KR20140137823A - 투명 전극 패턴 적층체 및 이를 구비한 터치 스크린 패널 - Google Patents

투명 전극 패턴 적층체 및 이를 구비한 터치 스크린 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투명 전극 적층체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제1 방향으로 형성된 제1 패턴 및 제2 방향으로 형성되고 제2 패턴으로 형성된 감지 전극; 상기 제2 패턴의 이격된 단위 패턴을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극; 및 상기 감지 전극과 브릿지 전극 사이에 개재된 절연층;을 구비하고, 상기 제1 패턴 및 제2 패턴 사이에 노출되는 절연층 상에 금속패턴이 형성됨으로써, 위치별 반사율 차이를 최소화함으로써, 사용자에게 시인도를 감소시킴으로써 높은 투명도를 나타내는 투명 전극 적층체에 관한 것이다.

Description

투명 전극 패턴 적층체 및 이를 구비한 터치 스크린 패널{TRANSPARENT ELECTRODE PATTERN STRUCTURE AND TOUCH SCREEN PANEL HAVING THE SAME}
본 발명은 투명 전극 적층체 및 이를 구비한 터치 스크린 패널에 관한 것이며, 보다 상세하게는 사용자에게 시인성이 낮은 투명 전극 적층체 및 이를 구비한 터치 스크린 패널에 관한 것이다.
통상적으로 터치 스크린 패널은 손으로 접촉(touch)하면 그 위치를 입력 받도록 하는 특수한 입력장치를 장착한 스크린 패널이다. 이러한 터치 스크린 패널은 키보드를 사용하지 않고 스크린에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있도록, 화면에서 직접 입력자료를 받을 수 있게 한 것으로 다층으로 적층되어 구성된다.
스크린에 표시되는 영상의 시인성을 저하시키지 않으면서 터치된 부분을 인식하기 위해서는 투명 전극의 사용이 필수적이며, 통상적으로 소정의 패턴으로 형성된 투명 전극이 사용된다.
터치 스크린 패널에 사용되는 투명 전극 구조에는 여러 가지가 소개되어 있으며, 예를 들면, GFF(Glass-ITO film-ITO film), G1F(Glass-ITO film), G2(Glass only) 구조 등을 들 수 있다.
GFF는 가장 일반적인 구조로, X, Y축을 구현하는데 필요한 투명 전극(ITO)를 2장의 필름을 이용하여 구성하는 것이며, G1F는 유리 뒷면에 ITO를 박막 증착하고, 제2 ITO는 기존 방식과 마찬가지로 필름을 사용한다. G2는 한 장의 강화유리를 사용하여, 뒷면에 X축용 ITO를 박막 증착하고 패턴화한 후, 그 위에 절연층을 형성하고 다시 Y축용 ITO를 패턴화하여 형성하는 방식이다. GFF->G1F->G2로 갈수록 투과율은 상승하고 소비전력은 감소하게 되어 G2 구조에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
하지만, 패턴화된 투명 전극을 사용하는 G2 구조의 경우에는, 투명 전극의 패턴부와 비패턴부(패턴 개구부)가 시각적으로 구분이 될 수 있는데, 패턴부과 비패턴부의 반사율 차이가 커질수록 그 차이가 분명해지므로 표시 소자로서의 외관의 시인성이 저하되는 문제가 있다. 특히, 정전 용량 방식의 터치 패널에 있어서는 패턴화된 투명전극층이 디스플레이 표시부의 전체 면에 형성되어 있으므로 투명전극층을 패턴화한 경우에도 표시 소자로서 외관이 양호한 것이 요구되고 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위해서, 예를 들어, 특허문헌 1의 일본 공개특허공보 제2008-98169호에는 투명 기재와 투명 도전층 사이에 굴절률이 상이한 2 개의 층으로 이루어지는 언더코트층을 형성한 투명 도전성 필름이 제안되어 있다. 또한 그 실시예로서 투명 기재 상에 고굴절률층으로서 굴절률 1.7의 실리콘 주석 산화물층(두께 10nm 이상), 저굴절률층으로서 굴절률 1.43의 산화규소층(두께 30nm) 및 투명 도전층으로서 굴절률 1.95의 ITO 막(두께 15nm)을 이 순서대로 형성한 투명 도전성 필름이 기재되어 있다.
그러나 특허 문헌 1에 기재된 투명 도전성 필름에서는 패턴부와 패턴 개구부의 차이가 명확하게 드러나는 문제가 존재하여 외관을 개선하기에는 여전히 불충분하다.
