KR20160116957A - 터치 감지 전극 및 이의 제조 방법 - Google Patents

터치 감지 전극 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20160116957A
KR20160116957A KR1020150045434A KR20150045434A KR20160116957A KR 20160116957 A KR20160116957 A KR 20160116957A KR 1020150045434 A KR1020150045434 A KR 1020150045434A KR 20150045434 A KR20150045434 A KR 20150045434A KR 20160116957 A KR20160116957 A KR 20160116957A
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장원영
채승진
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 터치 감지 전극 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속 나노 와이어 및 상기 금속 나노 와이어를 덮는 오버 코팅층을 포함하며, 상기 터치 감지 전극의 말단은 금속 나노 와이어가 노출되는 연결부를 구비함으로써, 전도성 전극 패턴과 절연층이 일체화되어, 별도의 절연층 없이도 단락을 방지할 수 있으며, 상기 연결부에 의해 브릿지 전극, 패드부 등을 용이하게 접합할 수 있게 한 터치 감지 전극에 관한 것이며, 전극 패턴, 절연층 및 연결부의 형성 공정이 동시에 수행되어 공정 효율성이 매우 뛰어난 터치 감지 전극의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

터치 감지 전극 및 이의 제조 방법{TOUCH SENSING ELECTRODE AND FABRICATING METHOD THEREOF}
본 발명은 터치 감지 전극 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
디지털 기술을 이용하는 컴퓨터가 발달함에 따라 컴퓨터의 보조 장치들도 함께 개발되고 있으며, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치, 그 밖의 개인 전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스와 같은 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리를 수행한다.
하지만, 정보화 사회의 급속한 진행에 따라 컴퓨터의 용도가 점점 확대되는 추세에 있는바, 현재 입력장치 역할을 담당하는 키보드 및 마우스만으로는 효율적인 제품의 구동이 어려운 문제점이 있다. 따라서, 간단하고 오조작이 적을 뿐 아니라, 누구라도 쉽게 정보입력이 가능한 기기의 필요성이 높아지고 있다.
또한, 입력장치에 관한 기술은 일반적 기능을 충족시키는 수준을 넘어서 고 신뢰성, 내구성, 혁신성, 설계 및 가공 관련기술 등으로 관심이 바뀌고 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위해서 텍스트, 그래픽 등의 정보 입력이 가능한 입력장치로서 터치패널(Touch Panel)이 개발되었다.
이러한 터치패널은 전자수첩, 액정표시장치(LCD, Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), El(Electroluminescence) 등의 평판 디스플레이 장치 및 CRT(Cathode Ray Tube)와 같은 화상표시장치의 표시면에 설치되어, 사용자가 화상표시장치를 보면서 원하는 정보를 선택하도록 하는데 이용되는 도구이다.
한편, 터치패널의 종류는 저항막방식(Resistive Type), 정전용량방식(Capacitive Type), 전기자기장방식(Electro-Magnetic Type), 소오방식(SAW Type, Surface Acoustic Wave Type) 및 인프라레드방식(Infrared Type)으로 구분된다. 이러한 다양한 방식의 터치패널은 신호 증폭의 문제, 해상도의 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도, 광학적 특성, 전기적 특성, 기계적 특성, 내환경 특성, 입력 특성, 내구성 및 경제성을 고려하여 전자제품에 채용되는데, 현재 가장 광범위한 분야에서 사용하는 방식은 저항막방식 터치패널과 정전용량방식 터치패널이다.
현재, 정전용량 방식의 터치패널에서는 투명전극으로 ITO(Indium-Tin Oxide)나 전도성 고분자(Conductive Polymer)등을 사용하고 있다. 이러한, ITO 또는 전도성 고분자 등으로 이루어진 전극은 인접하는 전극과의 절연을 위해 별도의 절연층을 적층한 뒤, 각 단위 전극을 전기적으로 연결하기 위한 브릿지 전극을 적층하는 공정을 수행해야하며, 이에 따라, 다수의 패턴 형성 공정이 수행되게 된다.
한국공개특허 제2013-0078065호에는 터치패널이 개시되어 있다.
