기하학적 형태를 갖는 두 메쉬 전도성 미세패턴은 상이한 셀 치수를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 전도성 미세패턴의 셀 치수는 제2 전도성 미세패턴의 셀 치수의 1.1 내지 6 배 (즉, 각각 1:1.1 내지 1:6 비율)이다. 제1 전도성 미세패턴의 셀 치수가 제2 전도성 미세패턴의 셀 치수의 1.2 내지 3 배인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 1.2 내지 2 배이다.

일부 바람직한 실시양태에서, 제1 전도성 미세패턴 및 제2 전도성 미세패턴은 동일한 반복 셀 기하학적 형태를 가지며, 여기서 제1 전도성 미세패턴의 셀 치수는 제2 전도성 미세패턴의 셀 치수의 1.1 내지 6 배이고, 패턴 간의 편향 각도는 반복 각도의 0.1 내지 0.9 배이다. 일부 실시양태에서, 패턴 간의 편향 각도는 반복 각도의 0.1 내지 0.4 배 또는 0.6 내지 0.9 배이다. 이들 중 일부 실시양태에서, 반복 셀 기하학적 형태는 규칙적인 다각형을 포함한다. 이들 중 일부 실시양태에서, 반복 셀 기하학적 형태는 단일의 규칙적인 다각형으로 구성된다. 이들 중 일부 실시양태에서, 반복 셀 기하학적 형태는 규칙적인 육각형으로 구성된다.

일부 바람직한 실시양태에서, 제1 전도성 미세패턴 및 제2 전도성 미세패턴은 동일한 반복 셀 기하학적 형태를 가지며, 여기서 제1 전도성 미세패턴의 셀 치수는 제2 전도성 미세패턴의 셀 치수의 1.2 내지 3 배이며, 패턴 간의 편향 각도는 반복 각도의 0.1 내지 0.4 배 또는 0.6 내지 0.9 배이다. 이들 중 일부 실시양태에서, 반복 셀 기하학적 형태는 규칙적인 다각형을 포함한다. 이들 중 일부 실시양태에서, 반복 셀 기하학적 형태는 단일의 규칙적인 다각형으로 구성된다. 이들 중 일부 실시양태에서, 반복 셀 기하학적 형태는 규칙적인 육각형으로 구성된다.

일부 바람직한 실시양태에서, 제1 전도성 미세패턴 및 제2 전도성 미세패턴은 동일한 반복 셀 기하학적 형태를 가지며, 여기서 제1 전도성 미세패턴의 셀 치수는 제2 전도성 미세패턴의 셀 치수의 1.1 내지 6 배이고, 패턴 간의 편향 각도는 약 10 도 내지 약 45 도이다. 일부 실시양태에서, 제1 전도성 미세패턴의 셀 치수는 제2 전도성 미세패턴의 셀 치수의 1.2 내지 3배이다. 이들 중 일부 실시양태에서, 반복 셀 기하학적 형태는 규칙적인 다각형을 포함한다. 이들 중 일부 실시양태에서, 반복 셀 기하학적 형태는 단일의 규칙적인 다각형으로 구성된다. 이들 중 일부 실시양태에서, 반복 셀 기하학적 형태는 규칙적인 육각형으로 구성된다.

오버레이된 미세패턴의 가시성은 다양한 방법을 사용하여 측정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 오버레이된 미세패턴의 가시성은 (실시예에서 기재된 방법에 따라서) 가시성을 평가하기 위한 (즉, 인간) 시험 패널을 사용하여 측정된다.

(즉, 최종적인 특성을 확인하기 위해서) 보통 시력 (즉, 20/20)의 인간의 육안으로 이미지가 명백하고 (즉, 쉽게 보여지고, 가시성이고) 인식가능하도록 충분한 치수를 갖는 이미지의 가시성을 평가하기 위해서, 문헌 ["A Standard Model for Foveal Detection of Spatial Contras" (Journal of Vision, 2005 5, 717-740)]에 기재된 바와 같은 수학적 모델이 사용되고 있지만, 이러한 수학적 모델은 불명백한 미세패턴 또는 오버레이된 미세패턴의 가시성을 측정하는데 사용하기에는 적절한 것으로 여겨지지 않는다.

따라서, 다른 실시양태에서, 패턴화된 기판의 가시성을 측정하는 방법은 미세패턴화된 기판, 예컨대 오버레이된 미세패턴의 디지탈 이미지를 제공하고, 디지탈 이미지의 공간 대비 임계치를 중심와 검출용 모델 (즉, 표준 공간 관찰자 모델(standard spatial observer model))로 계산하는 것을 포함한다.

다양한 이유로 인해서, (즉, 인간) 시험 패널에 비해서 수학적 모델이 선호될 수 있다. 시험 패널은 전형적으로 더 주관적이고, 일반적으로 통계학적으로 의미있는 결과를 얻기 위해서는 다수의 참여자가 필요하다. 또한, 전형적으로는, 가시성이 평가될 수 있기 위해서, 시험 패널의 사용은 미세패턴 각각으로 제조된 실제 샘플을 요구한다.

(예컨대, 광 투명) 기판 및 불투명한 미세패턴을 포함하는 샘플을 제공하고, 사용 동안 샘플이 보일 때 샘플의 광 조건을 시뮬레이션하고, 샘플을 디지탈 이미징함으로써 수학적 모델의 입력이 또한 생성될 수 있다. 그러나, 수학적 모델은 또한 디지탈 설계된 미세패턴의 디지탈 이미지를 활용할 수 있다. 따라서, 이러한 실시양태에서, 실질적으로 물리적 샘플을 제조하지 않고도, 미세패턴 또는 오버레이된 미세패턴의 가시성이 평가될 수 있다. 다수의 미세패턴을 실질적으로 제조하지 않고도 다수의 미세패턴의 가시성을 보다 효율적으로 평가하는 것이 가능하다.

(즉, 인간) 시험 패널을 사용하던지 수학적 모델을 사용하던지를 불문하고, 미세패턴화된 기판의 디지탈 이미지 또는 이의 디지탈 설계는 전형적으로 미세패턴 만을 포함하도록 크로핑(cropping)된다. 오버레이된 패턴에 실제 존재하지 않는 크로핑의 결과로 발생하는 임의의 모서리 또는 가장자리는 대비 임계치를 계산하기 전에 제거되어야 한다. 투과 동안, (즉, 기판을 통과하는 배면조명 투과로 인해 미세패턴이 보이는 경우) 반사된 광으로 인해서 보일 때의 미세패턴의 외관을 시뮬레이션하기 위해서 금속 미세패턴이 투명한 배경에 대해 어둡게 보일 지라도, 투명 기판이 어둡고 미세패턴이 밝도록 (예를 들어, 컴퓨터 스크린 상의 이미지의 극성을 반전시킴으로써) 디지탈 변경하는 것이 바람직하다. 상이한 대비 임계치 값은 미세패턴 이미지를 이러한 방식으로 디지탈 변경하지 않고 모델에 의해 컴퓨팅될 수 있다.

(실시예에 기재된 바와 같이 수행된) 본원에 기재된 계산된 대비 임계치는 (즉, 인간) 시험 패널에 의해 측정된 가시성에 상응하는 것으로 밝혀졌다. 미세패턴 또는 오버레이된 미세패턴은 대비 임계치가 - 35 데시벨 미만일 경우, 미세패턴은 대부분 가시성이다. 따라서, 대비 임계치는 바람직하게는 - 35 데시벨을 초과한다. 대비 임계치가 - 30 데시벨 또는 - 25 데시벨을 초과할 경우, 미세패턴 (예컨대, 오버레이된 미세패턴의 비트(beat) 패턴)은 여전히 명백하고 인식가능하다. 그러나, 미세패턴 또는 오버레이된 미세패턴의 예측된 대비 임계치가 - 24, - 23, - 22, - 21 또는 - 20 데시벨을 초과할 경우, 미세패턴 또는 오버레이된 미세패턴은 실질적으로 덜 가시성이 된다. 바람직한 실시양태에서, 대비 임계치는 -15 데시벨, -10 데시벨, 또는 -5 데시벨을 초과한다. 미세패턴 또는 오버레이된 미세패턴의 예측된 대비 임계치가 0 이상일 경우, 미세패턴 또는 오버레이된 미세패턴이 가시성이 아니다. 대비 임계치가 증가함에 따라, 샘플 외관의 균일성이 증가된다. 1 데시벨의 대비 임계치 값의 차이가 평균의 인간 관찰자에게 '최소식별차이(just noticeable difference)'이다.

