KR20150029395A - 하이브리드형 터치 감지 전극 및 이의 제조 방법 - Google Patents

하이브리드형 터치 감지 전극 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드형 터치 감지 전극 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 편광성을 갖도록 어느 한 방향으로 배향된 금속 나노와이어가 감지 패턴으로 형성된 전도성 편광자층;을 포함함으로써, 그 자체로 편광성을 가지므로 별도의 편광자를 요하지 않으며, 보다 박막의 디스플레이를 구현할 수 있도록 하는, 전도도 및 편광도가 우수한 하이브리드형 터치 감지 전극 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

하이브리드형 터치 감지 전극 및 이의 제조 방법 {Hybrid touch sensing electrode and preparing method thereof}
본 발명은 하이브리드형 터치 감지 전극 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
터치스크린 패널은 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다.
이를 위해, 터치스크린 패널은 영상표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.
이와 같은 터치스크린 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
터치스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전용량 방식 등이 알려져 있으며, 이중 정전용량 방식의 터치스크린 패널은, 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때 도전성 센싱패턴이 주변의 다른 센싱패턴 또는 접지전극 등과 형성하는 정전용량의 변화를 감지함으로써, 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다.
이와 같은 터치스크린 패널은 일반적으로 액정표시장치, 유기전계 발광 표시장치와 같은 평판표시장치의 외면에 부착되어 제품화되는 경우가 많다. 따라서, 상기 터치스크린 패널은 높은 투명도 및 얇은 두께의 특성이 요구된다.
또한, 최근 들어 플렉서블한 디스플레이가 개발되고 있는 추세이며, 이 경우 상기 플렉서블 디스플레이 상에 부착되는 터치스크린 패널 역시 플렉서블한 특성이 요구된다.
그러나 아직은 이러한 플렉서블한 터치스크린 패널을 제조하는 기술이 완전히 확립되지 않았고, 이에 따라 초박막의 완전한 플렉서블 특성을 갖는 플렉서블 디스플레이의 제조는 아직 어려운 실정이다.
한국공개특허 제2013-35158호에는 패턴 형성방법 및 이를 적용한 투명전극, 터치스크린, 태양전지, 마이크로 히터, 투명 박막 트랜지스터, 플렉서블 디스플레이 패널, 플렉서블 태양전지, 전자책, 박막 트랜지스터, 전자파 차폐시트, 플렉서블 인쇄회로기판이 개시되어 있다.
한국공개특허 제2013-35158호
본 발명은 편광성을 동시에 구비하는 터치 감지 전극을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 보다 박막의 디스플레이를 구현할 수 있도록 하는 터치 감지 전극을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기판에 손상 없이 박막의 터치 감지 전극을 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 편광성을 갖도록 어느 한 방향으로 배향된 금속 나노와이어가 감지 패턴으로 형성된 전도성 편광자층을 포함하는 하이브리드형 터치 감지 전극.
2. 위 1에 있어서, 상기 금속은 금, 은, 구리, 알루미늄, 철, 니켈, 티타늄, 텔레늄 및 크롬으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 하이브리드형 터치 감지 전극.
3. 위 1에 있어서, 상기 금속 나노와이어의 폭은 30 내지 100nm인, 하이브리드형 터치 감지 전극.
4. 위 1에 있어서, 상기 금속 나노와이어 간의 간격은 50 내지 300nm인, 하이브리드형 터치 감지 전극.
5. 위 1에 있어서, 상기 전도성 편광자층의 감지 패턴은 제1 방향으로 형성된 제1 패턴 및 제2 방향으로 형성된 제2 패턴을 구비하는, 하이브리드형 터치 감지 전극.
6. 위 5에 있어서, 상기 제2 패턴을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극 및 상기 브릿지 전극과 제1 패턴의 교차점에 형성된 절연체를 더 포함하는 하이브리드형 터치 감지 전극.
7. 위 1에 있어서, 상기 전도성 편광자층 하부에 기판을 구비한 하이브리드형 터치 감지 전극.
8. 위 7에 있어서, 상기 기판은 유리, 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰산, 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 및 시클로올레핀폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 하이브리드형 터치 감지 전극.
