KR20160088695A - 전도성 구조체 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 전도성 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체는, 기재; 전도층; 및 모넬 금속(monel metal)의 산화물을 포함하는 흑화층을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체 및 이의 제조방법에 의하면, 종래의 ITO 전극을 대체할 수 있는 전도층을 포함하는 전도성 구조체를 제조할 수 있으므로, ITO 대비 낮은 저항과 낮은 비용으로 전도성 구조체를 제조하는 것이 가능하며, 특히 흑화층을 포함하므로 전도층의 은폐성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체 및 이의 제조방법에 의하면, 흑화층을 모넬 금속 산화물로 형성하므로, 내산성이 우수한 흑화층을 포함하는 전도성 구조체를 제조하는 것이 가능하다.

Description

전도성 구조체 및 이의 제조방법 {Conductive structure, Touch panel and method for manufacturing the same}
본 출원은 전도성 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 내산성을 가지는 흑화층을 포함하는 전도성 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
투명전극은 각종 디스플레이의 전극, 태양전지 등의 광전 변환 소자 및 터치 패널 등에 다양하게 사용되고 있으며, 유리, 투명필름 등의 투명 기판 위에 투명 도전성 박막을 형성하여 제조된다. 현재 주로 사용되고 있는 투명 도전성 재료는 주석(Sn)이 도핑된 인듐산화물(ITO, Indium Tin Oxide)로서, 투명도가 우수하고 낮은 비저항을 갖는 것으로 알려져 있다.
투명 도전성 박막을 제조하는 방법은 스퍼터링(sputtering), 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD), 이온빔 증착(ion beam deposition), 펄스 레이저 증착(pulsed laser deposition) 등의 진공 증착 방법과 스프레이 코팅(spray coating), 스핀 코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating)과 같은 습식방법 등의 다양한 방법이 있다. 이러한 방법들 중 스퍼터링과 같은 진공 증착 방식이 더 선호되고 있으며, 진공 증착 방식은 플라즈마를 이용하기 때문에 높은 입자 에너지를 가진 막을 성장시킬 수 있어, 다른 방식보다 높은 밀도를 가지는 양질의 막을 얻을 수 있다. 또한, 추가적인 열처리 없이 낮은 온도에서도 양질의 박막을 성장시킬 수 있다는 장점도 있다.
최근, 평면 디스플레이 시장이 커지면서 ITO에 대한 수요가 급속하게 증가하고 있지만, 인듐의 높은 가격으로 인하여 수급 불안정 및 인체에의 유해성 때문에, ITO를 대체할 수 있는 저가의 투명 도전성 재료의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
한국 공개특허공보 10-2010-0007605 (2010.01.22)
본 출원은, 내산성을 가지는 흑화층을 포함하는 전도성 구조체 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체는, 기재; 상기 기재 상에 형성된 전도층; 및 상기 전도층 상에 형성된 모넬 금속(monel metal)의 산화물을 포함하는 흑화층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 전도성 구조체는, 기재; 상기 기재 상에 형성되며, 모넬 금속(monel metal)의 산화물을 포함하는 흑화층; 상기 흑화층 상에 형성된 구리를 포함하는 금속시드층; 및 전해도금을 이용하여 상기 금속시드층 상에 형성하는 전해도금층을 포함할 수 있다.
여기서 상기 흑화층은, NiCuOx (0.21 ≤ x ≤ 0.27)을 만족하는 모넬 금속의 산화물을 포함할 수 있으며, 상기 흑화층은, 전반사율이 0% 이상 10% 이하이고, 상기 흑화층의 상단에서 측정한 색차가 L < 40, -15 ≤ a* < 0 및 -20 ≤ b* < 0을 만족할 수 있다. 여기서, 흑화층의 두께는 10 nm 이상 50nm 이하일 수 있다.
여기서 상기 전도층은, 은, 알루미늄, 구리, 네오디윰, 몰리브덴, 니켈, 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 두께가 50 nm 이상 200nm 이하일 수 있다. 또한, 상기 전도층은 면저항이 0.2 Ω/□ 이상 0.5 Ω/□ 미만일 수 있으며, 선폭은 10㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체의 제조방법은, 기재 상에 전도층을 형성하는 단계; 및 상기 전도층 상에 모넬 금속의 산화물을 포함하는 흑화층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 전도성 구조체의 제조방법은, 기재 상에 모넬 금속(monel metal)의 산화물을 포함하는 흑화층을 형성하는 단계; 상기 흑화층 상에 구리를 포함하는 금속시드층을 형성하는 단계; 및 전해도금을 수행하여, 상기 금속시드층 상에 전해도금층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서 상기 흑화층을 형성하는 단계는, NiCuOx (0.21 ≤ x ≤ 0.27)을 만족하는 모넬 금속의 산화물을 포함하여 상기 흑화층을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상술한 전도성 구조체를 포함하는 터치 스크린 패널, 디스플레이 장치 등이 존재할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체 및 이의 제조방법에 의하면, 종래의 ITO 전극을 대체할 수 있는 전도층을 포함하는 전도성 구조체를 제조할 수 있다. 따라서, ITO 대비 낮은 저항과 낮은 비용으로 전도성 구조체를 제조하는 것이 가능하며, 특히 흑화층을 포함하므로 전도층의 은폐성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체 및 이의 제조방법에 의하면, 흑화층을 모넬 금속 산화물로 형성하므로, 내산성이 우수한 흑화층을 포함하는 전도성 구조체를 제조할 수 있다. 따라서, 흑화층 상단에 전해 도금 등을 이용하여 추가 전도층을 형성할 수 있으며, 그에 따른 대면적 터치패널 제조가 가능하다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체를 나타내는 개략도이다.