대비 임계치를 계산하기 위한 거리는 변할 수 있지만, 관심이 되는 시거리, 즉 전형적으로는 보통의 사용 동안 미세패턴화된 기판의 평균 시거리와 연관성이 있도록 선택된다. 예를 들어, 물품이 휴대폰의 터치 센서 디스플레이라면, 일반적인 시거리는 전형적으로 약 280 ㎜ 내지 300 ㎜이다. 이것은 약 30000 모델의 거리 단위 (즉, 3000 중심와 검출 모델 거리 단위)에 상응한다. 일부 실시양태에서, 바람직한 (예컨대, 오버레이된) 미세패턴은 상기에 기재된 바와 같이 30000 거리 단위 미만, 예컨대 25000 또는 20000 또는 15000 미만에서 대비 임계치를 갖는다.

계산에 사용되는 샘플 크기는, 일반적으로 물리적 및/또는 설계된 샘플을 대표하기에 충분한 크기이다. 오버레이된 패턴 (네트(net) 패턴)이 샘플 크기보다 크지만 바람직한 시거리에서 중심와 시각에 의해 포함될 가시 영역 (즉, 가시 각도 2.13 도) 내에 있다면, 중심와에 마주할 샘플을 얻어야 한다.

일반적으로, 침착된 전기 전도성 재료는 터치 센서의 광 투과율을 감소시킨다. 기본적으로, 전기 전도성 재료가 어디에 침착되더라도, 사용자에 의한 그의 가시성의 면에서 디스플레이가 가려진다. 전도체 재료에 의해 야기되는 감쇠의 정도는 전도체 미세패턴 내에서 전도체에 의해 덮여지는 센서의 구역 또는 센서의 면적 비율에 비례한다.

일반적으로, 투명한 터치 스크린 센서가 낮은 탁도 값을 나타내는 것이 바람직하다. 탁도는, 예를 들어 헤이즈-가드(Haze-Gard) 기기(미국 메릴랜드주 콜럼비아 소재의 비와이케이 가드너(BYK Gardner)의 헤이즈-가드 플러스(Haze-Gard plus))에 의해 측정되는, 광이 매질을 통과할 때의 광의 산란에 관련된 특성을 말한다. 일부 실시양태에서, 터치 스크린 센서는 탁도가 10% 미만, 일부 실시양태에서는 5% 미만, 일부 실시양태에서는 4% 미만, 일부 실시양태에서는 3% 미만, 일부 실시양태에서는 2% 미만을 나타낸다.

전도체 미세패턴을 포함하는 구역에 대해서 높은 투과율 (또한 가시광 투과율로서도 지칭됨), 낮은 탁도 및 낮은 전도체 트레이스 가시성의 바람직한 조합을 달성하는 실시양태들이 개시되어 있다. 따라서, 전도체 미세패턴은 터치 스크린 센서 디스플레이의 감지 영역 또는 구역의 일부로서 사용될 때, 예를 들어 미세패턴이 디스플레이의 가시 구역을 오버레이하고 있을 때 특히 유용하다.

몇몇 실시양태에서, 예를 들어 전도성 재료의 불균일한 메쉬로부터 유발되는 불균일한 시트 저항 분포가 있더라도, 가시 디스플레이 영역에 걸쳐 균일한 광 투과율을 갖는 가시광 투명 디스플레이 센서를 생성하기 위해, 센서는 패턴에 걸쳐 광 투과율의 균일성을 유지하는 역할을 하는 전도체 미세패턴에 부가되는 절연된 전도체 침착물을 포함한다. 이러한 절연된 전도체 침착물은 센서에 대한 구동 장치(예를 들어, 전기 회로 또는 컴퓨터)에 연결되어 있지 않으며, 따라서 전기적 기능에 도움이 되지 않는다.

투명한 전도성 구역 및 이들 사이의 공간 구역을 포함하여 센서에 걸쳐 광 투과율의 균일성을 유지하기 위해서, 유사한 격리된 전도성 (예컨대, 금속) 특징부가 인접한 투명한 전도성 구역, 예를 들어 2차원 메쉬 또는 망 형태의 미세패턴화된 전도체를 포함하는 인접한 투명한 전도성 구역 사이의 공간 구역에 추가될 수 있다. 격리된 전도체 정사각형에 부가하여, 광학적 균일성을 조정하기 위한 다른 유용한 격리된 전도체 침착물은 원 및 선을 포함한다. 전기적으로 격리된 침착물의 최소 치수(예를 들어, 정사각형 특징부의 모서리 길이, 원 특징부의 직경, 또는 선형 특징부의 폭)는 10 마이크로미터 미만, 5 마이크로미터 미만, 2 마이크로미터 미만, 또는 심지어 1 마이크로미터 미만이다.

유용한 광학적 특성(예를 들어, 전도성 패턴 요소의 높은 투과율 및 비가시성)을 재현가능하게 달성하는 것과 관련하여, 실제의 제조 방법을 사용할 때, 전기적으로 격리된 침착물의 최소 치수는 바람직하게는 0.5 내지 10 마이크로미터, 더 바람직하게는 0.5 내지 5 마이크로미터, 더욱 더 바람직하게는 0.5 내지 4 마이크로미터, 더욱 더 바람직하게는 1 내지 4 마이크로미터, 가장 바람직하게는 1 내지 3 마이크로미터이다. 몇몇 실시양태에서, 전기적으로 격리된 전도체 침착물의 배열은 주기성이 없도록 설계된다. 하부에 놓인 디스플레이의 주기적인 픽셀 패턴과의 가시적인 바람직하지 않은 상호작용을 제한하기 위해 주기성이 없는 것이 바람직하다. 전기적으로 격리된 전도체 침착물 전체가 주기성이 없도록 하기 위해, 침착물을 갖고 디코딩 또는 신호 발생 및/또는 처리 전자장치에 연결되어 있는 미세패턴 요소들을 갖지 않는 구역에 걸쳐, 침착물의 적어도 일부분의 그렇지 않았으면 주기적인 배치에 대해 한번의 교란만 있으면 된다. 이러한 전기적으로 절연된 전도체 침착물은 비주기적 배열을 갖는다고 말해지거나 전기적으로 격리된 전도체 침착물의 비주기적인 배열이라고 말해진다. 몇몇 실시양태에서, 예를 들어 5 마이크로미터의 모서리 길이를 갖는 정사각형 침착물의 대향하는 면들에 대해 존재하는 것처럼, 10 마이크로미터보다 더 가까운 간격으로 이격되어 있는 평행한 직선 모서리를 갖지 않도록, 전기적으로 격리된 전도체 침착물이 설계된다. 더 바람직하게는, 5 마이크로미터, 더 바람직하게는 4 마이크로미터, 더욱 더 바람직하게는 3 마이크로미터, 더욱 더 바람직하게는 2 마이크로미터보다 더 가까운 간격으로 이격되어 있는 평행한 직선 모서리를 갖지 않도록 격리된 전도체 침착물이 설계된다. 평행한 직선 모서리를 갖지 않는 전기적으로 격리된 전도체 침착물의 예는 타원, 원, 오각형, 육각형 및 삼각형이다. 전기적으로 절연된 전도체 침착물의 설계 내에 평행한 직선 모서리가 없는 것은 센서를 통합하고 있는 디스플레이의 가시성을 방해할 수 있는 광-회절 아티팩트(light-diffractive artifact)를 최소화하는 데 도움이 된다.

전도체 미세패턴의 광학적 균일성에 대한 영향이 정량화될 수 있다. 디스플레이의 가시 구역을 오버레이하는 센서, 및 그에 따른 전도체 미세패턴의 총 면적이 1 밀리미터 × 1 밀리미터 구역들의 어레이로 분할되는 경우, 바람직한 센서는 구역들 중 어느 것도 구역들 전부의 평균과 75% 초과로 차이가 있는 가려진 면적 비율을 갖지 않는 전도체 미세패턴을 포함한다. 더 바람직하게는, 어느 것도 50% 초과로 차이가 있는 가려진 면적 비율을 갖지 않는다. 더 바람직하게는, 어느 것도 25% 초과로 차이가 있는 가려진 면적 비율을 갖지 않는다. 더욱 더 바람직하게는, 어느 것도 10% 초과로 차이가 있는 가려진 면적 비율을 갖지 않는다. 디스플레이의 가시 구역을 오버레이하는 센서, 및 그에 따른 전도체 미세패턴의 총 면적이 5 밀리미터 × 5 밀리미터 구역들의 어레이로 분할되는 경우, 바람직한 센서는 구역들 중 어느 것도 구역들 전부의 평균과 50% 초과로 차이가 있는 가려진 면적 비율을 갖지 않는 전도체 미세패턴을 포함한다. 바람직하게는, 어느 것도 50% 초과로 차이가 있는 가려진 면적 비율을 갖지 않는다. 더 바람직하게는, 어느 것도 25% 초과로 차이가 있는 가려진 면적 비율을 갖지 않는다. 더욱 더 바람직하게는, 어느 것도 10% 초과로 차이가 있는 가려진 면적 비율을 갖지 않는다.