9. 위 7에 있어서, 상기 기판은 일면에 형성된 전도성 무기산화물층을 더 포함하고, 상기 전도성 편광자층은 전도성 무기산화물층 상에 형성된 하이브리드형 터치 감지 전극.
10. 위 9에 있어서, 상기 전도성 무기산화물층은 전도성 편광자층과 동일한 감지 패턴으로 식각된 것인 하이브리드형 터치 감지 전극.
11. 위 7에 있어서, 상기 기판 하부에 광학기능층을 더 구비한 하이브리드형 터치 감지 전극.
12. 위 1 내지 11 중 어느 한 항의 하이브리드형 터치 감지 전극을 포함하는 화상표시장치.
13. 위 12에 있어서, 터치 스크린, 액정 디스플레이, 투명 디스플레이, 플렉서블 디스플레이 또는 OLED 디스플레이인 화상표시장치.
14. 기판 상에 금속 나노와이어 및 용매를 포함하는 전도성 편광자층 형성용 조성물을 전기수력학적(Electro-Hydro-Dynamic) 프린팅법으로 인쇄하여, 편광성을 갖도록 어느 한 방향으로 배향된 금속 나노와이어를 포함하는 전도성 편광자층이 형성되는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
15. 위 14에 있어서, 상기 전도성 편광자층을 소성시키는 단계를 더 포함하는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
16. 위 15에 있어서, 상기 소성은 UV 레이저, IR 레이저 또는 CO2 레이저를 조사하여 수행되는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
17. 위 14에 있어서, 상기 전도성 편광자층을 식각하여 감지 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
18. 위 17에 있어서, 상기 식각은 상기 감지 패턴이 제1 방향으로 형성된 제1 패턴 및 제2 방향으로 형성된 제2 패턴을 구비하도록 수행되는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
19. 위 17에 있어서, 상기 식각은 UV 레이저, IR 레이저 또는 CO2 레이저를 조사하여 수행되는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
20. 위 14에 있어서, 상기 기판은 유리, 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰산, 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 및 시클로올레핀폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
21. 위 14에 있어서, 상기 기판은 일면에 형성된 전도성 무기산화물층을 포함하고, 전도성 편광자층은 상기 전도성 무기산화물층 상에 형성되는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
22. 위 21에 있어서, 전도성 무기산화물층과 전도성 편광자층을 동시에 식각하는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
23. 위 18에 있어서, 상기 제2 패턴을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극 및 상기 브릿지 전극과 제1 패턴의 교차점에 절연체를 형성하는 단계를 더 포함하는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
24. 위 23에 있어서, 상기 브릿지 전극 및 절연체는 물리적 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적 증착법(Chemical VaporDeposition, CVD), 그라비아 오프 셋(gravure off set) 인쇄, 리버스 오프 셋(reverse off set) 인쇄, 잉크젯 인쇄 및 그라비아(gravure) 인쇄로 이루어진 군에서 선택된 방법으로 수행되는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
25. 위 14에 있어서, 상기 기판 하부에 광학기능층을 접합하는 단계를 더 포함하는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
본 발명의 하이브리드형 터치 감지 전극은 그 자체로 편광성을 가지므로 별도의 편광자를 요하지 않는다.
본 발명의 하이브리드형 터치 감지 전극은 보다 박막의 디스플레이를 구현할 수 있도록 한다.
본 발명의 하이브리드형 터치 감지 전극은 전도도 및 편광도가 우수하다.
본 발명의 제조 방법은 기판에 손상 없이 박막의 터치 감지 전극을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드형 터치 감지 전극의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드형 터치 감지 전극의 개략적인 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 전도성 편광자층의 단위 감지패턴의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법의 공정 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법의 공정 순서도이다.