한국공개특허 제2013-0078065호
본 발명은 절연층 및 전극 패턴층이 일체화된 터치 감지 전극을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 하프톤 마스크를 사용함으로써, 공정 효율이 향상된 상기 터치 감지 전극의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 터치 감지 전극을 구비하는 터치 스크린 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 터치 스크린 패널을 구비하는 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 금속 나노 와이어 및 상기 금속 나노 와이어를 덮는 오버 코팅층을 포함하는 터치 감지 전극으로서,
상기 터치 감지 전극의 말단은 금속 나노 와이어가 노출되는 연결부를 구비하는, 터치 감지 전극.
2. 위 1에 있어서, 상기 연결부의 두께는 5 내지 50nm인, 터치 감지 전극.
3. 위 1에 있어서, 상기 연결부를 제외한 터치 감지 전극의 두께는 100 내지 1000nm인, 터치 감지 전극.
4. 위 1에 있어서, 상기 금속 나노 와이어는 길이가 10 내지 50㎛ 인, 터치 감지 전극.
5. 위 1에 있어서, 상기 금속 나노 와이어는 직경이 20 내지 50nm인, 터치 감지 전극.
6. 위 1에 있어서, 상기 금속 나노 와이어는 은, 금, 구리 및 납으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속으로 형성된 나노 와이어를 포함하는, 터치 감지 전극.
7. 위 1에 있어서, 상기 오버 코팅층은 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하는 오버 코팅층 형성용 조성물로 형성되는, 터치 감지 전극.
8. 금속 나노 와이어 분산액을 기판에 도포하는 단계;
상기 분산액이 도포된 기판에 오버 코팅층 형성용 조성물을 도포하는 단계; 및
상기 오버 코팅층 형성용 조성물이 도포된 기판에 하프톤 마스크를 사용하여 터치 감지 전극을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 터치 감지 전극 형성 단계에서, 하프톤 마스크의 하프톤 투과 패턴에 의해 터치 감지 전극의 말단에 연결부가 형성되는, 터치 감지 전극의 제조 방법.
9. 위 8에 있어서, 상기 터치 감지 전극의 형성 단계는 하프톤 마스크를 배치한 후, 노광, 현상 및 포스트 베이크 공정으로 수행되는 것인, 터치 감지 전극의 제조 방법.
10. 위 8에 있어서, 상기 연결부에는 금속 나노 와이어가 노출되는 것인, 터치 감지 전극의 제조 방법.
11. 위 8에 있어서, 상기 연결부의 두께는 5 내지 50nm인, 터치 감지 전극의 제조 방법.
12. 위 8에 있어서, 상기 연결부를 제외한 터치 감지 전극의 두께는 100 내지 1000nm인, 터치 감지 전극의 제조 방법.
13. 위 8에 있어서, 상기 하프톤 마스크는 차단 패턴 및 하프톤 투과 패턴을 구비하며, 상기 하프톤 투과 패턴의 광투과율은 상기 차단 패턴의 투과율 보다 높은 것인, 터치 감지 전극의 제조 방법.
14. 위 8에 있어서, 상기 하프톤 투과 패턴의 광투과율은 20 내지 70%인, 터치 감지 전극의 제조 방법.
15. 위 8에 있어서, 상기 연결부에 브릿지 전극을 연결하는 단계를 더 포함하는, 터치 감지 전극의 제조 방법.
16. 위 8에 있어서, 상기 연결부에 패드부를 연결하는 단계를 더 포함하는, 터치 감지 전극의 제조 방법.
17. 위 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 터치 감지 전극을 구비하는, 터치 스크린 패널.
18. 위 17에 따른 터치 스크린 패널을 구비하는, 화상 표시 장치.
본 발명의 터치 감지 전극은 전도성 물질이 일부 노출된 오버 코팅층을 구비함으로써, 별도의 절연층이 필요 없다.
본 발명의 터치 감지 전극의 제조 방법은 하프톤 마스크를 사용함으로써, 전극 패턴층 형성시에 브릿지 전극이나 패드부와 연결되는 연결부를 동시에 형성할 수 있어, 공정 효율이 뛰어나다.