일본공개특허 제2008-98169호
본 발명은 패턴의 각 위치별 반사율 차이가 적어 시인성이 적은 투명 전극 적층체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 투명 전극 적층체를 구비한 터치 스크린 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 제1 방향으로 형성된 제1 패턴 및 제2 방향으로 형성되고 제2 패턴으로 형성된 감지 전극; 상기 제2 패턴의 이격된 단위 패턴을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극; 및 상기 감지 전극과 브릿지 전극 사이에 개재된 절연층;을 구비하고, 상기 제1 패턴 및 제2 패턴 사이에 노출되는 절연층 상에 금속패턴이 형성된 투명 전극 적층체.
2. 위 1에 있어서, 상기 금속패턴은 하기 수학식 1을 만족하도록 형성되는 투명 전극 적층체:
[수학식 1]
0.99≤((절연층 상에서 금속패턴의 면적비)*(금속패턴의 총 반사율)+ (1-(절연층 상에서 금속패턴의 면적비))*(절연층 상에서 금속패턴이 없는 부위의 총 반사율))/ (감지 전극 및 브릿지 전극의 총 반사율)≤1.01
(식 중, 상기 총 반사율은 각각의 반사율에 계면(표면)반사율을 더한 값임).
3. 위 1에 있어서, 상기 금속패턴은 몰리브덴, 은, 알루미늄 및 구리로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종으로 형성되는 투명 전극 적층체.
4. 위 1에 있어서, 상기 금속패턴의 두께는 20 내지 300nm인 투명 전극 적층체.
5. 위 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 절연층에 형성된 콘택홀을 통해 상기 제2 패턴을 전기적으로 연결하는 투명 전극 적층체.
6. 위 1에 있어서, 단위 브릿지 전극은 적어도 1개의 브릿지로 형성되는 투명 전극 적층체.
7. 위 1에 있어서, 단위 브릿지 전극의 브릿지의 폭이 2 내지 200㎛인 투명 전극 적층체.
8. 위 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 감지 전극보다 전기 전도도가 높은 소재로 형성되는 투명 전극 적층체.
9. 위 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 두께가 20 내지 200nm인 투명 전극 적층체.
10. 위 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상기 금속패턴과 동일한 소재로 형성되는 투명 전극 적층체.
11. 위 10에 있어서, 단위 브릿지 전극의 브릿지는 폭이 2 내지 20㎛인 투명 전극 적층체.
12. 위 1에 있어서, 상기 감지 전극 및 브릿지 전극은 상기 금속패턴과 동일한 소재로 형성되는 위치 검출라인을 통해 구동회로와 연결되는 투명 전극 적층체.
13. 위 1에 있어서, 투명 전극 적층체를 기준으로 상기 투명 기판의 반대쪽 면 측에 패시베이션층을 더 구비하는 투명 전극 적층체.
14. 위 1에 있어서, 상기 투명 기판은 투명 전극이 형성되는 면의 반대면에 적어도 1층의 광학기능층을 더 구비하는 투명 전극 적층체.
15. 위 14에 있어서, 상기 광학기능층은 반사방지층 및 오염방지층 중 적어도 1층인 투명 전극 적층체.
16. 위 1 내지 15 중 어느 한 항의 투명 전극 적층체를 구비한 터치 스크린 패널.
본 발명의 투명 전극 적층체는 적층체를 구성하는 각 층별의 두께를 특정한 범위로 조절하여, 패턴화된 투명 전극 구조에 의해 발생되는 위치별 반사율 차이를 최소화함으로써, 사용자에게 시인도를 감소시킴으로써 높은 투명도를 나타낸다.
이러한 측면에서, 본 발명의 투명 전극 적층체는 G2 구조의 터치 스크린 패널에 적용되면 높은 투과율과 낮은 반사율을 나타냄으로써 매우 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 투명 전극 적층체의 일 실시예의 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 투명 전극 적층체의 일 실시예에서 단위 구조의 개략적인 평편도이다.
도 3은 본 발명의 투명 전극 적층체의 각 위치별 적층 구조를 나타내는 개략적인 단면도이다.