본 발명은 ITO와 같은 투명한 전도성 산화물 (TCO)과 다른 금속을 투명한 전도성 센서에서의 전도성 재료로서 사용하는 것을 허용한다.

전기 전도성 미세패턴을 형성하는 데 유용한 금속의 예는 금, 은, 팔라듐, 백금, 알루미늄, 구리, 니켈, 주석, 합금 및 이들의 조합을 포함한다.

임의로는, 전도체는 또한 복합 재료, 예를 들어 금속-충전 중합체일 수 있다. 박막 금속, 예를 들어 은, 알루미늄 등의 경우에서처럼, 전도체는 반사성일 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 인쇄성 탄소계 전도성 잉크로부터 유래되는 바와 같은 탄소-충전 복합 전도체의 경우에서처럼, 전도체는 흡수성이고, 어둡거나 검게 보일 수 있다. 또한, 본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 전도체는 다층을 포함할 수 있고, 예를 들어 전도체는 금속 층 및 금속의 반사성을 감소시키거나 금속의 부식성을 방지하도록 설계된 오버레이어(overlayer)를 포함할 수 있다. 본 발명은 전도체를 포함하는 재료의 선택 또는 설계에 관해서는 제한이 없다. 그러나, 본원에서 전개된 개념은 반사성 전도체 패턴이 요구되거나 바람직할 경우 특히 유용하다는 것을 발견하였다.

일부 실시양태에서, (예컨대, 금속) 미세패턴은 두께가 약 5 나노미터 내지 약 50 나노미터 범위로 비교적 얇다. 다른 실시양태에서, (예컨대, 금속) 미세패턴은 두께가 적어도 60 ㎚, 70 ㎚, 80 ㎚, 90 ㎚, 또는 100 ㎚이다. 일부 실시양태에서, (예컨대, 금속) 미세패턴의 두께는 적어도 250 ㎚이다. 일부 실시양태에서, 미세패턴은 두께가 적어도 300 ㎚, 400 ㎚, 500 ㎚, 600 ㎚, 700 ㎚, 800 ㎚, 900 ㎚, 심지어는 1000 ㎚ 이상인 은 미세패턴이다. 다른 실시양태에서, 미세패턴은 두께가 적어도 300 ㎚, 350 ㎚, 400 ㎚이거나, 이보다 더 큰 금 미세패턴이다. 두께가 중가된 금속 미세패턴은 본원에 참고로 도입되고 2009년 6월 25일 출원된 제61/220,407호에 기재된 바와 같이 제조될 수 있다.

바람직한 실시양태에서, (예컨대, 금속) 전도성 미세패턴화된 기판은 전자 디스플레이에서 사용하기에 적합하다. 전자 디스플레이는 내부 광원이 있는 디스플레이 및 반사 디스플레이를 포함한다. 내부 광원이 있는 전자 디스플레이는 발광 디스플레이(illuminated display)를 포함한다. 발광(illuminated)이라는 것은 "광에 의해 밝혀지거나 광을 방출하는 것"을 의미한다. 발광 디스플레이는 중심 액정 패널의 외부에 있지만 디스플레이 장치 전체에 대해서는 내부에 존재할 수 있는 배면조명 또는 모서리 조명 광원을 갖는 액정 디스플레이일 수 있다. 또는, 발광 디스플레이는 플라즈마 디스플레이 패널 (PDP) 또는 유기 발광 다이오드 (OLED) 디스플레이와 같은 방사성 디스플레이(emissive display)일 수 있다. 반사성 디스플레이는 전기영동 디스플레이, 전기습윤 디스플레이, 전기변색 디스플레이(electrochromic display), 및 반사형 콜레스테릭(reflective cholesteric) 액정 디스플레이를 포함한다. 본 발명의 미세패턴화된 기판은 발광 전자 디스플레이의 일부로서 특히 유용하다.

본 발명에 따른 전도체 미세패턴은 임의의 적절한 패턴화 방법, 예컨대 에칭에 의한 포토리소그래피 또는 도금에 의한 포토리소그래피를 포함하는 방법 (예를 들어, 미국 특허 제5,126,007호, 미국 특허 제 5,492,611호, 미국 특허 제6,775,907호 참조)에 의해 생성될 수 있다. 또한, 전도체 패턴은 레이저 경화 마스킹, 잉크젯 인쇄, 그라비어 인쇄, 및 미세복제를 비롯한 다양한 다른 예시적인 방법 중 하나를 사용하여 생성될 수 있으며, 이들 각각은 본 기술 분야에 공지되어 있고, 본원에 참고로 도입된 미국 특허 제US2009/0219257호에 보다 상세하게 기술되어 있다. 일부 실시양태에서, 전도성 (예컨대, 금속) 미세패턴은 예를 들어, 본원에 참고로 도입되고 2009년 6월 25일 출원된 제61/220,407호에 기재된 바와 같이 미세접촉 인쇄에 의해서 제조된다.

2차원 전도성 미세패턴은 예컨대, 본원에 참고로 도입된 미국 특허 제US2009/0219257호에 기재된 바와 같이 센서의 전도성 구역 (예컨대, 가시광 투명 전도성 구역)에서 비등방성 또는 등방성 시트 저항을 달성하도록 설계될 수 있다. 비등방성 시트 저항이라는 것은 전도성 미세패턴의 시트 저항의 크기가 2개의 직교하는 방향을 따라 측정되거나 모델링될 때 상이하다는 것을 의미한다. 등방성 시트 저항이라는 것은, 양 방향에 대해 일정한 폭의 트레이스로 형성된 정사각형 그리드의 경우에서와 같이, 전도성 미세패턴의 시트 저항의 크기가 평면 내의 임의의 2개의 직교하는 방향을 따라 측정되거나 모델링될 때 동일하다는 것을 의미한다.

몇몇 실시양태에서, 그렇지 않았으면 연속적이고 균일한 메쉬 내에서 전도성 트레이스에 선택적 단절부(break)를 포함시킴으로써 적어도 하나의 방향에서 상이한 시트 저항을 갖는 투명 전도성 구역이 생성된다. 단절부를 선택적으로 배치하는 이러한 접근법은 물품에 걸쳐 광 투과율이 균일한 가시 투명 전도성 구역의 패턴을 포함하는 물품을 생성하는 데 특히 유용하다. 시작 메쉬는 등방성 또는 이방성일 수 있다.

그렇지 않았으면 연속적이고 균일한 메쉬에 선택적인 단절부를 포함하는 다른 실시양태에서, 주어진 방향에서 대체로 연속적으로 변동하는 시트 저항을 생성하기 위해 단절부가 배치될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 그 자신의 설계를 갖는 연속적인 메쉬를 2개의 구역 각각에 포함시킴으로써 적어도 하나의 방향에서 상이한 시트 저항을 갖는 2개의 투명 전도성 구역이 생성되고, 각각의 메쉬가 반드시 선택적으로 배치된 단절부를 포함할 필요는 없다. 하나의 방향으로, 예를 들어 도 2의 x 방향으로 통과하는 전류에 대해 상이한 값의 시트 저항을 야기하는 설계를 갖는 2개의 메쉬의 예는 동일한 전도성 재료 침착물의 동일한 두께(도 2의 z 방향의 치수)를 갖지만 y 방향에서 상이한 값의 단위 폭당 전류-전달 단면적(도 2의 y-z 평면)을 갖는 2개의 메쉬를 포함한다. 이러한 한 쌍의 메쉬 구역의 일례는, 각각이 2 마이크로미터의 폭과 상이한 피치, 예를 들어 100 마이크로미터 및 200 마이크로미터를 갖는 전도성 트레이스를 포함하는 2개의 정사각형 그리드 구역이다. 이러한 한 쌍의 메쉬 구역의 다른 예는, 각각이 2 마이크로미터의 폭과 상이한 배향을 갖는, 예를 들어 제1 구역 내의 직사각형 셀의 장축이 제2 구역에 있는 직사각형 셀에 대해 90도로 배향되는 전도성 트레이스를 포함하는 2개의 직사각형 그리드 구역(정사각형이 아니고, 한 방향에서 100 마이크로미터 피치 및 직교 방향에서 200 마이크로미터 피치를 가짐)이다.