또한, 본 발명의 터치 감지 전극의 제조 방법은 전극 패턴층이 절연층의 기능을 동시에 수행하므로, 별도의 절연층 형성 공정이 없어 공정 효율이 뛰어나다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 감지 전극의 수직 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 감지 전극의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 감지 전극의 연결부에 브릿지 전극이 연결된 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명은 터치 감지 전극 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속 나노 와이어 및 상기 금속 나노 와이어를 덮는 오버 코팅층을 포함하며, 상기 터치 감지 전극의 말단은 금속 나노 와이어가 노출되는 연결부를 구비함으로써, 전도성 전극 패턴과 절연층이 일체화되어, 별도의 절연층 없이도 단락을 방지할 수 있으며, 상기 연결부에 의해 브릿지 전극, 패드부 등을 용이하게 접합할 수 있게 한 터치 감지 전극에 관한 것이며, 전극 패턴, 절연층 및 연결부의 형성 공정이 동시에 수행되어 공정 효율성이 매우 뛰어난 터치 감지 전극의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 감지 전극의 수직 단면을 개략적으로 나타낸 것이며, 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 감지 전극의 평면도를 개략적으로 나타낸 것이다. 이하, 상기 도면을 참고하여, 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
<터치 감지 전극>
본 발명의 터치 감지 전극(10)은, 금속 나노 와이어(100) 및 상기 금속 나노 와이어(100)를 덮는 오버 코팅층(200)을 포함한다.
본 발명에 다른 터치 감지 전극(10)은 전도성 화합물인 금속 나노 와이어(100)에 의해 전극의 역할을 수행하며, 동시에 상기 금속 나노 와이어(100)를 덮은 오버 코팅층(200)에 의해 절연되어, 별도의 절연층이 없이도 전극간의 단락을 방지 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 터치 감지 전극(10)은 말단에 금속 나노 와이어(100)가 노출되는 연결부(300)를 구비하며, 상기 연결부(300)의 노출된 전도성 금속 나노 와이어(100)에 의해, 브릿지 전극이나, 전극 패드부 등이 접합될 수 있게 된다. 또한, 상기 연결부(300)는 후술하는 본 발명의 터치 감지 전극의 제조 방법에서, 전극 패턴 형성 공정 시에 하프톤 마스크를 사용함으로써, 전극 패턴과 동시에 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 금속 나노 와이어(100)의 크기는 터치 감지 전극의 말단에 노출될 수 있는 범위 내라면, 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 길이가 10 내지 50㎛, 바람직하게는 25 내지 35㎛일 수 있고, 또한, 직경이 20 내지 50nm, 바람직하게는 25 내지 35nm일 수 있다. 이 경우, 터치 감지 전극의 말단에 적정 범위로 노출되어 상기 연결부(300)에 브릿지 전극이나, 패드부가 연결되어, 그 기능을 원활하게 수행할 수 있게 한다.
본 발명에서 사용 가능한 금속 나노 와이어(100)의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 와이어는 은 나노 와이어, 금 나노 와이어, 구리 나노 와이어, 납 나노 와이어 등을 들 수 있으며, 상대적으로 낮은 저항을 나타내어 전도성이 우수하고, 전극 패턴 제조가 용이하다는 점에서 은 나노 와이어를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 오버 코팅층(200)은 고분자 소재로 형성되며, 상기 금속 나노 와이어(100)을 덮도록 형성됨으로써, 코팅층 하부는 금속 나노 와이어(100)에 의해 전도성 전극 패턴의 역할을 수행할 수 있으며, 코팅층 상부는 절연성을 갖는 고분자 소재만이 포함되게 되므로, 절연층의 역할을 동시에 수행할 수 있게 한다.
본 발명에서 상기 오버 코팅층(200)은 당 분야에서 통상적으로 사용되는, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하는 오버 코팅층 형성용 조성물로 형성된 것일 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서 사용 가능한 광중합성 화합물은 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로서, 단관능 단량체, 2관능 단량체, 그 밖의 다관능 단량체 등을 사용할 수 있다. 상기 단관능 단량체의 구체적인 예로는, 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있으며, 시판품으로는 아로닉스 M-101(도아고세이), KAYARAD TC-110S(닛본가야꾸), 비스코트 158(오사카 유키 가가쿠 고교) 등을 들 수 있다.
상기 2관능 단량체의 구체적인 예로는 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 시판품으로는 아로닉스 M-210, M-1100, 1200(도아고세이), KAYARAD HDDA(닛본가야꾸), 비스코트 260(오사카 유키 가가쿠 고교), AH-600, AT-600, UA-306H(교에이샤 가가꾸사) 등이 있다.