본 발명은 편광성을 갖도록 어느 한 방향으로 배향된 금속 나노와이어가 감지 패턴으로 형성된 전도성 편광자층;을 포함함으로써, 그 자체로 편광성을 가지므로 별도의 편광자를 요하지 않으며, 보다 박막의 디스플레이를 구현할 수 있도록 하는, 전도도 및 편광도가 우수한 하이브리드형 터치 감지 전극 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 하이브리드형 터치 감지 전극은 편광성을 갖도록 어느 한 방향으로 배향된 금속 나노와이어가 감지 패턴으로 형성된 전도성 편광자층을 포함한다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드형 터치 감지 전극의 개략적인 사시도 및 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 전도성 편광자층의 단위 감지 패턴의 확대도이다. 도 3에서 금속 나노와이어는 전도성 편광자층(100)의 단축 방향으로 배향되어 있는데, 이와 같이 한 방향으로 배향된 금속 나노와이어(110)는 전도성 편광자층(100)을 통과하는 자연광을 직선 편광으로 바꿀 수 있으므로, 본 발명의 하이브리드형 터치 감지 전극이 편광성을 갖도록 한다. 이에 따라 별도의 편광자를 요하지 않으므로, 보다 박막의 디스플레이를 구현할 수 있어 플렉서블 디스플레이 등에 적용될 수 있다.
상기 어느 한 방향은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 전도성 편광자층(100)의 장축 방향 또는 단축 방향일 수 있다.
단위 감지 패턴에서 한 방향으로 배향된 금속 나노와이어(110)의 각 행 또는 열은 길게 이어진 하나의 단위 금속 나노와이어로 이루어진 것일 수도 있고, 짧은 복수의 단위 금속 나노와이어로 이루어진 것일 수도 있다.
도 3에는 금속 나노와이어가 전도성 편광자층(100)의 단축 방향으로 배치되어 있고, 각 열은 하나의 단위 금속 나노와이어로 이루어진 것으로 나타나 있으나 이는 일 구현예일 뿐이므로 이에 한정되는 것은 아니다.
금속은 전도도가 우수한 금속이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 금, 은, 구리, 알루미늄, 철, 니켈, 티타늄, 텔레늄, 크롬 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 은일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
금속 나노와이어는 우수한 편광성을 제공하여 편광자로서 기능을 할 수 있도록 하는 것이라면 그 폭은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 30 내지 100nm일 수 있고, 바람직하게는 50 내지 80nm일 수 있다.
그러한 측면에서 마찬가지로 금속 나노와이어 간의 간격은 50 내지 300nm일 수 있고, 바람직하게는 80 내지 150nm일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 터치 감지 전극은 전도성 편광자층(100)은 하부에 기판(200)을 구비한다.
전도성 편광자층(100)은 금속 나노와이어 및 용매를 포함하는 전도성 편광자층 형성용 조성물을 기판(200) 상에 도포하여 형성된 것일 수 있다.
금속 나노와이어의 함량은 상기 기능을 할 수 있는 범위 내에서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 그 농도가 1 내지 500mg/ml일 수 있고, 바람직하게는 5 내지 100mg/ml일 수 있다.
상기 용매는 특별히 한정되지 않고 예를 들면 증류수, 메탄올, 에탄올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 이소프로필알콜, 부틸알콜, 에틸렌글라이콜, 폴리에틸렌글라이콜, 테트라하이드로퓨란, 디메틸포름아마이드, 디메틸아세트아마이드, 헥산, 사이클로헥사논, 톨루엔, 클로로포름, 디클로로벤젠, 디메틸벤젠, 피리딘, 아닐린 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
전도성 편광자층(100)의 두께는 적절하게 채택할 수 있으며, 예를 들면 50 내지 200nm일 수 있다.
기판(200)은 얇고 유연하며 우수한 투과도를 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 상기 기판은 유리, 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰산, 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 시클로올레핀폴리머 등을 들 수 있다.
상기 기판(200)은 일면에 형성된 전도성 무기산화물층(300)을 더 포함할 수 있다. 그러한 경우에 전도성 편광자층(100)은 전도성 무기산화물층(300) 상에 형성되어, 표면 저항이 더욱 감소되고, 터치 감도가 현저히 개선될 수 있다.
전도성 무기산화물은 유연하고 투명하며 우수한 전도성을 갖는 소재라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 등을 들 수 있고, 보다 우수한 유연성을 제공한다는 측면에서 바람직하게는 인듐아연산화물 일 수 있다.