도2은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전도성 구조체를 나타내는 개략도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전도성 구조체의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서, 디스플레이 장치란 TV나 컴퓨터용 모니터 등을 통틀어 일컫는 말로서, 화상을 형성하는 디스플레이 소자 및 디스플레이 소자를 지지하는 케이스 등을 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 소자로는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 전기영동 디스플레이(Electrophoretic Display), 음극선관(cathode-Ray Tube, CRT) 및 OLED 디스플레이 등을 예로 들 수 있다. 디스플레이 소자에는 화상 구현을 위한 RGB 화소 패턴 및 추가적인 광학 필터가 구비되어 있을 수 있다.
한편, 디스플레이 장치와 관련하여, 스마트폰 및 태블릿 PC, IPTV 등의 보급이 가속화됨에 따라 키보드나 리모컨 등 별도의 입력장치 없이 사람의 손이 직접 입력 장치가 되는 터치 기능에 대한 필요성이 점점 커지고 있다. 또한, 특정 포인트 인식뿐만 아니라 다중 인식(multi-touch) 기능에 대한 요구도 증대하고 있다.
현재, 상용화된 대부분의 터치 스크린 패널(TSP, Touch Screen Panel)은 투명 전도성 ITO 박막을 기반으로 하고 있으나, 대면적 터치 스크린 패널 적용시 ITO 투명 전극의 비교적 높은 면저항(최저 150 Ω/□)으로 인한 RC 지연 때문에 터치 인식 속도가 느려지게 되고, 이를 극복하기 위한 추가적인 보상 칩(chip)을 도입해야 하는 등의 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여, 상기 투명 ITO 박막을 금속 박막으로 대체할 수 있으나, 금속 박막을 사용하는 경우에는 높은 반사도로 인하여 금속박막의 미세 패턴 등이 사람의 눈에 잘 인지되는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 금속 박막은 외부 광에 대하여 높은 반사도 및 헤이즈(haze) 값을 가지므로 눈부심 현상 등이 일어날 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는, 종래의 ITO 기반의 투명 전도성 박막층을 이용하는 터치 스크린 패널과 차별화 할 수 있고, 금속 박막 전극의 은폐성 및 외부광에 대한 반사, 회절 특성이 개선된 터치 스크린 패널에 적용할 수 있는 전도성 구조체를 제공하고자 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체를 나타내는 개략도이다.
도1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체는 기재(100), 전도층(200) 및 흑화층(300)을 포함할 수 있다.
이하, 도1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체를 설명한다.
기재(substrate, 100)는 일반적으로 전도성 구조체를 형성하기 위해 사용되는 것으로서, 상기 기재(100)의 재료는 전도성 구조체를 적용하고자 하는 분야에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를들어, 기재(100)는 유리 혹은 무기 재료 기판, 플라스틱 기판 또는 필름 등일 수 있으며, 실시예에 따라 PET(Polyethylene Terephthalate), 폴리카보네이트 필름(Polycarbonate film) 등이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 기재(100)는 25 ~ 188 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
기재(100)의 표면에는 전도층(200)이 형성될 수 있으며, 전도층(200)은 종래의 ITO 등의 투명전극을 대체할 수 있다. 여기서 전도층(200)의 재료는 다양한 종류의 금속과 이들의 합금 중에서 선택될 수 있으며, 전도도가 우수하고, 식각(etching)이 용이한 재료일수록 바람직하다. 따라서, 전도층(200)은 금, 은, 알루미늄, 구리, 네오디윰, 몰리브덴, 니켈 또는 이들의 합금을 포함하는 단일막 또는 다층막으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 구리를 이용하여 형성할 수 있다. 이때, 상기 전도층(200)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 50 nm 이상 200nm 이하로 형성하는 것이, 이후 전도층(200)상에 형성하는 전도성 패턴의 전도도 및 형성 공정의 경제성 측면에서 바람직하다. 상기 전도층(200)의 면저항은 0.2 Ω/□ 이상 0.5 Ω/□ 미만일 수 있다.