상기 3관능 이상의 다관능 광중합성 화합물의 구체적인 예로는 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 티펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등이 있으며, 시판품으로는 아로닉스 M-309, TO-1382(도아고세이), KAYARAD TMPTA, KAYARAD DPHA, KAYARAD DPHA-40H(닛본가야꾸) 등이 있다.
상기에서 예시한 광중합성 화합물 중에서도 3관능 이상의 (메타)아크릴산에스테류 및 우레탄(메타)아크릴레이트가 중합성이 우수하며 강도를 향상시킬 수 있다는 점에서 특히 바람직하다. 상기에서 예시한 광중합성 화합물은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 광중합 개시제는 트리아진계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물 및 옥심 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 트리아진계 화합물은 구체적으로 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(5-메틸퓨란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(퓨란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.
상기 아세토페논계 화합물은 구체적으로 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온, 2-(4-메틸벤질)-2-(디메틸아미노)-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.
상기 비이미다졸 화합물은 구체적으로 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(알콕시페닐) 비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(트리알콕시페닐)비이미다졸, 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4’5,5’-테트라페닐-1,2’-비이미다졸 또는 4,4',5,5' 위치의 페닐기가 카르보알콕시기에 의해 치환되어있는 이미다졸 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐 비이미다졸, 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4’5,5’-테트라페닐-1,2’-비이미다졸이 바람직하게 사용된다.
상기 옥심 화합물은 구체적으로 o-에톡시카르보닐-α-옥시이미노-1-페닐프로판-1-온등을 들 수 있으며, 시판품으로 바스프사의 OXE01, OXE02가 대표적이다. 또한, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 정도이면 이 분야에서 통상적으로 사용되고 있는 그 밖의 광중합 개시제 등을 추가로 병용할 수도 있다. 아울러 상기 광중합 개시제는 당해분야에서 일반적으로 사용되는 광중합 개시 보조제를 조합하여 사용할 수도 있다.
본 발명에서 사용 가능한 용매는 에테르류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알콜류, 에스테르류 또는 아미드류 등이 사용될 수 있다.
상기 용제는 구체적으로 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 에테르류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류; 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 아밀아세테이트, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 부틸락테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시-1-부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 에틸렌글리콜디아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜디아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 또는 γ-부티로락톤 등의 에스테르류 등을 들 수 있다. 상기에서 예시한 용제 중에서 도포성 및 건조성면을 고려할 때 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 에틸락테이트, 부탈락테이트, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등을 들 수 있다. 상기 예시한 용제는 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 오버 코팅층 형성용 조성물은 전술한 성분 외에, 필요에 따라 기타 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들면, 고분자 화합물, 경화제, 계면활성제, 밀착 촉진제, 산화방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등의 첨가제를 본 발명의 목적을 변경시키지 않는 범위 내에서 첨가하는 것도 가능하다.
상기 다른 고분자 화합물의 구체적인 예로는 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다.
경화제의 구체적인 예로는 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 옥세탄 화합물 등을 들 수 있다.
상기 경화제에서 에폭시 화합물의 구체적인 예로는 비스페놀 A계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A계 에폭시 수지, 비스페놀 F계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F계 에폭시 수지, 노블락형 에폭시 수지, 기타 방향족계 에폭시 수지, 지환족계 에폭시 수지, 글리시딜에스테르계 수지, 글리시딜아민계 수지, 또는 이러한 에폭시 수지의 브롬화 유도체, 에폭시 수지 및 그 브롬화 유도체 이외의 지방족, 지환족 또는 방향족 에폭시 화합물, 부타디엔(공)중합체 에폭시화물, 이소프렌 (공)중합체 에폭시화물, 글리시딜(메타)아크릴레트 (공)중합체, 트리글리시딜이소시아누레이트 등을 들 수 있다.
상기 경화제에서 옥세탄 화합물의 구체적인 예로는 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트비스
옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄, 시클로헥산디카르복실산비스옥세탄 등을 들 수 있다.