몇몇 실시양태에서, 센서는 전도체의 패턴을 지지하는 절연성 가시광 투명 기판 층을 포함하고, 이 패턴은 가시광 투명 미세패턴 구역 및 투명하지 않은 더 큰 특징부를 갖는 구역을 포함하고, 여기서 가시광 투명 미세패턴 구역 및 더 큰 특징부 구역은 대체로 동일한 두께로 동일한 전도체의 패턴화된 침착물(예를 들어, 금속)을 포함한다. 더 큰 특징부는, 예를 들어 가시광 투명 전도성 미세패턴 구역에 접촉하는 넓은 전도성 트레이스 또는 전자 디코딩, 신호 발생 또는 신호 처리 장치와 접촉하는 패드의 형태를 가질 수 있다. 유용한 더 큰 특징부의 폭은, 가시광 투명 전도성 미세패턴 구역을 갖는 동일한 절연 층과 조합하여, 예를 들어 25 마이크로미터 내지 3 밀리미터, 25 마이크로미터 내지 1 밀리미터, 25 마이크로미터 내지 500 마이크로미터, 25 마이크로미터 내지 250 마이크로미터, 또는 50 마이크로미터 내지 100 마이크로미터이다.

실시예

이하에서 예시적인 터치 스크린 센서 설계들에 대해 기술한다. 이들은 예컨대, 미국 특허 제 5,126,007호 또는 미국 특허 제5,492,611호에 기재된 바와 같이 공지된 포토리소그래피 방법를 사용하여 제조될 수 있다. 전도체는 당업계에 공지된 바와 같이 물리적 증착 방법, 예컨대, 스퍼터링 또는 증발을 사용하여 침착될 수 있다. 달리 언급하지 않는 한, 이하의 실시예들은 미세-접촉 인쇄 기술 (상기의 기술 설명 및 또한 공히 계류중인 미국 특허 제US2009/0218310호 참고)에 의해 패턴화된 전도체를 포함한다. 당업계에 공지된 바와 같이(예를 들어, 미국 특허 제4,087,625호, 미국 특허 제5,386,219호, 미국 특허 제6,297,811호, 국제 출원 공개 제WO 2005/121940 A2호), 본 명세서에 예시된 각각의 전도성 패턴은, 디코딩 회로에 연결될 때, 투명 터치 스크린 센서로서 유용하다.

표준 공간 관찰자 모델에 의해 예측된 오버레이된 미세패턴화된 기판의 가시성

(달리 특정되지 않는 한) 문헌 ["A Standard Model for Foveal Detection of Spatial Contrast" (Journal of Vision, 2005 5, 717-740)]에 기재된 수학적 모델 "표준 A"의 버전을 사용하여, 비교예 A, 실시예 B 및 실시예 1 내지 25의 오버레이된 미세패턴화된 기판의 대비 임계치를 계산하였다. 표준 A 모델은 하기 파라미터를 사용하는 휴렛-패커드(Hewlett-Packard) xw8400 워크스테이션에서 매틀랩(Matlab) 버전 7.7.0.471 (R2008b)을 사용하여 수행된다.

상기 파라미터의 정의는 문헌 ["A Standard Model for Foveal Detection of Spatial Contrast" (Journal of Vision, 2005 5, 717-740)]의 pp.736-737의 부록 C 및 D에 기재되어 있다.

정사각형 픽셀 크기를 .265 ㎜라고 가정하여 분석을 수행하였고, 각각의 분석된 중심와 블록에 대해서 이미지의 명목 평균 그레이스케일 값(nominal mean grayscale value)을 추정하였다.

하기에 의해서 미세패턴 분석을 수행하였다:

1. 먼저, CAD (computer aided drafting or design) 소프트웨어 패키지 (예컨대, 미국 캘리포니아주 몬로비아 소재의 태너 리서치 인크(Tanner Research Inc.)의 한 사업부인 태너(Tanner) EDA로부터 시판되는 L-에디트(Edit))를 사용하여, 후에 이미지를 크로핑하기 위해, 적어도 수 센티미터 지역을 덮는 목적하는 패턴을 생성하고, .gds 포맷으로 파일을 저장하였다.

2. 이어서, .gds 파일을 PDF (Portable Document Forma) 포맷으로 전환하고, 저장하였다.

3. 그 다음, PDF 파일을 어도비 일러스트레이터(Adobe Illustrator) (어도비 시스템, 인크(Adobe Systems, Inc.); CS2, 12.0.0)에서 열고, 미세패턴화된 영역만을 포함하도록 크로핑하였다.

4. 이어서, 배경이 흑색이고 미세패턴이 백색이도록 디지탈 이미지의 극성을 반전시켰다.

5. 파일을 다시 PDF 포맷으로 저장하였다.

6. 새로운 PDF 파일을 최대 이미지 분해능이 2.5 ㎝ (인치) 당 9999 픽셀인 어도비 포토샵 (어도비 시스템즈 인크.; 버전 5.5)에서 열었다. 이미지가 (중간 회색 수준이 없는) 모두 흑색 또는 백색으로 존재하도록, 안티-앨리어싱(anti-aliasing) 옵션을 선택하지 않았다.

7. 이어서, 이러한 디지탈 이미지를 TIFF (Tagged Image File Format)로 저장하고, 이어서, 매틀랩에서 3,000 × 3,000 픽셀 크기로 크로핑하였다.

이어서, 약 28 내지 30 ㎝에 상응하는 모델에 따른 거리인 30000 단위의 시거리에 대해서 대비 임계치를 계산하였다.

비교예 A

터치 스크린 센서에 대한 투명 센서 요소(400)가 도 8에 도시되어 있다. 센서 요소(400)는 함께 라미네이팅되는 2개의 패턴화된 전도체 층(410, 414)(예를 들어, X 축 층 및 Y 축 층), 2개의 광학적으로 투명한 접착제 층(412, 416), 및 베이스 플레이트(418)를 포함하며, 이들은 명확함을 위해 도 8에서 분리된 것으로 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 층(410 및 414)은 투명 전도성 메쉬 바를 포함하며, 하나의 층은 x 축 방향으로 배향되어 있고 다른 층은 y 축 방향으로 배향되어 있다. 베이스 플레이트(418)는 면적이 6 센티미터 × 6 센티미터이고 두께가 1 밀리미터인 유리 시트이다. 광학적으로 투명한 적합한 접착제는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터의 옵티컬리 클리어 라미네이팅 어드히시브(Optically Clear Laminating Adhesive) 8141이다. X-층 및 Y-층 각각에 대해, 금속의 미세패턴을 갖는 투명한 중합체 필름이 사용된다. 이하의 설명에 따른 박막 금의 미세패턴이 얇은 PET 시트 상에 침착된다. 적합한 PET 기판은 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 듀폰(DuPont)으로부터의 ST504 PET를 포함하며, 이는 두께가 대략 125 마이크로미터이다.

미세패턴(440)은 도 9 및 도 10에 도시되어 있다. 금의 두께는 약 100 나노미터이다. 미세패턴은 일련의 평행한 메쉬 바 (442)의 형태의 투명한 전도성 구역을 갖는다. 베이스 플레이트에 대한 손가락 터치의 정전용량 검출을 위해 전자 장치에 연결하기 위한 정사각형 패드(460)(면적이 대략 2 밀리미터 × 2 밀리미터이고 대략 100 나노미터의 두께를 갖는 박막 금의 형태로 되어 있는 연속적인 전도체를 포함함)로 종단접속되어 있는 메쉬 바에 부가하여, 전자 장치로부터 전기적으로 격리되어 있는 메쉬 바(441)이 있다. 격리된 메쉬 바(441)는 센서에 걸쳐 광학적 균일성을 유지하는 역할을 한다. 각각의 바는 좁은 금속 트레이스(443)로 이루어진 메쉬로 구성되어 있으며, 이 트레이스(443)는 폭이 대략 5 마이크로미터이다. 메쉬 바 각각은 대략 폭이 2 밀리미터이고 길이가 66 밀리미터이다. 각각의 메쉬 바 내에 대략 폭이 0.667 밀리미터이고 길이가 12 밀리미터인 직사각형 셀이 있다. 이러한 메쉬 설계는, 장축 트레이스에서 임의의 개방 회로 결함이 있는 경우, 각각의 메쉬 바 내의 장축 트레이스 간의 연결부를 제공하여 메쉬 바를 따라 전기적 연속성을 유지하는 역할을 한다. 그러나, 이러한 연결부를 갖는 0.667 밀리미터 피치를 갖는 정사각형 메쉬의 사용과는 달리, 도 9 및 도 10의 직사각형 메쉬는 메쉬 바를 따른 시트 저항을 광학적 투과율과 보다 최적으로 조화시킨다. 보다 구체적으로는, 도 9 및 도 10에 도시된 메쉬 바 및 0.667 밀리미터 피치를 갖는 정사각형 메쉬를 포함하는 2 밀리미터 폭의 메쉬 바 둘다는 본질적으로 메쉬 바의 장축을 따라 동일한 시트 저항(대략 50 오옴/스퀘어)을 가질 것이지만, 정사각형 그리드는 투명 전도성 구역의 면적의 1.5%를 폐색시키고 도 9 및 도 10에 도시된 메쉬는 투명 전도성 구역의 면적의 0.8%만을 폐색시킨다.