본 발명은 제1 방향으로 형성된 제1 패턴 및 제2 방향으로 형성되고 제2 패턴으로 형성된 감지 전극; 상기 제2 패턴의 이격된 단위 패턴을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극; 및 상기 감지 전극과 브릿지 전극 사이에 개재된 절연층;을 구비하고, 상기 제1 패턴 및 제2 패턴 사이에 노출되는 절연층 상에 금속패턴이 형성됨으로써, 위치별 반사율 차이를 최소화함으로써, 사용자에게 시인도를 감소시킴으로써 높은 투명도를 나타내는 투명 전극 적층체에 관한 것이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 투명 전극 적층체의 일 실시예의 개략적인 평면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 투명 전극 적층체는 감지 전극(100), 브릿지 전극(200), 절연층(300) 및 금속패턴(400)을 포함한다. 아울러, 본 발명의 투명 전극 적층체는 콘택홀(500)을 더 포함할 수 있고, 투명 기판(미도시) 상에 형성될 수 있으며, 패시베이션층(미도시)이 투명 기판의 반대쪽 면 측에 더 구비될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 투명 전극 적층체는 미리 정해진 패턴으로 형성된다. 감지 전극(100)과 브릿지 전극(200)은 터치되는 지점의 위치 정보를 제공하며, 절연층(300)은 상기 감지 전극(100)과 브릿지 전극(200) 사이에 개재되어 이들을 전기적으로 분리시키며, 금속패턴(400)은 제1 패턴(110)과 제2 패턴(120) 사이에 노출되는 절연층(300) 상에 형성되어 본 발명의 투명 전극 적층체의 시인성을 줄인다. 또한, 콘택홀(500)은 절연층(300)에 형성되어 감지 전극(100)과 브릿지 전극(200)이 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 투명 전극 적층체는 다양한 층 구조를 가지게 되는데, 이러한 위치에 따른 다양한 층 구조로 인해 위치별로 반사율, 휘도, 색차 등에 차이가 발생하고 그에 따라 패턴에 대한 시인성이 높아져 투명 전극으로서의 기능에 한계가 발생하게 된다.
이에 본 발명은 절연층에서 감지 전극 사이에 대응되는 영역 상에 금속패턴을 형성함으로써, 투명 전극 패턴부와 비패턴부의 반사율 차이를 최소화함으로써 상기와 같은 문제점을 해결한다. 이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
<투명전극>
본 발명에서 투명전극이란 실제로 투명한 소재로 형성된 전극뿐만 아니라, 좁은 폭으로 형성되어 육안으로 식별할 수 없어 투명하게 보이는 전극도 포함한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 투명전극은 감지 전극(100)과 브릿지 전극(200)을 구비한다.
감지 전극(100)은 제1 패턴(110)과 제2 패턴(120)으로 형성된다. 제1 패턴(110)과 제2 패턴(120)은 서로 다른 방향으로 배치되어, 터치되는 지점의 X 좌표 및 Y 좌표에 대한 정보를 제공하게 된다. 예를 들면, 각각 동일한 행 또는 열로 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로는, 사람의 손 또는 물체가 투명 기판에 접촉되면, 제1 패턴(110), 제2 패턴(120), 브릿지 전극(200) 및 위치 검출라인을 경유하여 구동회로 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그리고, X 및 Y 입력처리회로(미도시) 등에 의해 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉위치가 파악된다.
이와 관련하여, 제1 패턴(110) 및 제2 패턴(120)은 동일층에 형성되며, 터치되는 지점을 감지하기 위해서는 각각의 패턴들이 전기적으로 연결되어야 한다. 그런데, 제1 패턴(110)은 서로 연결된 형태이지만 제2 패턴(120)은 섬(island) 형태로 서로 분리된 구조로 되어 있으므로 제2 패턴(120)을 전기적으로 연결하기 위해서는 별도의 연결선이 필요하다.
하지만, 상기 연결선은 제1 패턴(110)과 전기적으로 연결되어서는 안 되므로, 감지 전극(100)과는 다른 층에 형성되어야 한다. 그에 따라, 브릿지 전극(200)이 제2 패턴(120)을 전기적으로 연결하기 위해 감지 전극(100)과는 다른 별도의 층에 형성된다. 즉, 브릿지 전극(200)은 감지 전극(100)의 제2 패턴(120)을 전기적으로 연결한다.
따라서, 도 2 및 도 3에서 ①, ③ 및 ④ 위치는 터치된 부분을 감지하기 위해 미리 정해진 패턴으로 감지 전극(100)이 형성된 부분이고, ③, ④ 및 ⑤ 위치는 섬 형태로 형성된 제2 패턴(120)을 전기적으로 연결하기 위해 형성된 브릿지 전극(200)이 존재하는 부분이다.
이때, 브릿지 전극(200)은 감지 전극(100) 중 제1 패턴(110)과는 전기적으로 차단되어야 하므로, 이를 위해 절연층(300)이 형성되고, 콘택홀(500, 도 2의 ③)을 더 구비할 수 있는바, 이에 대해서는 후술하도록 한다.