한편, 도1에 도시한 바와 같이, 전도층(200) 상에는 흑화층(300)이 형성될 수 있으며, 상기 흑화층(300)을 이용하여 상기 전도층(200)의 반사도를 낮추고 흡광특성을 개선할 수 있다. 예를들어, 터치패널의 유효화면부에 상기 전도층(200)을 구비하는 실시예에 경우에는, 전도층(200)에서의 광반사가 상기 전도층(200)의 시인성에 주요한 영향을 미치게 된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 전도층(200)과 같이, ITO 대신에 금속 등으로 전도층(200)을 형성한 경우에는, 금속의 높은 반사도 등에 의하여 전도층(200)이 사용자의 눈에 쉽게 띄거나, 상기 금속의 반사로 인한 사용자의 눈부심 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는, 전도층(200)의 반사도를 낮추고 흡광도 특성을 개선하기 위하여, 전도층(200)에 대응하는 면에 흑화층(300)을 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 흑화층(300)을 전도층(200)과 같이 높은 반사도를 지니는 층과 결합하게 되면, 소멸 간섭 및 자체적인 흡광성을 가질 수 있다. 즉, 흑화층(300)에 의하여 반사되는 빛과 흑화층(300)을 거쳐서 전도층(200)에서 반사되는 빛의 양을 서로 유사하게 맞춰줌과 동시에, 두 빛 간의 상호 소멸간섭을 유도함으로써, 전도층(200)에 의한 반사도를 낮춰주는 효과를 구현할 수 있다. 이때, 상기 흑화층(300)은 전도층(200)에 비하여 낮은 반사율을 가지는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 흑화층(300)은, 상기 전도성 구조체에서 흑화층(300)이 보이는 면에서 측정한 전반사율이 10% 이하를 가지는 것을 선택할 수 있으며, 상기 흑화층(300)과 전도층(200)으로 이루어진 패턴 영역의 색상범위는, CIE Lab 색좌표를 기준으로, L < 40, -15 ≤ a* < 0, -20 ≤ b* < 0에 포함되도록 구현할 수 있다.
여기서 전반사율은, 반사율을 측정하고자 하는 면의 반대면을 블랙 페이스트(Black Paste) 또는 테이프(tape) 등을 이용하여 반사율을 0으로 만든 후 측정하고자 하는 면의 반사도만을 측정하여 관찰한 값으로, 이 때 들어오는 광원은 주변 빛(ambient light) 조건과 가장 유사한 디퓨즈(diffuse) 광원을 선택할 수 있다. 또한, 이때 반사율을 측정하는 측정위치는 적분구 반원의 수직선에서 약 7도 기울어진 위치를 기본으로 할 수 있다.
한편, 상기 흑화층(300)은 증착법, 예컨대 스퍼터링 방법, CVD(chemical vapor deposition)법, 열증착(thermal evaporation)법, 전자빔(e-beam) 증착법 등의 방법을 이용하여 형성한 후 이를 패턴화하여 생성할 수 있다.
나아가, 상기 흑화층(300)은 단일층으로 이루어지거나, 2층 이상의 복수층으로 이루어질 수도 있으며, 흑화층(300)의 색상은 어두운 청록색에 가까울 수 있다. 다만, 반드시 어두운 청록색에 가까운 색상이어야 하는 것은 아니며, 무채색(無彩色) 계열의 색상이나 색상을 지니고 있더라도 낮은 반사도를 지니는 경우라면 도입 가능하다. 이 때, 무채색 계열의 색상이라 함은 물체의 표면에 입사(入射)하는 빛이 선택 흡수되지 않고 각 성분의 파장(波長)에 대해 골고루 반사 흡수될 때에 나타나는 색을 의미한다.
한편, 상기 흑화층(300)의 재료는 흡광성 재료로서, 상술한 물리적 특성을 지니는 금속, 금속 산화물, 금속 질화물 또는 금속 산질화물로 이루어진 재료라면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 흑화층(300)은 모넬(Monel) 금속의 산화물인 NiCuOx를 포함할 수 있으며, 이때 x는 0.21 ≤ x ≤ 0.27을 만족하는 실수 중에서 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체는, 도1에 도시된 바와 같이, 기재(100), 전도층(200) 및 흑화층(300)을 포함하여 형성될 수 있으나, 실시예에 따라서는 도2에 도시된 바와 같이, 기재(100), 흑화층(300), 금속시드층(400) 및 전해도금층(500)을 포함하여 형성하는 것도 가능하다. 여기서 전해도금층(500)은 전해도금을 이용하여 빠른 시간 내에 두껍게 층을 형성하는 것으로서, 높은 전류 밀도를 요구하는 대면적 TSP(Touch Screen Panel) 등의 경우에는, 전도층(200) 대신에 활용할 수 있다.
금속시드층(400)은 스퍼터링 방법으로 상기 흑화층(300)상에 형성될 수 있다. 상기 금속시드층(400)은, 전해도금층(500) 형성을 위한 전해도금을 수행할 때, 도금이 시작할 수 있는 최소한의 전류를 수용하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 금속시드층(400)에 의하여, 전해도금시 버닝도금 등의 문제가 발생하지 않고, 정상적으로 도금이 수행될 수 있다. 금속시드층(400)은 다양한 금속이나 이들의 합금 중에서 선택가능하며, 바람직하게는 구리를 이용하여 형성할 수 있다.