오버레이된 미세패턴은 도 36에 도시되어 있다. 비교예 A의 (픽셀 크기가 0.265인) 30000 단위의 거리에서 대비 임계치는 -41.4로 측정되었다.

실시예 B

일반적으로 도 11, 12 및 13에 나타낸 바와 같이, 2008년 2월 28일 출원되고 공히-양도된 미국 가출원 제61/032,273호에 기재된 미세접촉 인쇄 및 에칭을 사용하여, 투명 센서 요소를 제조하고, 터치 센서 구동 장치와 조합하였다. 이어서, 장치를 시험하기 위해서 디스플레이와 연결되어 있는 컴퓨터 처리 유닛과 장치를 통합하였다. 장치는 다수의 단일 및/또는 동시 손가락 터치의 위치를 검출할 수 있었으며, 이는 디스플레이 상에 그래픽으로 명확히 보여졌다. 이 실시예는 미세 접촉 인쇄 및 에칭 기술(또한, 2008년 2월 28일 출원되고 공히 계류 중인 미국 특허 출원 제61/032,273호 참고)을 사용하여 터치 센서에서 사용되는 미세-전도체 패턴을 형성하였다.

투명 센서 요소의 형성

제1 패턴화된 기판

125 마이크로미터(㎛)의 두께를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어진 제1 가시광 기판을 열 증발 코터(thermal evaporative coater)를 사용하여 100 ㎚ 은 박막으로 증기 코팅하여 제1 은 금속화된 필름을 생성하였다. PET는 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 이. 아이. 듀폰 디 네모아(E.I. du Pont de Nemours)로부터 제품 번호 ST504로서 구매가능하였다. 은은 미국 위스콘신주 밀워키 소재의 세락 인크.(Cerac Inc.)로부터 99.99% 순도(pure) 3 ㎜ 샷(shot)으로 구매가능하였다.

3 ㎜의 두께를 갖는, PDMA라고 하며 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Co.)로부터 제품 번호 실가드(Sylgard) 184로서 구매가능한 제1 폴리(다이메틸실록산) 스탬프를, 표준의 포토리소그래피 기술을 사용하여 이미 패턴화되어 있는 10 ㎝ 직경 실리콘 웨이퍼(때때로 당업계에서 "마스터"라고 함)에 대항하여 성형하였다. PDMA를 65℃에서 2시간 동안 실리콘 웨이퍼 상에서 경화시켰다. 그 후에, PDMS를 웨이퍼로부터 벗겨내어, 융기된 특징부의 패턴, 제1 연속 육각형 메쉬 패턴 및 제2 불연속 육각형 메쉬 패턴을 갖는 2개의 상이한 저밀도 구역을 가진 제1 스탬프를 생성하였다. 즉, 융기된 특징부는 모서리-공유 육각형의 모서리를 한정한다. 불연속 육각형은 선 세그먼트에 선택적 단절부를 포함하는 것이다. 선택적 단절부는 10 ㎛ 미만의 길이를 가졌다. 단절부는 대략 5 ㎛이도록 설계되고 추정되었다. 이들의 가시성을 감소시키기 위해, 바람직하게는 단절부는 10 ㎛ 미만, 더 바람직하게는 5 ㎛ 이하, 예를 들어 1 내지 5 ㎛이어야 하는 것으로 밝혀졌다. 각각의 융기된 육각형 외곽선 패턴은 2 ㎛의 높이, 97% 내지 99% 개구 면적에 대응하는 1% 내지 3% 면적 범위, 및 폭이 2 내지 3㎛인 선 세그먼트를 가졌다. 제1 스탬프는 또한 500 ㎛ 폭의 트레이스를 한정하는 융기된 특징부를 포함하였다. 제1 스탬프는 육각형 메쉬 패턴 구역 및 트레이스를 갖는 제1 구조화된 면 및 반대편의 제2의 실질적으로 평탄한 면을 가졌다.

스탬프를 구조화된 면을 위로 하여 2 ㎜ 직경의 유리 비드를 포함하는 유리 페트리 접시 내에 배치하였다. 따라서, 제2의 실질적으로 평탄한 면이 유리 비드와 직접 접촉하였다. 이 비드는 스탬프를 접시의 기부로부터 밀어올리는 역할을 하며, 이는 이하의 잉크 용액이 본질적으로 스탬프의 평탄한 면의 전부와 접촉할 수 있게 한다. 에탄올 중의 1-옥타데칸티올(미국 오레곤주 포틀랜드 소재의 티씨아이 아메리카(TCI America)로부터 구매가능한 제품 번호 C18H3CS, 97%)의 10 밀리몰 잉크 용액을 스탬프 아래의 페트리 접시 내로 피펫팅하였다. 잉크 용액은 스탬프의 제2의 실질적으로 평탄한 면과 직접 접촉하였다. 잉크가 스탬프 내로 확산된 충분한 잉킹 시간(예를 들어, 3시간) 후에, 제1 스탬프를 페트리 접시로부터 제거하였다. 잉킹된 스탬프를 구조화된 면을 위로 하여 작업 표면 상에 배치하였다. 제1 은 금속화된 필름을 핸드-헬드형 롤러를 사용하여 스탬프의 현재 잉킹된 구조화된 표면 상으로 적용함으로써 은 필름이 구조화된 표면과 직접 접촉하였다. 금속화된 필름을 15초 동안 잉킹된 스탬프 상에 남겨 두었다. 이어서, 제1 금속화된 필름을 잉킹된 스탬프로부터 제거하였다. 제거된 필름을 (i) 0.030 몰 티오우레아(제품 번호 T8656, 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치) 및 (ii) 탈이온수 중의 0.020 몰 질산제이철(제품 번호 216828, 시그마-알드리치)을 함유한 은 에칭제 용액 내에 3분 동안 넣어 두었다. 에칭 단계 후에, 얻어진 제1 기판을 탈이온수로 세정하였고, 질소 가스로 건조하여 제1 패턴화된 표면을 얻었다. 잉킹된 스탬프가 제1 금속화된 기판의 은과 접촉한 경우, 은은 에칭 후에 남아 있었다. 따라서, 은을 잉킹된 스탬프와 은 필름 사이에 접촉이 이루어지지 않은 위치로부터 제거하였다.

도 11, 도 11a 및 도 11b는 현재 에칭되고 패턴화된 은 금속화된 필름을 포함하는 면인 기판의 제1 면 상에서 복수의 제1 불연속 구역(704) 사이에 교대로 있는 복수의 제1 연속 구역(702)을 갖는 제1 패턴화된 기판(700)을 도시한다. 기판은 실질적으로 덮이지 않은 PET 필름인 반대편의 제2 면을 갖는다. 제1 구역(702) 각각은 한 단부에 배치된 대응하는 500 ㎛ 폭의 전도성 트레이스(706)를 갖는다. 도 11a는 육각형 메쉬 구조를 형성하는 복수의 연속 선을 갖는 제1 구역(702)의 분해도를 도시한다. 도 11b는 불연속 육각형 메쉬 구조를 형성하는 복수의 불연속 선(각각의 육각형에서 선택적인 단절부로 도시됨)을 갖는 제1 불연속 구역(704)의 분해도를 도시한다. 구역(702 및 704)의 각각의 메쉬 구조는 97% 내지 99% 개구 면적을 가졌다. 각각의 선 세그먼트는 2 내지 3 ㎛였다.

제2 패턴화된 기판

제2 패턴화된 기판은 제2 은 금속화된 필름을 생성하기 위해 제2 가시광 기판을 사용하여 제1 패턴화된 기판과 같이 제조하였다. 제2 불연속 육각형 메쉬 패턴 사이에 개재된 제2 연속 육각형 메쉬 패턴을 갖는 제2 스탬프를 생성하였다.