본 발명에 따른 감지 전극(100)과 브릿지 전극(200)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 각각 20 내지 200nm일 수 있다. 감지 전극 및 브릿지 전극(100, 200)의 두께가 20nm 미만이면 전기저항이 커져 터치 민감도가 저하될 수 있고, 200nm 초과이면 반사율이 커져 시인성의 문제가 생길 수 있다.
또한, 감지 전극(100)과 브릿지 전극(200)은 각각 굴절률이 1.8 내지 1.98인 것이 바람직하다. 상기 굴절률 범위에서 반사율 저감 효과를 보다 강화할 수 있다.
본 발명에 따른 감지 전극(100) 및 브릿지 전극(200)은 당 분야에 알려진 투명 전극 소재가 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들면, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 탄소나노튜브(CNT), 금속와이어 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 인듐주석산화물(ITO)이 사용될 수 있다. 금속와이어에 사용되는 금속은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 은(Ag), 금, 알루미늄, 구리, 철, 니켈, 티타늄, 텔레늄, 크롬 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 브릿지는 단위 브릿지 전극의 1개의 라인 형태로 형성된 전극을 의미하는 것으로서, 본 발명에 따른 단위 브릿지 전극은 적어도 1개의 브릿지로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 단위 브릿지 전극의 브릿지의 폭은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 2 내지 200㎛일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 100㎛일 수 있다. 브릿지의 폭이 2 내지 200㎛일 경우에, 본 발명의 투명 전극 적층체가 터치스크린 패널에 적용되었을 경우에, 패턴의 시인성을 줄이는 동시에 적정 전기 저항을 가질 수 있다.
브릿지 전극(200)을 보다 좁은 폭으로 형성하여 터치스크린 패널에 적용되어 베젤 폭을 줄이는 측면에서 브릿지 전극(200)은 감지 전극(100)보다 전기 전도도가 높은 소재로 형성될 수 있다. 브릿지 전극(200)이 감지 전극보다 전기 전도도가 높은 소재로 형성되는 경우에는, 보다 작은 면적으로도 감지 전극(100)의 제2 패턴(120)을 전기적으로 연결할 수 있다.
브릿지의 폭이 좁아지면 전기 저항이 높아질 수 있으므로, 이러한 경우에 본 발명에 따른 브릿지 전극은 도 2에 나타난 바와 같이 적어도 2개 이상의 브릿지로 형성될 수 있다. 그러한 경우에, 저항 상승을 억제할 수 있으며, 단위 면적당 브릿지 전극(200)의 면적비가 감소하여 패턴부의 시인성이 감소될 수 있다.
브릿지 전극(200)을 감지 전극(100)보다 전기 전도도가 높은 소재로 형성한 경우에, 단위 브릿지 전극의 브릿지의 폭은 예를 들면 2 내지 20㎛일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 5㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 브릿지의 폭이 2 내지 20㎛일 경우에, 패턴의 시인성을 감소시키고 적정 전기 저항을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서 브릿지 전극(200)은 후술할 금속패턴(400)과 동일한 소재로 형성될 수 있다.
브릿지 전극(200)을 금속패턴(400)과 동일한 소재로 형성하는 경우에는 금속패턴(400) 형성을 위한 별도의 공정을 거칠 필요 없이, 브릿지 전극(200)의 형성시에 금속패턴(400)을 함께 형성할 수 있어, 공정 효율이 개선되는 효과가 있다.
감지 전극 및 브릿지 전극(100, 200)은 물리적 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적 증착법(Chemical VaporDeposition, CVD)등 다양한 박막 증착 기술에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 물리적 증착법의 한 예인 반응성 스퍼터링(reactive sputtering)에 의하여 형성될 수 있다.
또한, 감지 전극 및 브릿지 전극(100, 200)을 인쇄 공정으로 형성될 수 있다. 이러한 인쇄 공정 시, 그라비아 오프 셋(gravure off set), 리버스 오프 셋(reverse off set), 스크린 인쇄 및 그라비아(gravure) 인쇄 등 다양한 인쇄 방법이 이용될 수 있다. 특히, 인쇄 공정으로 감지 전극 및 브릿지 전극(100, 200)을 형성할 경우 인쇄 가능한 페이스트 물질로 형성할 수 있다. 일례로, 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT), 전도성 폴리머 및 은 나노 와이어 잉크(Ag nano wire ink)로 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 감지 전극(100)과 브릿지 전극(200)의 적층 순서는 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명의 다른 구현예에서는 도 3의 감지 전극(100)과 브릿지 전극(200)은 적층 순서가 바뀔 수도 있다. 예를 들면, 투명기판 상에 감지 전극(100) 대신 브릿지 전극(200)이 먼저 형성되고, 그 위에 절연층(300)이 형성된 후, 절연층(300) 상에 감지 전극(100)이 형성될 수도 있다.