전도성 무기산화물층(300)은 그 기능을 다 할 수 있는 범위 내에서는 그 두께가 특별히 한정되지 않고 적절히 채택될 수 있으며, 예를 들면 10 내지 50nm일 수 있다. 전도성 무기산화물층(300)의 두께가 상기 범위 내인 경우, 투과도가 우수하며, 전도성 및 유연성 개선 효과를 극대화 할 수 있다.
전도성 편광자층(100)은 어느 한 방향으로 배향된 금속 나노와이어로 형성된 감지 패턴(120)을 구비한다.
감지 패턴(120)은 제1 방향으로 형성된 제1 패턴(120a) 및 제2 방향으로 형성된 제2 패턴(120b)을 구비할 수 있다.
제1 패턴(120a)과 제2 패턴(120b)은 서로 다른 방향으로 배치된다. 예를 들면, 각각 동일한 행 또는 열로 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 패턴(120a)과 제2 패턴(120b)은 터치되는 지점의 X 좌표 및 Y 좌표에 대한 정보를 제공하게 된다. 구체적으로는, 사람의 손 또는 물체가 투명 기판(200)에 접촉되면, 제1 패턴(120a), 제2 패턴(120b) 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(120a) 및 제2 패턴(120b)은 동일층에 형성되며, 터치되는 지점을 감지하기 위해서는 각각의 패턴들이 전기적으로 연결되어야 한다. 그런데, 제1 패턴(120a)은 서로 연결된 형태이지만 제2 패턴(120b)은 섬(island) 형태로 서로 분리된 구조로 되어 있으므로 제2 패턴(120b)을 전기적으로 연결하기 위해서는 별도의 브릿지 전극(140)이 필요하다.
하지만, 상기 브릿지 전극(140)은 제1 패턴(120a)과 전기적으로 연결되어서는 안 되므로, 통상의 하이브리드형 터치 감지 전극에서 브릿지 전극(140)은 감지 패턴(120)과는 다른 층에 형성되고, 브릿지 전극(140)은 제1 패턴(120a)과는 전기적으로 차단되어야 하므로, 이를 위해 절연층이 형성된다. 브릿지 전극(140)은 절연층 영역에서 절연층이 형성되지 않은 부분인 콘택홀을 통해 제2 패턴(120b)을 전기적으로 연결하게 된다.
그러나 본 발명의 하이브리드형 터치 감지 전극은 상기 별도의 절연층 대신에 브릿지 전극(140)과 제1 패턴(120a)의 교차점에 형성된 절연체(130)를 포함한다. 별도의 절연층을 요하지 않으므로 보다 박막으로 제조되어 얇은 구조를 갖는 디스플레이를 구현할 수 있으므로, 플렉서블 디스플레이 등에 적용될 수 있다. 이 때, 브릿지 전극(140)은 별도의 콘택홀 없이 제2 패턴(120b)에 바로 연결된다.
브릿지 전극(140)은 당 분야에 알려진 투명 전극 소재가 제한 없이 적용될 수 있고, 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.
절연체(130)는 당 분야에 알려진 투명 절연 소재가 제한 없이 적용될 수 있고, 예를 들면 실리콘 산화물과 같은 금속 산화물이나 아크릴계 수지를 포함하는 투명한 감광성 수지 조성물 혹은 열경화성 수지 조성물을 사용하여 필요한 패턴으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 감지 패턴(120)은 당 분야에 공지된 방법에 의해 형성된 것일 수 있고, 예를 들면 전도성 편광자층(100)을 식각하여 형성된 것일 수 있다.
기판(200)이 전도성 산화물층(300)을 더 포함하는 경우, 전도성 무기산화물층(300)도 동일한 감지 패턴으로 함께 식각된 것일 수 있다.
본 발명의 하이브리드형 터치 감지 전극은 기판(200) 하부에 광학기능층(미도시)을 더 구비할 수 있다.