도 12, 도 12a 및 도 12b는 제2 기판의 제1 면 상에서 복수의 제2 불연속 구역(724) 사이에 교대로 있는 복수의 제2 연속 구역(722)을 갖는 제2 패턴화된 기판(720)을 도시한다. 제2 구역(722) 각각은 한 단부에 배치된 대응하는 500 ㎛ 폭의 제2 전도성 트레이스(726)를 갖는다. 도 12a는 육각형 메쉬 구조를 형성하는 복수의 연속 선을 갖는 하나의 제2 구역(722)의 분해도를 도시한다. 도 12b는 불연속 육각형 메쉬 구조를 형성하는 복수의 불연속 선(각각의 육각형에서 선택적인 단절부로 도시됨)을 갖는 하나의 제2 불연속 구역(724)의 분해도를 도시한다. 선택적 단절부는 10 ㎛ 미만의 길이를 가졌다. 단절부는 대략 5 ㎛이도록 설계되고 추정되었다. 이들의 가시성을 감소시키기 위해, 바람직하게는 단절부는 10 ㎛ 미만, 더 바람직하게는 5 ㎛ 이하, 예를 들어 1 내지 5 ㎛이어야 하는 것으로 밝혀졌다. 구역(722 및 724)의 각각의 메쉬 구조는 97% 내지 99% 개구 면적을 가졌다. 각각의 선 세그먼트는 2 내지 3 ㎛였다.

또한, 제1 패턴화된 기판 및 제2 패턴화된 기판의 메쉬 설계의 기하학적 형태, 배향, 및 셀 치수와 관련하여, 제1 패턴화된 기판은 직경이 300 마이크로미터인 육각형 셀로 구성되고, 제2 패턴 기판은 직경이 200 마이크로미터인 육각형 셀로 구성되었다. 전도체 미세패턴 중 하나는 셀 치수가 제2 전도체 미세패턴의 셀 치수의 1.5배이었다. 두 패턴화된 기판의 조합에 의해 부품에 형성된 하기에 기재된 센서 요소에서, 육각형 메쉬 간의 편향 각도 또는 상대적 배향은 30 도이었다. 두 전도체 미세패턴 간의 편향 각도는 육각형 메쉬의 경우 반복 각도인 60 도의 0.5배이었다.

투사형 정전용량 터치 스크린 센서 요소의 형성

상기 제조된 제1 및 제2 패턴화된 기판을 다음과 같이 2층 투사형 정전용량 터치 스크린 투명 센서 요소를 생성하는 데 사용하였다.

제1 및 제2 패턴화된 기판을 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터의 옵티컬리 클리어 라미네이팅 어드히시브 8141을 사용하여 함께 접착하여 다층 구조를 생성하였다. 제1 및 제2 전도성 트레이스 구역(706 및 726)의 구역에 접착제가 없는 상태에서 2개의 패턴화된 기판을 라미네이팅하는 데 핸드헬드 롤러를 사용하였다. 제1 기판의 제1 면이 플로트 유리(float glass)에 근접하도록 이 다층 구조를 옵티컬리 클리어 라미네이팅 어드히시브 8141을 사용하여 0.7㎜ 두께의 플로트 유리에 라미네이팅하였다. 접착제가 없는 제1 및 제2 전도성 트레이스 구역(706 및 726)에 의해 제1 및 제2 패턴화된 기판(700 및 720)에의 전기적 연결이 이루어질 수 있었다.

도 13은 제1 및 제2 패턴화된 기판이 라미네이팅되어 있는 다층 터치 스크린 센서 요소(740)의 평면도를 도시한다. 구역(730)은 제1 연속 구역과 제2 연속 구역의 중첩을 나타내었다. 구역(732)은 제1 연속 구역과 제2 불연속 구역의 중첩을 나타내었다. 구역(734)은 제2 연속 구역과 제1 불연속 구역의 중첩을 나타내었다. 그리고, 구역(736)은 제1 불연속 구역과 제2 불연속 구역의 중첩을 나타내었다. 복수의 이들 중첩 구역이 있지만, 예시의 편의상, 각각에 대한 단지 하나의 구역만이 도면에 도시되어 있다.

투명 센서 요소의 상호 커패시턴스 측정을 하는 데 사용된 집적 회로는 PIC18F87J10 (미국 아리조나주 챈들러 소재의 마이크로칩 테크놀로지(Microchip Technology)), AD7142 (미국 매사추세츠주 노우드 소재의 아날로그 디바이시즈(Analog Devices)), 및 MM74HC154WM (미국 메인주 사우스 포틀랜드 소재의 페어차일드 세미컨덕터(Fairchild Semiconducto))였다. PIC18F87J10은 시스템의 마이크로컨트롤러였다. 이는 MM74HC154WM가 구동하는 센서 바의 선택을 제어하였다. 이는 또한 적절한 측정을 행하도록 AD7142를 구성하였다. 이 시스템의 사용은, 당업계에 공지된 바와 같이, 다수의 교정 값을 설정하는 것을 포함하였다. 이 교정 값은 터치 스크린마다 다를 수 있다. 이 시스템은 16개의 상이한 바를 구동할 수 있었고, AD7142는 12개의 상이한 바를 측정할 수 있다. AD7142의 구성은 변환할 채널들의 수, 얼마나 정확하게 또는 빠르게 측정을 하는지, 커패시턴스에서의 오프셋이 적용되어야만 하는지, 그리고 아날로그-디지털 변환기에 대한 연결을 선택하는 것을 포함하였다. AD7142로부터의 측정은 투명 센서 요소의 매트릭스에서 전도성 바 사이의 교차점의 커패시턴스를 나타내는 16 비트 값이었다.

AD7142는, 그의 측정을 완료한 후에, 인터럽트를 통해 마이크로컨트롤러에게 신호를 하여 데이터를 수집하도록 지시한다. 마이크로컨트롤러는 이어서 SPI 포트를 통해 데이터를 수집하였다. 데이터가 수신된 후에, 마이크로컨트롤러는 MM74HC154WM를 그 다음 구동 라인으로 증분시키고 AD7142에서의 인터럽트를 클리어시켜 그 다음 데이터 세트를 받도록 그에 신호하였다. 이상으로부터의 샘플링이 계속 실행되고 있는 동안에, 마이크로컨트롤러는 역시 직렬 인터페이스를 통해 모니터를 갖는 컴퓨터로 데이터를 전송하고 있었다. 이 직렬 인터페이스에 의해, 당업자가 잘 알고 있는 간단한 컴퓨터 프로그램이 AD7142로부터의 원시 데이터를 렌더링할 수 있고 값이 터치와 터치 없음 사이에서 어떻게 변하는지를 알 수 있었다. 컴퓨터 프로그램은 16 비트 값의 값에 따라 디스플레이에 걸쳐 상이한 컬러를 렌더링하였다. 16 비트 값이 소정의 값 미만일 때, 교정에 기초하여, 디스플레이 구역이 백색으로 렌더링되었다. 임계치를 초과하는 경우, 교정에 기초하여, 디스플레이 구역이 녹색으로 렌더링되었다. 데이터가 4 바이트 헤더(0xAAAAAAAA), 1 바이트 채널(0x00 - 0x0F), 24 바이트의 데이터(정전용량 측정치를 나타냄), 및 캐리지 리턴(0x0D)의 포맷으로 비동기적으로 전송되었다.

시스템의 시험 결과

투명 센서 요소를 터치 센서 구동 장치에 연결하였다. 유리 표면에 대해 손가락 터치가 이루어졌을 때, 컴퓨터 모니터는 터치 감지 구역 내에서 행해지고 있는 터치의 위치를, 모니터의 대응하는 위치에서의 컬러 변화(백색에서 녹색으로)의 형태로 렌더링하였다. 유리 표면에 대해 2개의 손가락 터치가 동시에 이루어졌을 때, 컴퓨터 모니터는 터치 감지 구역 내에서 행해지고 있는 터치들의 위치들을, 모니터의 대응하는 위치들에서의 컬러 변화(백색에서 녹색으로)의 형태로 렌더링하였다. 유리 표면에 대해 3개의 손가락 터치가 동시에 이루어졌을 때, 컴퓨터 모니터는 터치 감지 구역 내에서 행해지고 있는 터치들의 위치들을, 모니터의 대응하는 위치들에서의 컬러 변화(백색에서 녹색으로)의 형태로 렌더링하였다.

추가적인 2층 메쉬의 제조

2009년 6월 30일 출원된 미국 가출원 제61/221,888호에 기재된 바와 같이 미세접촉 인쇄된 메쉬의 샘플을 제조하였다.