제1 패턴(110), 제2 패턴(120) 및 브릿지 전극(200)을 구동회로와 연결하는 위치 검출라인의 형성 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 감지 전극 및 브릿지 전극(100, 200)의 형성 방법과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
바람직하게는 본 발명에 따른 위치 검출라인은 금속패턴(400)과 동일한 소재로 형성될 수 있다. 그러한 경우에, 금속패턴(400)의 형성을 위한 별도의 공정을 거칠 필요 없이, 금속 배선 및 위치 검출라인의 형성 시에 금속패턴(400)을 함께 형성할 수 있어, 공정 효율이 개선되는 효과가 있다.
상기의 브릿지 전극(200) 및 위치 검출라인을 모두 금속패턴(400)과 동일한 소재로 형성하는 경우에는, 브릿지 전극(200)의 형성시에 위치 검출라인과 금속패턴(400)을 모두 함께 형성할 수 있어, 공정 효율 개선 효과를 극대화할 수 있다.
<절연층 및 콘택홀>
절연층(300)은 감지 전극(100)과 브릿지 전극(200)의 전기적 연결을 방지하기 위해서 감지 전극(100)과 브릿지 전극(200) 사이에 형성된다. 다만, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 브릿지 전극(200)이 인접한 감지 전극(100)의 제2 패턴(120)을 전기적으로 연결하는 경우에는 감지 전극(100)과 전기적으로 연결되어야 하므로, 절연층(300)이 형성되지 않은 부분이 필요하다. 이와 같이, 절연층(300) 영역에서 절연층(300)이 형성되지 않은 부분을 콘택홀(500, 도 2의 ③)이라 한다. 따라서, 콘택홀(500)에서는 제2 패턴(120)과 브릿지 전극(200)의 전기적 접속이 이루어진다.
본 발명에 따른 절연층(300)은 당 분야에 알려진 투명 절연 소재가 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들면 실리콘 산화물과 같은 금속 산화물이나 아크릴계 수지를 포함하는 투명한 감광성 수지 조성물 혹은 열경화성 수지 조성물을 사용하여 필요한 패턴으로 형성될 수 있다.
절연층(300)은 감지 전극(100) 상에 증착이나 인쇄 등의 방법으로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 콘택홀(500)은 절연층(300)을 전체적으로 형성한 후에 홀(hole)을 형성하는 방식으로 형성될 수도 있으며(홀 방식), 절연층(300)을 감지 전극(100)과 브릿지 전극(200)이 전기적으로 접속되는 부분만 제외하고 형성하는 방식으로 형성될 수도 있다(섬(island) 방식).
<금속패턴>
금속패턴(400)은 상기 제1 패턴(110)과 제2 패턴(120) 사이에 노출되는 절연층(300) 상에 형성되어, 투명전극의 패턴부와 비패턴부(패턴 개구부)의 반사율 차이를 줄여 투명 전극 적층체의 시인성을 현저히 낮추는 역할을 한다.
구체적으로, 비패턴부 상에 반사율이 높은 금속으로 패턴을 형성함으로써 투명 전극의 패턴부와의 반사율 차이를 줄여 관찰자가 반사율 차이를 인지할 수 없도록 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 금속패턴(400)은 하기 수학식 1을 만족시키도록 형성될 수 있다:
[수학식 1]
0.99≤((절연층 상에서 금속패턴의 면적비)*(금속패턴의 총 반사율)+ (1-(절연층 상에서 금속패턴의 면적비))*(절연층 상에서 금속패턴이 없는 부위의 총 반사율))/ (감지 전극 및 브릿지 전극의 총 반사율)≤1.01
(식 중, 상기 총 반사율은 각각의 반사율에 계면(표면)반사율을 더한 값임).
금속패턴(400)의 면적 및 반사율이 상기 관계를 만족하는 경우, 투명전극의 패턴부와 비패턴부의 총 반사광이 동일하여 관찰자가 투명전극의 패턴부와 비패턴부의 반사율 차이를 인지할 수 없으므로 투명 전극 적층체의 시인성을 낮추는 효과를 극대화할 수 있다.
감지 전극 및 브릿지 전극(100, 200)의 반사율은 감지 전극 및 브릿지 전극(100, 200)의 두께, 굴절율, 전극 소재 등을 적절히 선택하여 조절할 수 있으며, 금속패턴(400)의 반사율은 두께, 소재 등을 적절히 선택하여 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 금속패턴(400)은 당 분야에서 통상적으로 사용되는 금속이 사용될 수 있고, 예를 들면 몰리브덴, 은, 알루미늄 및 구리 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 몰리브덴일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 금속패턴(400)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 20 내지 300nm일 수 있으며, 바람직하게는 50 내지 150nm일 수 있다. 금속패턴(400)의 두께가 20 내지 300nm인 경우, 적정 수준의 반사율을 가져 시인성 저하 효과를 극대화할 수 있다.