광학기능층은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 보호층, 위상차층, 반사방지층, 하드코팅층, 대전방지층 등을 들 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 하이브리드형 터치 감지 전극은 편광성을 동시에 구비하여, 보다 박막의 디스플레이를 구현할 수 있도록 한다. 그리고, 투명성, 전기전도성, 유연성이 현저하게 우수하여, 터치 스크린, 액정 디스플레이, 투명 디스플레이, 플렉서블 디스플레이, OLED 디스플레이 등의 화상 표시 장치의 전극으로 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법을 제공한다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 공정 순서도이다. 이하 이를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법은 기판(200) 상에 금속 나노와이어 및 용매를 포함하는 전도성 편광자층 형성용 조성물을 전기수력학적(Electro-Hydro-Dynamic) 프린팅법으로 인쇄하여, 편광성을 갖도록 어느 한 방향으로 배향된 금속 나노와이어(110)를 포함하는 전도성 편광자층(100)을 형성한다.
전기수력학적(Electro-Hydro-Dynamic) 프린팅법은 전기장을 이용하여 잉크를 분사하는 기술이다. 보다 구체적으로는, 분사노즐과 기판(200) 사이에 일정 전압을 인가하면 전기장이 발생하며, 동시에 노즐 근처의 유체의 표면에 전하가 집중된다. 이 때 유체 표면에 발생되는 전하와 전기장에 의해 노즐의 유체가 분사되려는 압력이 유체의 표면장력보다 커지는 경우, 구형이던 표면이 49.3°각의 일명 Taylor Cone 형상으로 변형되면서 노즐의 크기보다 훨씬 작은 실제트 또는 스프레이가 발생한다. 전기장에 의한 Taylor Cone 형성으로 상대적으로 수십㎛ 내지 수백㎛의 큰 노즐로부터 수백nm 내지 수㎛ 크기의 실제트 또는 단일 액적을 발생시킬 수 있다.
전도성 편광자층 형성용 조성물은 전기수력학적 프린팅 법에 의해 기판(200) 상에 인쇄되면, 그에 포함된 금속 나노와이어는 전기장에 의해 어느 한 방향으로 배향된다.
한 방향으로 배향된 금속 나노와이어(110)는 이를 통과하는 자연광을 직선 편광으로 바꿀 수 있으므로, 본 발명의 하이브리드형 터치 감지 전극이 편광성을 갖도록 한다. 이에 따라 별도의 편광자를 요하지 않으므로, 보다 얇은 구조를 갖는 디스플레이를 구현할 수 있어 플렉서블 디스플레이 등에 적용될 수 있다.
상기 어느 한 방향은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 전도성 편광자층(100)의 장축 방향 또는 단축 방향일 수 있다.
금속 나노와이어는 우수한 편광성을 제공하여 편광자로서 기능을 할 수 있도록 하는 것이라면 그 폭은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 30 내지 100nm일 수 있고, 바람직하게는 50 내지 80nm일 수 있다.
그러한 측면에서 마찬가지로 금속 나노와이어 간의 간격은 50 내지 300nm일 수 있고, 바람직하게는 80 내지 150nm일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
전도성 편광자층(100)의 두께는 적절하게 채택할 수 있으며, 예를 들면 100 내지 500nm일 수 있다.
전도성 편광자층(100)이 형성되는 기판(200)은 전술한 범주 내의 기판(200)일 수 있다.
마찬가지로, 기판(200)은 일면에 전도성 무기산화물층(300)을 더 포함할 수 있고, 그러한 경우에 전도성 편광자층(100)은 전도성 무기산화물층(300)상에 형성된다.
인쇄 이후에, 필요에 따라 전도성 편광자층(100)을 15 내지 100℃에서 30초 내지 20분간 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 필요에 따라, 본 발명의 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법은 전도성 편광자층(100)을 소성시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
전도성 편광자층(100)을 소성시킴으로써, 전도성 편광자층 형성용 조성물 중 용매 성분을 휘발시켜 전도성 편광자층(100)의 기판(200)과의 밀착성을 보다 개선시킬 수 있다.
소성 방법은 특별히 한정되지 않고 당 분야의 공지된 방법에 의할 수 있으며, 예를 들면 레이저를 조사하는 방법에 의할 수 있다.
사용 가능한 레이저는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 UV 레이저, IR 레이저, CO2 레이저 등을 들 수 있으며, 전달하는 에너지량 등을 고려할 때 UV 레이저가 바람직하다.