2-층 메쉬 샘플을 다음과 같이 제조하였다: 쓰리엠 옵티컬리 클리어 라미네이팅 어드히시브 8271 (미국 미네소타주 메이플우드 소재의 쓰리엠 컴퍼니)을 사용하여, 대략 1.7 ㎝ × 1.7 ㎝의 단일 층의 미세패턴화된 메쉬를 서로 라미네이팅하였으며, 여기서 한 층은 다른 층에 대해 특정된 각도로 회전되어 있으며, 두 층의 중심은 서로에 걸쳐서 위치한다 (각각의 오버레이 배열의 상세사항은 하기 표에 추가로 기재되어 있다). 이어서, 동일한 광학적으로 투명한 접착제를 사용하여, 2-층 구조물을 5.1 ㎝ × 7.6 ㎝ × 1 ㎜ (2 inch × 3 inch × 1 ㎜)인 유리 현미경 슬라이드의 중심에 라미네이팅하였다. 각 층의 은 패턴화된 면을 유리 슬라이드와 대면시켰다. 가시성 연구를 위해서, 7개의 2-층 메쉬 샘플, 및 메쉬 샘플과 동일한 방식으로 구조화되었지만 2층 각각은 비패턴화된 5 mil PET (ST504, 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니)를 사용한 2개의 "블랭크" 샘플을 제조하였다. 가시성 시험을 위해 제조된 샘플 세트를 하기에 나타내었다.

시험 패널에 의해 측정된 오버레이된 미세패턴화된 기판의 가시성

참가자("관찰자")가 관찰 포트(viewing port) 앞에 앉는 관찰 장치를 제조하였다. 관찰 포트 뒤에 그리고 인클로저 내에 광원 및 샘플 걸이가 있다. 단일 샘플을 광원 (30 와트 전구) 대략 25 ㎝ 아래에 위치한 흑색 샘플 걸이에 장착하고, 관찰자를 향해 대략 7 도 각도로 기울어지게 하였다. 관찰자가 2-층 샘플을 볼 수 있는 1.4 ㎝ × 1.4 ㎝ 정사각형 애퍼처(aperture)를 제외하고, 샘플 걸이는 현미경 슬라이드를 차폐하였다. 따라서, 시험 패널이 보는 샘플 크기는 대비 임계치를 측정하기 위해 사용되는 샘플 크기보다 더 큰 표면적이 덮여있다. 샘플 걸이를 챔버 내의 애퍼처 스테이지에 삽입하였다. 샘플과 관찰자 눈 사이의 시거리는 280 ㎜ 내지 320 ㎜이었다. 디스플레이의 표면을 반사하는 주변광을 끄고 배면광 조명으로 디스플레이의 표면을 보는 것을 시뮬레이션 하기 위해서, 관찰자가 메쉬 패턴의 층 및 장착 유리를 통해 그리고 그 뒤의 어두워진 관찰 상자를 볼 수 있도록 챔버를 애퍼처의 다른 면 상에서 어둡게 하였다. 관찰자가 샘플을 비추는 광의 양을 조정할 수 있는 파워스태트 배리어블 오토트랜스포머(Powerstat→ Variable Autotransformer) (미국 코네티컷주 브리스톨에 소재한 더 슈페리어 일렉트릭 컴퍼니(The Superior Electric Company), 타입(Type) 3PN116C, 120 V in, 0-140 V out, 10Å)에 광원을 연결하였다.

조정 패러다임 방법(Method of Adjustment paradigm) (문헌 [Psychophysics: The fundamentals, Gescheider, G. A., Lawrence Erlbaum Associates, Inc. Mahwah, NJ. (1997))] 을 사용하여 하기와 같이 샘플의 가시성을 측정하였다. 방안의 광을 껐다. 샘플을 샘플 걸이의 애퍼처에 넣고, 관찰 장치에 삽입하였다. 관찰 포트에서, 관찰자가 샘플을 볼 수 있지만 광 전구의 직접 반사는 보지 못하도록, 관찰자의 고개를 배치시켰다. 관찰자에게 광원을 어둡게 시작하고 (배리어블 오토트랜스포머 다이알을 0으로 맞추고), 샘플의 패턴이 아주 약간 보일 때까지 다이알을 돌려서 광의 양을 증가시키도록 지시하였다 (시험 방법 A). 일부 관찰자들에게는, 광원을 최대 강도로 시작하고 (배리어블 오토트랜스포머 다이알을 140으로 맞추고), 샘플의 패턴이 아주 약간 보일 때까지 광의 양을 감소시키라고 말했다 (시험 방법 B). 각각의 관찰자에 의해 수행된 전체 측정의 절반은 시험 방법 A를 사용하였고, 각각의 관찰자에 의해 수행된 전체 측정의 나머지 절반은 시험 방법 B를 사용하였다. 시험 방법 A를 사용한 관찰자 및 시험 방법 B를 사용한 관찰자는 각각의 샘플을 2회 측정하였다. 이어서, 각각의 관찰자에 대해서 평균 값을 계산하였다. 관찰자의 절반에 대해서는, 각각의 샘플에 대해서 먼저 방법 A를 사용하고, 이어서 방법 B를 사용하도록 하였고, 나머지 절반의 관찰자는 먼저 방법 B를 사용하고, 이어서 방법 A를 사용하도록 하였다. 샘플 순서는 랜덤이었다. 관찰자들은 이들이 하나 또는 여러개의 샘플 상의 패턴을 볼 수 없거나 또는 모든 샘플 내의 패턴을 볼 수 있도록 지시 받았다. 관찰자가 샘플의 패턴을 아주 약간 볼 수 있다고 지적한 배리어블 오토트랜스포머 다이알의 위치에 해당하는 숫자는, 명백한 가시성을 순위 매김할 목적으로 기록되는 값이다. 이어서, 각각의 샘플에 대해서, 관찰자의 모든 평균 값을 기초로 평균 값을 계산하였다. 통계적 이상치 (즉, 표준 편차가 3을 초과하는 경우)는 기록하지 않았다.

2층 샘플의 가시성 순위를, 모델에 의해서 계산된 예측된 순위와 비교하였다. 순위의 비교를 하기 표에 나타내었다.

[표 1]

[표 2]

CAD로 생성된 오버레이된 미세패턴 및 제조 장치에 의해서 제조되는 것의 경우, 미세패턴이 정밀하게 오버레이될 수 있어서 규칙적인 네트 패턴을 생성한다. 그러나, 미세패턴이 손으로 오버레이될 경우, 약간 (1 내지 2 도)의 배치 오류가 생길 수 있다 (1 내지 2 도). 패턴이 일정 각도로 오버레이된 경우, 예를 들어 실시예 5의 경우, 이러한 배치 오류가 계산된 대비 임계치에 크게 영향을 미치는 것은 아니다. 그러나, 패턴이 0의 편향 각도로 손으로 오버레이될 경우, 이러한 작은 배치 오류가 불규칙적인 패턴을 유발할 수 있다. 시험 패널에 의해서 관찰될 때, 대비 임계치가 패턴의 일부에 대해서만 계산되기 때문에, 이것이 전체 패턴의 대표가 아닐 수 있다. 이것이, 샘플 4와 관련하여, 모델에 의해서 측정된 샘플 순서와 시험 패널에 의해서 측정된 샘플 순서가 불일치 하는 이유일 것이라고 생각된다.

오버레이된 미세패턴 샘플 10 내지 2를 디지탈 설계하였다.