본 발명에 따른 금속패턴(400)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 제1 및 브릿지 전극(100, 200)의 형성 방법과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
<투명 기판>
투명 기판은 터치 스크린 패널의 최외면을 형성하며, 사람의 손 또는 물체가 직접 접촉하게 되는 부분이다. 사람의 손 또는 물체가 직접 접촉하게 되는 반대면에는 본 발명의 투명 전극 적층체가 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 투명 전극 적층체는 투명 기판 상에 감지 전극부터 순차적으로 적층되어 형성된다.
필요에 따라, 본 발명의 투명 전극 적층체는 투명 기판과 감지 전극(100) 사이에 투명 유전층을 더 포함할 수 있다.
투명 유전층은 투명 전극의 패턴 구조에 따른 위치별 구조적 차이에 의한 광학적 특성의 차이를 감소시켜 터치 스크린 패널의 광학적 균일도를 개선한다.
투명 유전층은 산화 니오븀, 산화 규소, 산화 세륨, 산화 인듐 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 형성할 수 있다. 형성 방법은 진공증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅 법 등을 사용할 수 있으며, 상기와 같은 방법을 통해 박막 형태로 용이하게 제조될 수 있다.
본 발명에 있어서, 필요에 따라, 투명 유전층은 복수의 층으로 형성될 수 있다. 이 경우 각 층은 서로 다른 소재로 형성될 수 있으며, 서로 다른 굴절률 및 두께를 가질 수 있다.
그러나, 본 발명의 투명 전극 적층체는 금속패턴(500)의 형성에 의해 투명 유전층의 형성 없이도 위치별 구조적 차이에 의한 광학적 특성의 차이를 감소시킬 수 있으므로 투명 유전층은 생략 가능하다.
투명 기판은 터치 스크린 패널을 외력으로부터 충분히 보호할 수 있도록 내구성이 크고, 사용자가 디스플레이를 잘 볼 수 있도록 하는 물질이라면 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에서 사용되는 소재가 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 유리, 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethyelene terepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate,CAP) 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 유리가 사용될 수 있고, 보다 바람직하게는 강화처리된 유리가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 투명 기판은 적절한 두께를 가질 수 있으며, 예를 들면 0.1 내지 0.7mm일 수 있다. 상기 범위에서 본 발명에 따른 투명 전극 적층체의 반사율 저감 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 투명 기판은 굴절률이 1.4 내지 1.6인 것이 바람직하다. 상기 굴절률 범위에서 전술한 두께 범위를 갖는 경우의 반사율 저감 효과를 보다 강화할 수 있다.
본 발명에 있어서, 투명 기판은 필요에 따라 투명 전극이 형성되는 면의 반대면에 적어도 1층의 광학기능층을 더 구비할 수 있다. 이러한 광학기능층의 예를 들면, 반사방지층, 지문방지층 등과 같은 오염방지층 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 형성할 수도 있다.
<패시베이션층>
본 발명의 투명 전극 적층체는 필요에 따라, 감지 전극 및 브릿지 전극 (100, 200)이 외부환경(수분, 공기 등)에 의해 오염되는 것을 방지하기 위해서, 투명 전극 적층체를 기준으로 투명 기판이 접합된 면의 반대면 측에 패시베이션층을 더 구비할 수도 있다.
패시베이션층은 상기 절연층(300)에서 사용가능한 재료를 채택하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 패시베이션층은 적절한 두께를 가질 수 있으며, 예를 들면 2,000nm이하일 수 있다. 따라서, 예를 들면 0 내지 2,000nm일 수 있다. 상기 범위에서 본 발명에 따른 투명 전극 적층체의 반사율 저감 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 패시베이션층은 굴절률이 1.4 내지 1.6인 것이 바람직하다. 상기 굴절률 범위에서 전술한 두께 범위를 갖는 경우의 반사율 저감 효과를 보다 강화할 수 있다.
<접착층>
접착층은 본 발명의 투명 전극 적층체를 디스플레이 패널부와 접합시킨다. 접착층은 투명한 경화성 수지 조성물을 도포한 후 경화하여 형성되거나(OCR), 이미 필름 형태로 된 것을 압착하여 형성될 수도 있다(OCA).