전해도금층(500)은 금속시드층(400)을 형성하는 금속과 동일한 종류의 금속으로 도금하여 형성할 수 있다. 예를들어, 금속시드층(400)을 구리(Cu) 금속으로 형성한 경우에는, 상기 금속시드층(400) 상에 구리를 전해 도금방식으로 도금하여 상기 전해 도금층(500)을 형성할 수 있다. 다만, 구리를 상기 금속시드층(400) 상에 전해 도금하기 위해서는, 기재(100), 흑화층(300) 및 금속시드층(400)이 결합된 결합체를 황산구리 도금욕에 일정시간 이상 침지해야 한다. 여기서, 흑화층(300) 상에 금속시드층(400)이 형성되어 있으나, 금속시드층(400) 내의 핀홀, 금속시드층의 전해도금 용액 내에서의 반응 등에 의하여, 흑화층(300)이 도금액에 닿는 경우가 발생할 수 있다. 상기 황산구리 도금욕은 170g/L의 황산농도를 가지는 황산용액이 약 39℃의 온도로 구비되는 것으로서, 만약 흑화층(300)에 내산성이 없다면, 흑화층(300)은 황산구리 도금욕 내에 포함된 황산용액과 반응하여 에칭될 수 있다. 즉, 상기 황산구리 도금욕 내에서 흑화층(300)이 에칭되어 사라질 수 있기 때문에, 도2와 같은 전해 도금층(500)을 형성하는 것은 불가능하게 될 수 있다.
따라서, 도2와 같은 전해도금층(500)을 더 포함하기 위해서는, 흑화층(300)의 내산성을 향상시킬 필요가 있으며, 이를 위해 상기 흑화층(300)을 모넬 금속 산화물로 형성할 수 있다. 여기서, 상기 흑화층(300)의 내산성 특성은, 상기 모넬 금속 산화물에 포함되는 산소의 비율에 따라 달라질 수 있으므로, 상기 전해 도금층(500)을 형성하기 위한 적절한 산소의 비율을 찾을 필요가 있다.
앞서 살핀 바와 같이, 상기 모넬 금속 산화물을 포함하는 흑화층(300)은, 적어도 상기 전해도금층(500)을 형성하는데 필요한 시간동안 상기 도금욕 내에서 에칭되지 않고 유지될 필요가 있다. 여기서, 전해 도금층(500)은 두께가 1㎛ 이상 1.5㎛ 이하로 형성될 수 있으며, 상기 두께를 가지는 전해 도금층(500)이 형성되는데 소요되는 시간은, 상기 황산구리 도금욕에 침지된 후 인가되는 전류 밀도의 크기에 따라 달라질 수 있다. 예를들어, 상기 1㎛ 이상 1.5㎛ 이하의 두께를 가지는 전해도금층(500)을 22 ASD(Ampere per Square Deci-metre)의 전류밀도로 도금하는 경우에는 약 90초가 소요될 수 있으며, 15 ASD의 전류밀도로 도금하는 경우에는 약 120초가 소요될 수 있다. 즉, 상기 모넬 금속 산화물을 포함하는 흑화층(300)이 약 120초 동안 에칭되지 않는다면, 전해도금층(500)을 형성하여, 도2와 같은 전도성 구조체를 형성하는 것이 가능하다.
따라서, 모넬 금속 산화물을 나타내는 화학식 NiCuOx에서, 상기 120초 이상 유지될 수 있는 x값을 실험 등을 통하여 도출할 수 있다. 다만, 상기 모넬 금속 산화물을 포함하는 흑화층(300)도 전반사 비율이나, L, a*, b* 등의 물리적 특징을 만족해야 하므로, 이를 모두 만족할 수 있는 x의 범위를 찾을 필요가 있다. 특히, 도2의 형태를 가지는 전도성 구조체의 경우에는, 기재(100) 측으로부터 빛이 입사되는 형태이므로, 기재(100)의 광학적 특성도 고려하여 x의 범위를 설정할 필요가 있다. 예를들어, 전반사율이 8.15%, L 값이 34.29, a* 값이 -0.27, b*값이 -0.98인 PET 필름을 기재(100)로 활용하는 경우에는, 기재(100)의 하부에서 전반사율 및 색차를 측정한 후, 전반사율이 15% 이하, 색상범위는 CIE Lab 색좌표를 기준으로, L < 45, -15 ≤ a* < 0, -25 ≤ b* < 0을 만족하는 x값을 선택할 수 있다. 즉, 기재(100)가 흑화층(300)에 비하여 상대적으로 높은 전반사율과 L값을 가지는 경우에는, 기재(100)의 광학적 특성을 고려하여, 상기 흑화층(300)의 광학 특성에 대한 범위를 확장할 수 있다. 여기서, 상기 x가 0.21 ≤ x ≤ 0.27을 만족하는 실수인 경우에는 상술한 내산성 및 광학적 특성을 모두 만족시키는 것이 가능하다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체의 제조방법은, 전도층 형성 단계(S110) 및 흑화층 형성 단계(S120)를 포함할 수 있다.
이하, 도3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체의 제조방법을 설명한다.
전도층 형성 단계(S110)에서는, 기재 상에 전도층을 형성할 수 있다. 상기 기재는 PET(Polyethylene Terephthalate), 폴리카보네이트 필름(Polycarbonate film) 등일 수 있으며, 25 ~ 188 ㎛의 두께를 가지는 것일 수 있다. 상기 기재 위에 전도층을 형성할 수 있으며, 상기 전도층은 종래의 ITO를 대체하는 것일 수 있다. 상기 전도층은 다양한 종류의 금속과 이들의 합금 중에서 선택될 수 있으며, 실시예에 따라 구리 박막을 사용하는 것도 가능하다. 상기 구리 박막을 사용하는 경우에는, 전도층을 50 ~ 200nm의 두께로 형성할 수 있으며, 0.2 Ω/□ 이상 0.5 Ω/□ 미만의 면저항을 가질 수 있다. 상기 전도층에는 기 설정된 패턴이 포함될 수 있으며, 메쉬 패턴 등의 규칙적인 패턴 또는 불규칙적인 패턴 등이 형성될 수 있다.