사용되는 레이저의 출력은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 0.5 내지 10W(와트)일 수 있다. 출력이 상기 범위 내인 경우, 전도성 편광자층(100)에 손상을 주지 않으면서 충분히 소성시켜 기판(200)과의 밀착성을 개선할 수 있다.
또한, 레이저의 주요 파장 영역은 300 내지 1100nm의 범위를 사용할 때 다소 시인성, 공작성 등이 향상될 수 있으나 특별히 이 영역을 벗어난 광원을 사용할 경우라 할지라도 이 밖에 추가적인 효과가 있을 수 있으며, 이는 그 목적하는 바에 따라 선택적으로 사용할 수 있으므로 특별히 이 영역만을 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법은 전도성 편광자층(100)을 식각하여 감지 패턴(120)을 형성하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 별도의 감지 패턴층을 형성하지 않고, 전도성 편광자층(100)을 식각하여 감지 패턴(120)을 형성함으로써, 보다 박막으로 제조되어 얇은 구조를 갖는 디스플레이를 구현할 수 있으므로 플렉서블 디스플레이 등에 적용될 수 있다.
기판(200)이 전도성 무기산화물층(300)을 더 포함하는 경우에는 전도성 무기산화물층(300)도 이와 동시에 동일한 감지 패턴으로 식각된다.
식각 방법은 상기 패턴을 형성할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 플라스마 등을 이용한 건식 식각, 습식 식각, 레이저 식각 등을 들 수 있고, 기판(200)의 손상을 억제하고 정밀한 패턴을 형성한다는 측면에서 바람직하게는 레이저 식각에 의할 수 있다.
사용 가능한 레이저는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 UV 레이저, IR 레이저, CO2 레이저 등을 들 수 있으며, 전달하는 에너지량 등을 고려할 때 CO2 레이저가 바람직하다.
사용되는 레이저의 출력은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 0.5 내지 40W(와트)일 수 있다. 출력이 상기 범위 내인 경우, 전도성 편광자층(100)에 손상을 주지 않으면서 충분히 소성시켜 기판(200)과의 밀착성을 개선할 수 있다.
또한, 레이저의 주요 파장 영역은 300 내지 1100nm의 범위를 사용할 때 다소 시인성, 공작성 등이 향상될 수 있으나 특별히 이 영역을 벗어난 광원을 사용할 경우라 할지라도 이 밖에 추가적인 효과가 있을 수 있으며, 이는 그 목적하는 바에 따라 선택적으로 사용할 수 있으므로 특별히 이 영역만을 한정하는 것은 아니다.
식각은 감지 패턴이 제1 방향으로 형성된 제1 패턴(120a) 및 제2 방향으로 형성된 제2 패턴(120b)을 구비하도록 수행된다.
제1 패턴(120a)과 제2 패턴(120b)은 서로 다른 방향으로 배치된다. 예를 들면, 각각 동일한 행 또는 열로 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 상기 제2 패턴(120b)을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극(140) 및 상기 브릿지 전극(140)과 제1 패턴(120a)의 교차점에 절연체(130)를 형성하는 단계를 더 포함한다.
브릿지 전극(140) 및 절연체(130)는 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, 인쇄 공정으로 형성될 수도 있다. 이러한 인쇄 공정 시, 그라비아 오프 셋(gravure off set), 리버스 오프 셋(reverse off set), 그라비아(gravure) 인쇄, 잉크젯 인쇄 등 다양한 인쇄 방법이 이용될 수 있다. 특히, 인쇄 공정으로 브릿지 전극(140) 및 절연체(130)를 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.
브릿지 전극(140) 및 절연체(130)는 기판(200)의 손상을 최소화하고, 공정을 단순화하여 공정 효율을 개선한다는 측면에서 바람직하게는 인쇄 공정으로 형성될 수 있다.
본 발명은 상기 기판(200) 하부에 광학기능층(미도시)을 접합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 4는 이러한 경우의 일 구현예에 다른 공정 순서도이다.