접착층도 투명 전극 적층체의 반사율에 영향을 미칠 수 있으며, 그에 따라 투명 전극 적층체의 반사율 저감을 위해 적절한 두께 및 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 두께는 0 내지 250㎛이고 굴절률은 1 내지 1.6일 수 있다. 상기 두께가 0㎛인 경우는 접착층이 투명 전극 적층체의 테두리 부분에만 형성되는 경우에는 실제 영상이 표시되는 안쪽 부분에는 접착층이 형성되지 않으므로 이러한 경우를 의미하는 것이며, 이러한 경우에는 투명 전극 적층체와 디스플레이 패널부 사이에는 공기층만 존재하게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 투명 전극 적층체는 절연층(300)에서 감지 전극(100) 사이에 대응되는 영역 상에 금속패턴(400)을 형성함으로써, 투명 전극 패턴부와 비패턴부의 반사율 차이를 최소화하여, 시인성을 현저히 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명의 투명 전극 적층체는 디스 플레이 패널부와 접합되어 우수한 터치 스크린 패널로 제조될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 및 비교예
하기 표 1에 기재된 두께로 투명 전극 적층체를 제조하여, 각 위치별 평균 반사율 및 도 2에 표시된 ① 영역과 ② 영역의 평균 반사율의 차이를 기재하였다. 상기 평균반사율은 400nm~700nm에서의 반사율의 평균을 의미한다.
투명 기판으로는 두께 0.7mm의 유리(굴절률: 1.51, 소멸계수: 0),
감지 전극으로는 ITO(굴절률: 1.8, 소멸계수: 0.014),
절연층 및 패시베이션층으로는 아크릴계 절연물질(굴절률: 1.51, 소멸계수: 0)를 사용하였으며, 상기 굴절률과 소멸계수는 550nm 파장의 광을 기준으로 기재하였다.
금속패턴은 몰리브덴으로 두께 50nm 또는 150nm로 형성하였다.
브릿지 전극은 실시예 1, 3 및 7과 비교예 1, 2 및 4의 경우 ITO (굴절률: 1.8, 소멸계수: 0.014), 나머지 실시예 및 비교예의 경우 몰리브덴으로 형성하였다.
그리고 실시예 7, 8 및 비교예 4의 경우, 브릿지 전극, 절연층 및 감지 전극의 순서로 형성하였고, 나머지 실시예 및 비교예의 경우, 감지 전극, 절연층 및 브릿지 전극의 순서로 형성하였다.
접착층이 air로 기재된 것은 베젤부만 접착되어 영상이 표시되는 영역은 접착층이 형성되지 않은 것을 의미한다.
구분 감지 전극 절연층 브릿지 전극 패시베이션층 접착층 ②영역 중 금속패턴 면적비
(%)		 평균 반사율
(%)		 ①,②영역 반사율 차이
(%)
두께 단위 브릿지 전극
폭		 단위 브릿지 전극에서 브릿지의 수
실시예 1 150nm 1,500nm 150nm 200㎛ 1 1,500nm Air 2.3 ①:9.3
②:9.2
③:9.6
④:10.4
⑤:9.8		 0.1
실시예 2 250nm 1,500nm 50nm 10㎛ 2 1,500nm Air 2.5 ①:9.4
②:9.3
③,④,⑤총평균
:12.0		 0.1
실시예 3 150nm 1,500nm 150nm 150㎛ 1 1,500nm Air 2.3 ①:9.3
②:9.2
③:9.6
④:10.4
⑤:9.8		 0.1
실시예 4 150nm 1,500nm 150nm 10㎛ 2 1,500nm Air 2.3 ①:9.3
②:9.2
③,④,⑤총평균
:11.8		 0.1
실시예 5 150nm 1,500nm 150nm 20㎛ 2 1,500nm Air 2.3 ①:9.3
②:9.2
③,④,⑤총평균
:14.9		 0.1
실시예 6 150nm 1,500nm 150nm 5㎛ 1 1,500nm Air 2.3 ①:9.3
②:9.2
③,④,⑤총평균
:9.9		 0.1
실시예 7 250nm 1,500nm 50nm 200㎛ 1 1,500nm Air 2.5 ①:9.4
②:9.3
③:9.6
④:12.3
⑤:10.3		 0.1
비교예 1 150nm 1,500nm 150nm 200㎛ 1 1,500nm Air - ①:9.3
②:8.1
③:9.6
④:10.4
⑤:9.8		 1.2
비교예 2 250nm 1,500nm 50nm 200㎛ 1 1,500nm Air - ①:9.4
②:8.1
③:9.6
④:12.3
⑤:10.3		 1.3
비교예 3 150nm 1,500nm 150nm 200㎛ 1 1,500nm Air - ①:9.3
②:8.1
③,④,⑤총평균
:61.0		 1.2
비교예 4 250nm 1,500nm 50nm 200㎛ 1 1,500nm Air - ①:9.4
②:8.1
③:9.6
④:12.3
⑤:10.3		 1.3
상기 표 1에서 실시예 1을 대표적으로 설명하자면, 몰리브덴의 반사율은 57%이고, ② 영역에서 최외곽 표면 반사율은 4%로 측정되어, 금속패턴의 총 반사율은 61%(두께 50nm 및 150nm에서 동일)이다. 그리고 절연층 상에서 금속패턴이 없는 부위의 총 반사율은 8.1%로 측정되었다. 이 값과 금속패턴의 면적비를 통해 ② 영역의 평균 반사율을 구하였다. 나머지의 경우도 동일한 방법으로 반사율을 구하였다.