흑화층 형성 단계(S120)에서는, 상기 전도층 상에 모넬 금속(Monel metal)의 산화물을 포함하는 흑화층을 형성할 수 있다. 종래의 ITO 대신에 구리 등의 금속으로 전도층을 형성하는 경우에는, 금속의 높은 반사도 및 헤이즈 값에 의하여, 전도층이 사용자에게 보이거나 눈부심이 발생하는 등의 문제가 존재한다. 이를 해결하기 위하여, 상기 전도층 상에 흑화층을 형성하여, 전도층의 반사도를 낮추고 흡광도 특성을 개선할 수 있다.
따라서, 흑화층을 형성할 때, 적어도 10% 이하의 전반사율을 가져 입사된 빛이 반사되는 것을 최소한 방지할 수 있고, CIE Lab 색좌표를 기준으로 L < 40, -15 ≤ a* < 0, -20 ≤ b* < 0을 만족하여 사람들이 쉽게 인지하지 못하게 어두운 색상범위를 가지도록, 상기 흑화층을 설계할 수 있다.
여기서, 상술한 흑화층의 특성은, 상기 흑화층을 형성하는 모넬 금속 산화물에 포함되는 산소비율에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 모넬 금속 산화물에 대한 화학식 NiCuOx에서, x의 값을 조절하는 방식으로 상술한 특성을 모두 만족하는 x값을 구할 수 있다. 구체적으로, 0.21 ≤ x ≤ 0.27을 만족하는 실수 x를 선택하면 상술한 전반사율 및 색상에 대한 조건을 모두 만족할 수 있다.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전도성 구조체의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체의 제조방법은, 흑화층 형성단계(S210), 금속시드층 형성단계(S220) 및 전해도금층 형성단계(S230)를 포함할 수 있다.
이하, 도4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 전도성 구조체의 제조방법을 설명한다.
흑화층 형성단계(S210)에서는, 기재 상에 모넬 금속(monel metal)의 산화물을 포함하는 흑화층을 형성할 수 있다. 상기 기재는 PET(Polyethylene Terephthalate), 폴리카보네이트 필름(Polycarbonate film) 등일 수 있으며, 25 ~ 188 ㎛의 두께를 가지는 것일 수 있다. 여기서, 상기 기재 위에 형성하는 흑화층은 적어도 15% 이하의 전반사율과, CIE Lab 색좌표를 기준으로 L < 45, -15 ≤ a* < 0, -25 ≤ b* < 0을 만족하는 것일 수 있다. 즉, 본 실시예에서 제조하는 전도성 구조체와 같이, 기재 측으로 빛이 입사되는 경우에는, 기재의 광학적 특성을 고려하여 상기 흑화층의 전반사율 및 색차를 결정할 수 있다. 또한, 상기 흑화층 형성단계(S210)에서 형성하는 흑화층은 내산성을 가지는 것일 수 있다. 예를들어, 황산구리 도금욕에 침지하였을 때, 적어도 120초 이상 에칭되지 않는 성능을 가지는 흑화층을 형성할 수 있다. 여기서, 흑화층의 내산성은, 상기 흑화층을 형성하는 모넬 금속 산화물에 포함되는 산소비율에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 모넬 금속 산화물에 대한 화학식 NiCuOx에서, x의 값을 조절하는 방식으로 상술한 특성을 모두 만족하는 x값을 구할 수 있다. 구체적으로, 0.21 ≤ x ≤ 0.27을 만족하는 실수 x를 선택하면 내산성 특성은 만족하는 흑화층을 형성할 수 있으며, 전반사율 및 색상에 대한 조건도 모두 만족할 수 있다.
금속시드층 형성단계(S220)에서는, 상기 흑화층 상에 구리를 포함하는 금속시드층을 형성할 수 있다. 여기서, 금속시드층 형성단계(S220)는 스퍼터링 방법으로 금속시드층을 상기 흑화층 상에 형성할 수 있으며, 상기 금속시드층은 전해도금층 형성을 위한 전해도금을 수행할 때, 도금이 시작할 수 있는 최소한의 전류를 수용하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 금속시드층에 의하여, 전해도금시 버닝도금 등의 문제가 발생하지 않고, 정상적으로 도금이 수행될 수 있다. 금속시드층은 다양한 금속이나 이들의 합금 중에서 선택가능하며, 바람직하게는 구리를 이용하여 형성할 수 있다.