광학기능층을 상기 공정을 거친 기판(200) 하부에 접합할 수도 있고, 광학기능층을 기판(200) 하부에 접합한 이후에 상기 공정을 수행할 수도 있으며, 공정 순서는 특별히 제한되지 않는다.
광학기능층은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 보호층, 위상차층, 반사방지층, 하드코팅층, 대전방지층 등을 들 수 있다.
접합 방법은 특별히 한정되지 않고 당 분야에 공지된 접착제를 통해 접합 할 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 1. 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조
두께 50㎛의 시클로올레핀 보호 필름 상에 두께 20nm의 인듐아연산화물(IZO)층을 형성하였다.
이후에 상기 인듐아연산화물층 상에 은 나노와이어 25mg/ml 농도의 이소프로필알콜을 포함하는 전도성 편광자층 형성용 조성물을 전기수력학적(Electro-Hydro-Dynamic) 프린팅법으로 두께 100nm로 코팅하여, 편광성을 갖도록 단축 방향으로 배향된 금속 나노와이어를 포함하는 전도성 편광자층을 형성하였다. 이후, 형성된 전도성 편광자층을 80℃에서 10분간 건조하고, 360nm 파장의 UV 레이저를 1W의 출력으로 3분간 조사하여 이를 소성시켰다.
다음으로, 소성된 전도성 편광자층 상에 1064nm 파장의 CO2 레이저를 30W의 출력으로 조사하여 전도성 편광자층 및 하부의 인듐아연산화물층을 식각함으로써, 제1 및 제2 패턴을 형성하였다.
다음으로, 제1 패턴 상의 이후 형성될 브릿지 전극과의 교차점에 폴리실록산, 아크릴바인더 및 용매를 포함하는 절연체 형성용 조성물을 잉크젯 인쇄 방법으로 인쇄함으로써 절연체(130)를 형성하고, 나노금속입자 및 용매를 포함하는 브릿지 전극(140) 형성용 조성물을 리버스 오프 셋 인쇄 방법으로 인쇄함으로써 제2 패턴(120b)을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극(140)을 형성하였다.
실시예 2
전도성 편광자층 형성용 조성물이 은 나노와이어 30mg/ml의 농도의 이소프로필알콜을 포함한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 하이브리드형 터치 감지 전극을 제조하였다.
실시예 3
전도성 편광자층 형성용 조성물이 은 나노와이어 35mg/ml의 농도의 이소프로필알콜을 포함한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 하이브리드형 터치 감지 전극을 제조하였다.
실험예
(1) 편광도 및 투과율 측정
실시예 1 내지 3의 터치 감지 전극을 4cm x 4cm 크기로 절단한 후, 자외가시광선 분광계(V-7100, JASCO사)로 투과율을 측정하였다. 이때, 편광도는 하기 수학식 1로 정의된다.
[수학식 1]
편광도(P) = [(T1 - T2) / (T1 + T2)]1/2
(식 중, T1은 한 쌍의 편광자를 흡수축이 평행한 상태로 배치하였을 경우 얻어지는 평행 투과율이고, T2는 한 쌍의 편광자를 흡수축이 직교하는 상태로 배치하였을 경우 얻어지는 직교 투과율임).
(2) 전도성 측정
비접촉 표면저항 측정기(EC80P, NAPSON 사)로 실시예 1 내지 3의 터치 감지 전극의 표면 저항을 측정하였다. 전자 유도 방식으로 중앙부를 비접촉으로 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
구분 편광도(%) 투과율(%) 전도성(Ω/□)
실시예 1 75 90 80
실시예 2 88 86 30
실시예 3 95 78 10
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 3의 하이브리드형 터치 감지 전극은 별도의 편광자 없이도 양호한 수준의 편광도를 나타내는 것을 확인하였다. 이에 따라 보다 박막의 디스플레이를 구현할 수 있다.
편광도가 증가할수록 전도성도 우수해지고, 투과율은 다소 저하되었으나 대체적으로 양호한 수준을 나타내었다.