각 영역 중에서, ① 영역이 가장 넓어서 패턴의 시인성 여부에 가장 큰 영향을 주고 나머지 영역의 영향은 미미하므로, ① 영역과 ② 영역의 반사율 차이로 패턴의 시인성을 비교하였다.
상기 표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 7의 투명 전극 적층체는 금속패턴의 형성으로 인해, ① 영역과 ② 영역의 반사율 차이가 0.1%에 불과하므로, 패턴이 시인되지 않았다.
그러나, 비교예 1 내지 4의 투명 전극 적층체는 ① 영역과 ② 영역의 반사율 차이가 1.2% 또는 1.3%로 매우 큰 차이가 나므로 패턴이 시인되었다.
100: 감지 전극, 110: 제1 패턴, 120: 제2 패턴,
200: 브릿지 전극, 300: 절연층, 400: 금속패턴,
500: 콘택홀

Claims (16)

  1. 제1 방향으로 형성된 제1 패턴 및 제2 방향으로 형성되고 제2 패턴으로 형성된 감지 전극;
    상기 제2 패턴의 이격된 단위 패턴을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극; 및
    상기 감지 전극과 브릿지 전극 사이에 개재된 절연층;을 구비하고,
    상기 제1 패턴 및 제2 패턴 사이에 노출되는 절연층 상에 금속패턴이 형성된 투명 전극 적층체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 금속패턴은 하기 수학식 1을 만족하도록 형성되는 투명 전극 적층체:
    [수학식 1]
    0.99≤((절연층 상에서 금속패턴의 면적비)*(금속패턴의 총 반사율)+ (1-(절연층 상에서 금속패턴의 면적비))*(절연층 상에서 금속패턴이 없는 부위의 총 반사율))/ (감지 전극 및 브릿지 전극의 총 반사율)≤1.01
    (식 중, 상기 총 반사율은 각각의 반사율에 계면(표면)반사율을 더한 값임).
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 금속패턴은 몰리브덴, 은, 알루미늄 및 구리로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종으로 형성되는 투명 전극 적층체.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 금속패턴의 두께는 20 내지 300nm인 투명 전극 적층체.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 절연층에 형성된 콘택홀을 통해 상기 제2 패턴을 전기적으로 연결하는 투명 전극 적층체.
  6. 청구항 1에 있어서, 단위 브릿지 전극은 적어도 1개의 브릿지로 형성되는 투명 전극 적층체.
  7. 청구항 1에 있어서, 단위 브릿지 전극의 브릿지의 폭이 2 내지 200㎛인 투명 전극 적층체.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 감지 전극보다 전기 전도도가 높은 소재로 형성되는 투명 전극 적층체.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 두께가 20 내지 200nm인 투명 전극 적층체.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상기 금속패턴과 동일한 소재로 형성되는 투명 전극 적층체.
  11. 청구항 10에 있어서, 단위 브릿지 전극의 브릿지는 폭이 2 내지 20㎛인 투명 전극 적층체.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 감지 전극 및 브릿지 전극은 상기 금속패턴과 동일한 소재로 형성되는 위치 검출라인을 통해 구동회로와 연결되는 투명 전극 적층체.
  13. 청구항 1에 있어서, 투명 전극 적층체를 기준으로 상기 투명 기판의 반대쪽 면 측에 패시베이션층을 더 구비하는 투명 전극 적층체.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 기판은 투명 전극이 형성되는 면의 반대면에 적어도 1층의 광학기능층을 더 구비하는 투명 전극 적층체.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 광학기능층은 반사방지층 및 오염방지층 중 적어도 1층인 투명 전극 적층체.
  16. 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항의 투명 전극 적층체를 구비한 터치 스크린 패널.
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