전해도금층 형성단계(S230)에서는, 전해도금을 수행하여 상기 금속시드층 상에 전해도금층을 형성할 수 있다. 높은 전류 밀도를 요구하는 대면적 TSP(Touch Screen Panel) 등의 경우에는, 전해도금을 이용하여 신속하게 두꺼운 전해도금층을 형성하여 활용할 수 있다. 상기 전해도금층 형성단계(S230)에서는, 기재, 흑화층 및 금속시드층이 결합된 결합체를 도금욕에 침지한 후 전류를 인가하는 방식으로 전해 도금층을 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 금속시드층을 구리로 형성하고, 전해도금층도 구리로 형성하는 경우에는, 상기 도금욕에 170g/L의 황산농도를 가지는 황산용액을 약 39℃의 온도로 구비할 수 있으며, 15 ASD ~ 22 ASD의 전류밀도로 전류를 인가할 수 있다. 이 경우, 상기 금속시드층 상에 전해 도금이 수행되어, 1㎛ 이상 1.5㎛ 이하의 두께의 전해도금층이 형성될 수 있다.
여기서, 흑화층 상에 금속시드층이 형성되어 있으나, 금속시드층 내의 핀홀, 금속시드층의 전해도금 용액 내에서 반응 등에 의하여, 흑화층이 도금액이 닿는 경우가 발생할 수 있다. 만약 흑화층에 내산성이 없다면, 흑화층은 황산구리 도금욕 내에 포함된 황산용액과 반응하여 에칭될 수 있다. 즉, 상기 황산구리 도금욕 내에서 흑화층이 에칭되어 사라질 수 있기 때문에, 흑화층을 포함하는 전도성 구조체를 형성하는 것은 불가능하게 될 수 있다. 따라서, 흑화층의 내산성을 향상시킬 필요가 있으며, 이를 위해 상기 흑화층을 모넬 금속 산화물로 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상술한 전도성 구조체를 포함하는 터치 스크린 패널이 있을 수 있다. 여기서, 상기 터치 스크린 패널은 정전용량식 터치스크린 패널일 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 구조체는 터치 감응식 전극 기판으로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 터치 스크린 패널을 포함하는 디스플레이 장치가 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린 패널에는, 상기 기재의 양면에 각각 전도층 및 흑화층이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린 패널은 상기 전도성 구조체 상에 전극부 또는 패드부를 추가로 포함할 수 있으며. 이 때 유효화면부와 전극부 및 패드부는 동일한 전도체로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린 패널은, 사용자가 바라보는 측에 상기 흑화층을 구비할 수 있다.
이하 실시예, 비교예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예, 비교예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예 및 비교예>
두께 25 ~ 188㎛의 PET 필름 상에 롤투롤 스퍼터(Roll to Roll sputter)를 통하여 연속공정으로 전도층 및 흑화층을 형성함으로써, 도1의 전도성 구조체를 제조하였다. 이때, 흑화층은 15 ~ 50nm, 전도층은 50~200nm로 형성하였으며, 흑화층을 생성할 때 모넬 금속과 산소의 비율을 달리하여 각각 실시예 1 내지 3 및 비교예1 내지 4의 전도성 구조체를 제조하였다.
하기 표1은 각각의 실시예 1 내지 3 및 비교예1 내지 4의 전도성 구조체에 대한 전반사율 및 색차에 따른 L, a*, b* 값을 나타낸 것이다.
흑화층 Monel:Ox 전반사율(%) L a* b*
실시예 1 1 : 0.21 7.77 33.5 -11.99 -19.03
실시예 2 1 : 0.27 9.73 38.4 -9.42 -11.76
실시예 3 1 : 0.25 8.92 36.2 -9.84 -14.37
비교예 1 1 : 0.17 18.7 50.33 -7.25 -6.64
비교예 2 1: 0.19 7.14 32.4 -14.34 -19.94
비교예 3 1: 0.30 19.56 51.34 33.41 31.47
비교예 4 1: 0.33 42.52 71.23 16.48 19.59
실시예1에 의하면, 모넬 금속과 산소의 비율은 1 : 0.21을 가질 수 있으며, 전반사율 7.77%, L = 33.5, a* = -11.99, b* = -19.03이므로, 앞서 설명한 흑화층의 물리적 조건을 모두 만족한다.
실시예2에 의하면, 모넬 금속과 산소의 비율은 1 : 0.27을 가질 수 있으며, 전반사율 9.73%, L = 38.4, a* = -9.42, b* = -11.76이므로, 마찬가지로 앞서 설명한 흑화층의 물리적 조건을 모두 만족한다.
실시예3에 의하면, 모넬 금속과 산소의 비율은 1 : 0.25를 가질 수 있으며, 전반사율 8.92%, L = 36.2, a* = -9.84, b* = -14.37이므로, 마찬가지로 앞서 설명한 흑화층의 물리적 조건을 모두 만족한다.
반면에, 비교예 1에서는 모넬 금속과 산소의 비율은 0.17로 본 발명에서 제안하는 모넬 금속과 산소의 비율을 벗어난다. 이 경우, 전반사율이 18.7%로 10% 이상 발생하고 L 값이 40 이상이므로, 전도층의 반사에 의한 문제가 발생할 수 있으며, 흑화층의 명도가 높아 전도층의 시인성이 높아지는 등의 문제가 발생할 수 있다.
비교예 2에서는, 모넬 금속과 산소의 비율이 0.19로 본 발명에서 제안하는 모넬 금속과 산소의 비율을 벗어난다. 여기서 전반사율은 7.14%로 양호하며, L = 32.4, a* = -14.34, b* = -19.94이므로, 앞서 색차 조건을 만족한다. 하지만, 비교예 2의 모넬 금속과 산소의 비율은 후술할 에칭시간의 조건을 만족하지 않는다.