100: 전도성 편광자층 110: 한 방향으로 배향된 금속 나노와이어
120: 감지 패턴 120a: 제1 패턴
120b: 제2 패턴 130: 절연체
140: 브릿지 전극 200: 기판
300: 전도성 무기산화물층

Claims (25)

  1. 편광성을 갖도록 어느 한 방향으로 배향된 금속 나노와이어가 감지 패턴으로 형성된 전도성 편광자층을 포함하는 하이브리드형 터치 감지 전극.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 금속은 금, 은, 구리, 알루미늄, 철, 니켈, 티타늄, 텔레늄 및 크롬으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 하이브리드형 터치 감지 전극.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 금속 나노와이어의 폭은 30 내지 100nm인, 하이브리드형 터치 감지 전극.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 금속 나노와이어 간의 간격은 50 내지 300nm인, 하이브리드형 터치 감지 전극.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 전도성 편광자층의 감지 패턴은 제1 방향으로 형성된 제1 패턴 및 제2 방향으로 형성된 제2 패턴을 구비하는, 하이브리드형 터치 감지 전극.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제2 패턴을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극 및 상기 브릿지 전극과 제1 패턴의 교차점에 형성된 절연체를 더 포함하는 하이브리드형 터치 감지 전극.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 전도성 편광자층 하부에 기판을 구비한 하이브리드형 터치 감지 전극.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 기판은 유리, 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰산, 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 및 시클로올레핀폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 하이브리드형 터치 감지 전극.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 기판은 일면에 형성된 전도성 무기산화물층을 더 포함하고,
    상기 전도성 편광자층은 전도성 무기산화물층 상에 형성된 하이브리드형 터치 감지 전극.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 전도성 무기산화물층은 전도성 편광자층과 동일한 감지 패턴으로 식각된 것인 하이브리드형 터치 감지 전극.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 기판 하부에 광학기능층을 더 구비한 하이브리드형 터치 감지 전극.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 하이브리드형 터치 감지 전극을 포함하는 화상표시장치.
  13. 청구항 12에 있어서, 터치 스크린, 액정 디스플레이, 투명 디스플레이, 플렉서블 디스플레이 또는 OLED 디스플레이인 화상표시장치.
  14. 기판 상에 금속 나노와이어 및 용매를 포함하는 전도성 편광자층 형성용 조성물을 전기수력학적(Electro-Hydro-Dynamic) 프린팅법으로 인쇄하여, 편광성을 갖도록 어느 한 방향으로 배향된 금속 나노와이어를 포함하는 전도성 편광자층이 형성되는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 전도성 편광자층을 소성시키는 단계를 더 포함하는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 소성은 UV 레이저, IR 레이저 또는 CO2 레이저를 조사하여 수행되는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
  17. 청구항 14에 있어서, 상기 전도성 편광자층을 식각하여 감지 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 식각은 상기 감지 패턴이 제1 방향으로 형성된 제1 패턴 및 제2 방향으로 형성된 제2 패턴을 구비하도록 수행되는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 식각은 UV 레이저, IR 레이저 또는 CO2 레이저를 조사하여 수행되는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
  20. 청구항 14에 있어서, 상기 기판은 유리, 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰산, 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 및 시클로올레핀폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
  21. 청구항 14에 있어서, 상기 기판은 일면에 형성된 전도성 무기산화물층을 포함하고, 전도성 편광자층은 상기 전도성 무기산화물층 상에 형성되는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
  22. 청구항 21에 있어서, 전도성 무기산화물층과 전도성 편광자층을 동시에 식각하는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
  23. 청구항 18에 있어서, 상기 제2 패턴을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극 및 상기 브릿지 전극과 제1 패턴의 교차점에 절연체를 형성하는 단계를 더 포함하는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
  24. 청구항 23에 있어서, 상기 브릿지 전극 및 절연체는 물리적 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적 증착법(Chemical VaporDeposition, CVD), 그라비아 오프 셋(gravure off set) 인쇄, 리버스 오프 셋(reverse off set) 인쇄, 잉크젯 인쇄 및 그라비아(gravure) 인쇄로 이루어진 군에서 선택된 방법으로 수행되는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
  25. 청구항 14에 있어서, 상기 기판 하부에 광학기능층을 접합하는 단계를 더 포함하는 하이브리드형 터치 감지 전극의 제조 방법.
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