[표 3a]

[표 3b]

Claims

터치 스크린 센서로서
가시광 투명 기판(visible light transparent substrate);
가시광 투명 기판 상에 또는 그 내에 배치된 반복 셀 기하학적 형태의 제1 개구 메쉬를 한정하는 선형 트레이스를 포함하는 제1 전도성 미세패턴, 및
제1 전도성 미세패턴과 전기적으로 격리된 반복 셀 기하학적 형태의 제2 개구 메쉬를 한정하는 선형 트레이스를 포함하는 제2 전도성 미세패턴을 포함하며;
i) 제2 전도성 미세패턴의 선형 트레이스 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 선형 트레이스에 대해 비-평행하거나; 또는
ii) 제2 전도성 미세패턴 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 셀 기하학적 형태와 상이한 셀 기하학적 형태를 갖거나; 또는
iii) 제2 전도성 미세패턴 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 셀 치수와 상이한 셀 치수를 갖거나; 또는
이들의 조합이 되도록, 제2 전도성 미세패턴은 제1 전도성 미세패턴을 오버레이하는 터치 스크린 센서.
제1항에 있어서, 제2 전도성 미세패턴의 선형 트레이스 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 선형 트레이스에 대해 비-평행한 터치 스크린 센서.
제1항에 있어서, 제2 전도성 미세패턴 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 셀 기하학적 형태와 상이한 셀 기하학적 형태를 갖는 터치 스크린 센서.
제1항에 있어서, 제2 전도성 미세패턴 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 셀 치수와 상이한 셀 치수를 갖는 터치 스크린 센서.
제1항에 있어서, 제2 전도성 미세패턴의 선형 트레이스 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 선형 트레이스에 대해 비-평행하고, 제2 전도성 미세패턴의 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 셀 기하학적 형태와 상이한 셀 기하학적 형태를 갖는 터치 스크린 센서.
제1 항에 있어서, 제2 전도성 미세패턴의 선형 트레이스 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 선형 트레이스에 대해 비-평행하고, 제2 전도성 미세패턴 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 셀 치수와 상이한 셀 치수를 갖는 터치 스크린 센서.
제1항에 있어서, 제2 전도성 미세패턴 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 셀 기하학적 형태와 상이한 셀 기하학적 형태를 갖고, 제2 전도성 미세패턴 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 셀 치수와 상이한 셀 치수를 갖는 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전도성 미세패턴 및 제2 전도성 미세패턴은 동일한 셀 치수를 갖는 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전도성 미세패턴 및 제2 전도성 미세패턴은 동일한 셀 기하학적 형태를 갖는 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전도성 미세패턴 및 제2 전도성 미세패턴 각각은 규칙적인 셀 기하학적 형태를 포함하는 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전도성 미세패턴 및 제2 전도성 미세패턴은 육각형 셀 기하학적 형태를 포함하는 터치 스크린 센서.
제9항에 있어서, 제2 미세패턴은 제1 미세패턴에 대해 약 15 도 내지 약 40 도 범위의 편향 각도로 배향된 터치 스크린 센서.
제3항, 제5항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전도성 미세패턴 또는 제2 전도성 미세패턴은 육각형 셀 기하학적 형태를 갖고, 상이한 셀 기하학적 형태는 직사각형 또는 정사각형인 터치 스크린 센서.
제4항, 제5항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전도성 미세패턴 및 제2 전도성 미세패턴은 셀 치수가 최대 1:6 비율로 상이한 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 선형 트레이스는 선 폭이 10 마이크로미터 미만인 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 선형 트레이스는 선 폭이 5 마이크로미터 미만인 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 미세패턴 및 제2 미세패턴의 셀 기하학적 형태는 평균 셀 폭이 500 마이크로미터 이하인 터치 스크린 센서.
제1항에 있어서, 제1 미세패턴은 규칙적인 육각형 셀 기하학적 형태를 갖고, 제2 미세패턴은 규칙적인 육각형 셀 기하학적 형태를 갖고;
제1 미세패턴의 셀 치수 대 제2 미세패턴의 셀 치수의 비율은 1.2 내지 3이고;
제1 미세패턴과 제2 미세패턴 간의 편향 각도는 10 내지 45 도인 터치 스크린 센서.
제9항에 있어서, 제2 전도성 미세패턴의 선형 트레이스 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 선형 트레이스에 대해 비-평행하고, 제1 전도성 미세패턴과 제2 전도성 미세패턴 간의 편향 각도는 반복 각도의 약 0.1 내지 약 0.9배인 터치 스크린 센서.
제9항에 있어서, 제1 전도성 미세패턴과 제2 전도성 미세패턴 간의 편향 각도는 반복 각도의 약 0.1 내지 약 0.4배 또는 반복 각도의 약 0.6 내지 약 0.9배인 터치 스크린 센서.
제9항에 있어서, 제1 전도성 미세패턴의 셀 치수는 제2 전도성 미세패턴의 셀 치수의 1.1 내지 6배이고, 패턴 간의 평향 각도는 반복 각도의 0.1 내지 0.9배인 터치 스크린 센서.
제9항에 있어서, 제1 전도성 미세패턴의 셀 치수는 제2 전도성 미세패턴의 셀 치수의 1.2 내지 3배이고, 패턴 간의 편향 각도는 반복 각도의 0.1 내지 0.4배 또는 0.6 내지 0.9배인 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 터치 센서의 투과율은 가시광의 적어도 75%인 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 오버레이된 미세패턴은 낮은 가시성을 나타내는 터치 스크린 센서.
전기 전도성 물품으로서,
가시광 투명 기판;
가시광 투명 기판 상에 또는 그 내에 배치된 반복 셀 기하학적 형태의 제1 개구 메쉬를 한정하는 선형 트레이스를 포함하는 제1 전도성 미세패턴, 및
제1 전도성 미세패턴과 전기적으로 격리된 반복 셀 기하학적 형태의 제2 개구 메쉬를 한정하는 선형 트레이스를 포함하는 제2 전도성 미세패턴을 포함하며;
i) 제2 전도성 미세패턴의 선형 트레이스 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 선형 트레이스에 대해 비-평행하거나; 또는
ii) 제2 전도성 미세패턴 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴과 상이한 셀 기하학적 형태를 갖거나; 또는
iii) 제2 전도성 미세패턴 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴과 상이한 셀 치수를 갖거나; 또는
이들의 조합이 되도록, 제2 전도성 미세패턴은 제1 전도성 미세패턴을 오버레이하는 전기 전도성 물품.
제25항에 있어서, 제1 미세패턴 또는 제2 미세패턴은 안테나 또는 EMI 차폐기로 기능하는 물품.
a) 미세패턴화된 기판의 디지탈 이미지를 제공하고;
b) 중심와 검출(foveal detection)을 위한 수학적 모델을 사용하여 디지탈 이미지의 공간 대비 임계치(spatial contrast threshold)를 계산하는 것을 포함하는, 패턴화된 기판의 가시성을 측정하는 방법.
제27항에 있어서, 디지탈 이미지를 제공하는 단계가 미세패턴을 디지탈 설계하는 것을 포함하는 방법.
제27항에 있어서, 패턴화된 기판은 사용 동안 반사된 광으로 인해 보이는 방법.
제29항에 있어서, 투명 기판은 어둡고 미세패턴은 밝도록 디지탈 이미지를 디지탈 변경하는 방법.
제29항에 있어서, 배경이 어둡고 미세패턴은 밝도록 미세패턴을 설계하는 방법.
제28항에 있어서, 샘플이 투과된 광으로 인해 보일 때의 가시성을 시뮬레이션하기 위해서, 배경은 밝고 미세패턴은 어둡도록 미세패턴을 설계하는 방법.
a) 미세패턴을 디지탈 설계하고;
b) 미세패턴의 디지탈 이미지를 제공하고;
c) 중심와 검출을 위한 수학적 모델을 사용하여 디지탈 이미지의 공간 대비 임계치를 계산하고;
d) 기판의 일반적인 시거리에서 - 35 데시벨을 초과하는 대비 임계치를 갖는 미세패턴을 선택하는 것을 포함하는, 가시성이 낮은 미세패턴을 포함하는 기판을 제조하는 방법.
가시광 투명 기판; 및
가시광 투명 기판 상에 또는 그 내에 배치된 적어도 2개의 오버레이된 전기 전도성 메쉬 미세패턴을 포함하며, 전기 전도성 미세패턴의 조합은 30000 단위의 거리에서 - 35 데시벨을 초과하는 대비 임계치를 갖는 패턴화된 기판.
제34항에 있어서, 미세패턴이 20% 미만의 패턴 밀도를 갖는 패턴화된 기판.
제34항에 있어서, 제1 미세패턴 및 제2 미세패턴의 셀 기하학적 형태는 평균 셀 폭이 500 마이크로미터 이하인 패턴화된 기판.
제24항에 있어서, 제1 전도성 미세패턴 및 제2 전도성 미세패턴은 반복 셀 기하학적 형태의 개구 메쉬를 한정하는 선형 트레이스를 포함하고,
i) 제2 전도성 미세패턴의 선형 트레이스 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 선형 트레이스에 대해 비-평행하거나; 또는
ii) 제2 전도성 미세패턴 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 셀 기하학적 형태와 상이한 셀 기하학적 형태를 갖거나; 또는
iii) 제2 전도성 미세패턴 중 적어도 일부는 제1 전도성 미세패턴의 셀 치수와 상이한 셀 치수를 갖거나; 또는
이들의 조합이 되도록, 제2 전도성 미세패턴은 제1 전도성 미세패턴을 오버레이하는 패턴화된 기판.