비교예 3에서는 모넬 금속과 산소의 비율은 0.30으로 본 발명에서 제안하는 모넬 금속과 산소의 비율을 벗어난다. 다만, 전반사율이 19.56%으로 10% 이상 발생하고 L, a*, b* 값이 모두 기 설정된 범위를 벗어나므로, 전도층의 반사에 의한 문제 또는 흑화층의 명도가 높아 전도층의 시인성이 높아지는 등의 문제가 발생할 수 있다.
비교예 4에서는 모넬 금속과 산소의 비율은 0.33으로 본 발명에서 제안하는 모넬 금속과 산소의 비율을 벗어난다. 다만, 전반사율이 42.52%으로 높게 발생하며, L, a*, b* 값도 모두 기 설정된 범위를 벗어난다. 따라서, 전도층의 반사에 의한 문제 또는 흑화층의 명도가 높아 전도층의 시인성이 높아지는 등의 문제가 발생할 수 있다.
한편, 두께 25 ~ 188㎛의 PET 필름 상에 롤투롤 스퍼터(Roll to Roll sputter)를 통하여 연속공정으로 흑화층 및 금속시드층을 형성한 후, 전해도금공정을 수행하여 전해도금층을 형성함으로써, 도2와 같은 전도성 구조체를 제조하였다. 이때, 흑화층을 생성하면서 모넬 금속과 산소의 비율을 달리하는 방식으로, 각각 실시예 4 내지 6 및 비교예 5 내지 8의 전도성 구조체를 제조하였다.
하기 표2은 각각의 실시예 4 내지 6 및 비교예 5 내지 8의 전도성 구조체에 대한 에칭시간, 전반사율 및 색차에 따른 L, a*, b* 값을 나타낸 것이다. 여기서, 전도성 구조체의 전반사율 및 L, a*, b*는, 상기 전도성 구조체의 PET 필름 측에서 측정한 값에 해당한다. 또한, 에칭시간은, PET 필름 상에 흑화층 및 금속시드층을 형성한 결합체를 생성한 후, 상기 결합체를 39℃의 온도를 가지는 170g/L의 황산농도의 황산용액에 침지하여, 흑화층의 에칭이 육안으로 식별하기까지 소요되는 시간을 측정한 것이다.
흑화층 Monel:Ox 에칭시간 전반사율(%) L a* b*
실시예 4 1 : 0.21 121초 11.74 34.75 -11.94 -19.43
실시예 5 1 : 0.27 133초 14.12 39.14 -8.12 -11.64
실시예 6 1 : 0.25 129초 12.94 37.12 -9.64 -13.54
비교예 5 1 : 0.17 94초 22.12 51.94 -7.28 -5.14
비교예 6 1: 0.19 107초 11.14 34.12 -16.42 -17.04
비교예 7 1: 0.30 149초 23.47 52.72 34.19 32.01
비교예 8 1: 0.33 162초 45.12 72.42 17.24 20.24
실시예4에 의하면, 모넬 금속과 산소의 비율은 1 : 0.21을 가질 수 있으며, 이 경우 흑화층이 에칭되기 시작하는 시간은 121초 경과 후부터 일 수 있다. 따라서, 이 경우 도2와 같이 흑화층을 가지는 전도성 구조체를 형성하는 것이 가능하며, 전반사율 11.74%, L = 34.75, a* = -11.94, b* = -19.43이므로, 앞서 설명한 흑화층의 물리적 조건을 모두 만족한다.
실시예5에 의하면, 모넬 금속과 산소의 비율은 1 : 0.27을 가질 수 있으며, 이 경우 흑화층이 에칭되기 시작하는 시간은 133초 이후부터 일 수 있다. 따라서, 이 경우에도 도2와 같이, 흑화층을 가지는 전도성 구조체를 형성하는 것이 가능하하다. 여기서, 전반사율 14.12%, L = 39.14, a* = -8.12, b* = -11.64이므로, 마찬가지로 앞서 설명한 흑화층의 물리적 조건을 모두 만족한다.
실시예6에 의하면, 모넬 금속과 산소의 비율은 1 : 0.25를 가질 수 있으며, 이 경우 흑화층이 에칭되기 시작하는 시간은 129초 이후일 수 있다. 따라서, 이 경우 도2와 같이 흑화층을 가지는 전도성 구조체를 형성하는 것이 가능하며, 전반사율 12.94%, L = 37.12, a* = -9.64, b* = -13.54이므로, 마찬가지로 앞서 설명한 흑화층의 물리적 조건을 모두 만족한다.
반면에, 비교예 5에서는 모넬 금속과 산소의 비율은 0.17로 본 발명에서 제안하는 모넬 금속과 산소의 비율을 벗어난다. 이 경우, 흑화층이 에칭되기 시작하는 시간이 94초이므로, 15ASD의 전류밀도로 도금하는 경우에는 전해 도금층의 형성이 완료되기 전에 흑화층의 에칭이 시작될 수 있다. 또한, 전반사율이 22.12%로 15% 이상 발생하고 L 값이 40 이상이므로, 전도층의 반사에 의한 문제가 발생할 수 있으며, 흑화층의 명도가 높아 전도층의 시인성이 높아지는 등의 문제가 발생할 수 있다.
비교예 6에서는, 모넬 금속과 산소의 비율이 0.19로 본 발명에서 제안하는 모넬 금속과 산소의 비율을 벗어난다. 여기서 전반사율은 11.14%로 양호하지만, a*값이 -16.42로 기 설정된 범위를 벗어나므로, 흑화층의 초록색이 강하게 나타나 사용자의 시인성이 높아질 수 있다. 또한, 비교예 6의 경우, 흑화층이 에칭되기 시작하는 시간이 107초이므로, 15ASD의 전류밀도로 도금하는 경우에는 전해 도금층의 형성이 완료되기 전에 흑화층이 에칭되기 시작하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
비교예 7에서는 모넬 금속과 산소의 비율은 0.30으로 본 발명에서 제안하는 모넬 금속과 산소의 비율을 벗어난다. 여기서, 흑화층이 에칭되기 시작하는 시간은 149초이므로, 도2와 같이 흑화층을 가지는 전도성 구조체를 형성하는 것이 가능하다. 다만, 전반사율이 23.47%으로 15% 이상 발생하고 L, a*, b* 값이 모두 기 설정된 범위를 벗어나므로, 전도층의 반사에 의한 문제 또는 흑화층의 명도가 높아 전도층의 시인성이 높아지는 등의 문제가 발생할 수 있다.
비교예 8에서는 모넬 금속과 산소의 비율은 0.33으로 본 발명에서 제안하는 모넬 금속과 산소의 비율을 벗어난다. 여기서, 흑화층이 에칭되기 시작하는 시간이 162초부터이므로, 도2와 같이 흑화층을 가지는 전도성 구조체를 형성하는 것이 가능하다. 다만, 전반사율이 45.12%으로 높게 발생하며, L, a*, b* 값도 모두 기 설정된 범위를 벗난다. 따라서, 전도층의 반사에 의한 문제 또는 흑화층의 명도가 높아 전도층의 시인성이 높아지는 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
100: 기재 200: 전도층
300: 흑화층 400: 금속시드층
500: 전해도금층
S110: 전도층 형성 단계 S120: 흑화층 형성 단계
S210: 흑화층 형성 단계 S220: 금속시드층 형성 단계
S230: 전해도금층 형성 단계

Claims (14)

  1. 기재;
    상기 기재 상에 형성된 전도층; 및
    상기 전도층 상에 형성된 모넬 금속(monel metal)의 산화물을 포함하는 흑화층을 포함하는 전도성 구조체.
  2. 기재;
    상기 기재 상에 형성되며, 모넬 금속(monel metal)의 산화물을 포함하는 흑화층;
    상기 흑화층 상에 형성된 구리를 포함하는 금속시드층; 및
    전해도금을 이용하여 상기 금속시드층 상에 형성하는 전해도금층을 포함하는 전도성 구조체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흑화층은
    NiCuOx (0.21 ≤ x ≤ 0.27)을 만족하는 모넬 금속의 산화물을 포함하는 전도성 구조체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 흑화층은
    전반사율이 0% 이상 10% 이하이고, 상기 흑화층의 상단에서 측정한 색차가 L < 40, -15 ≤ a* < 0 및 -20 ≤ b* < 0을 만족하는 전도성 구조체.
  5. 제3항에 있어서, 상기 흑화층은
    두께가 10 nm 이상 50nm 이하인 전도성 구조체.
  6. 제3항에 있어서, 상기 전도층은
    은, 알루미늄, 구리, 네오디윰, 몰리브덴, 니켈, 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 전도성 구조체.
  7. 제3항에 있어서, 상기 전도층은
    두께가 50 nm 이상 200nm 이하인 전도성 구조체
  8. 제3항에 있어서, 상기 전도층은
    면저항이 0.2 Ω/□ 이상 0.5 Ω/□ 미만인 전도성 구조체.
  9. 제3항에 있어서, 상기 전도층은
    선폭이 10㎛ 이하인 전도성 구조체.
  10. 기재 상에 전도층을 형성하는 단계; 및
    상기 전도층 상에 모넬 금속의 산화물을 포함하는 흑화층을 형성하는 단계를 포함하는 전도성 구조체의 제조방법.
  11. 기재 상에 모넬 금속(monel metal)의 산화물을 포함하는 흑화층을 형성하는 단계;
    상기 흑화층 상에 구리를 포함하는 금속시드층을 형성하는 단계; 및
    전해도금을 수행하여, 상기 금속시드층 상에 전해도금층을 형성하는 단계를 포함하는 전도성 구조체의 제조방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 흑화층을 형성하는 단계는
    NiCuOx (0.21 ≤ x ≤ 0.27)을 만족하는 모넬 금속의 산화물을 포함하여 상기 흑화층을 형성하는 전도성 구조체의 제조방법.
  13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 전도성 구조체를 포함하는 터치 스크린 패널.
  14. 제1항 내지 제9항에 중 어느 한 항의 전도성 구조체를 포함하는 디스플레이 장치.
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