상기 경화제는 경화제와 함께 에폭시 화합물의 에폭시기, 옥세탄 화합물의 옥세탄 골격을 개환 중합하게 할 수 있는 경화 보조 화합물을 병용할 수 있다. 상기 경화 보조 화합물은 예를 들면 다가 카르본산류, 다가 카르본산 무수물류, 산 발생제 등이 있다. 상기 다가 카르본산 무수물류는 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다. 상기 에폭시 수지 경화제의 구체적인 예로는, 상품명(아데카하도나 EH-700)(아데카공업㈜ 제조), 상품명(리카싯도 HH)(신일본이화㈜ 제조), 상품명(MH-700)(신일본이화㈜ 제조) 등을 들 수 있다. 상기에서 예시한 경화제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 계면활성제는 불소계 계면활성제 또는 실리콘계 계면활성제 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 실리콘계 계면활성제는 예를 들면 시판품으로서 다우코닝 도레이 실리콘사의 DC3PA, DC7PA, SH11PA, SH21PA, SH8400 등이 있고 GE 도시바 실리콘사의 TSF-4440, TSF-4300, TSF-4445, TSF-4446, TSF-4460, TSF-4452 등이 있다. 상기 불소계 계면활성제는 예를 들면, 시판품으로서 다이닛본 잉크 가가꾸 고교사의 메가피스 F-470, F-471, F-475, F-482, F-489 등이 있다. 상기 예시된 계면활성제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 밀착 촉진제의 구체적인 예로서는 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다.
상기 산화 방지제의 구체적인 예로는 2,2'-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 등을 들 수 있다.
상기 자외선 흡수제의 구체적인 예로는 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다.
각 성분의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 적정 함량으로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 터치 감지 전극(10)의 말단에 형성되는 연결부(300)는 상기 금속 나노 와이어(100)가 노출된 부분으로, 오버 코팅층(200)과 소정 크기의 단차가 존재하는 부분이다.
상기 연결부(300)는 노출된 금속 나노 와이어(100)에 의해 전도성을 나타내며, 브릿지 전극이나, 전극 패드부 등이 접합될 수 있게 된다.
상기 연결부(300)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 5 내지 50nm일 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 20nm일 수 있다. 이 경우, 상기 금속 나노 와이어가 충분한 전도성을 구현할 수 있을 정도로 노출되어 브릿지 전극이나, 전극 패드부가 접합되어, 그 기능을 원활하게 수행할 수 있어 바람직하다.
본 발명에서, 상기 연결부(300)를 제외한 터치 감지 전극(10)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 100 내지 1000nm일 수 있고, 바람직하게는 100 내지 500nm일 수 있다. 이 경우, 오버 코팅층(200)이 금속 나노 와이어(100)를 효과적으로 덮어, 상면에는 금속 나노 와이어(100)가 노출되지 않도록 하는 범위 내인 것이 바람직하며,
본 발명에 따른 터치 감지 전극(10)은 전자 기기에 적용시 전극 역할을 수행하는 것으로서, 적용되는 전자 기기의 요구에 따라 적절한 모양의 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치 스크린 패널에 적용되는 경우, x좌표를 감지하는 전극 패턴과 y좌표를 감지하는 전극 패턴의 2종류 전극 패턴으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 터치 감지 패턴을 형성하기 위한 재료는 전술한 금속 나노 와이어 외에, 적정 전도성을 가지는 화합물을 더 포함하는 것일 수 있다.
예들 들면, 금속산화물류, 금속류, 금속 나노와이어, 탄소계 물질류, 전도성 고분자 물질류 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
보다 구체적으로는, 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO), 플로린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)로 이루어진 군에서 선택된 금속산화물류; 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 및 APC로 이루어진 군에서 선택된 금속류; 탄소나노튜브(CNT) 및 그래핀 (graphene)으로 이루어진 군에서 선택된 탄소계 물질류; 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT) 및 폴리아닐린(PANI)으로 이루어진 군에서 선택된 전도성 고분자 물질류 등을 들 수 있다.
상기 터치 감지 패턴의 단위 패턴들은 서로 독립적으로 예컨대 3각형, 4각형, 5각형, 6각형 또는 7각형 이상의 다각형 패턴일 수 있다.
또한, 상기 터치 감지 패턴은 규칙 패턴일 수 있다. 규칙 패턴이란, 패턴의 형태가 규칙성을 갖는 것을 의미한다. 예컨대, 단위 패턴들은 서로 독립적으로 직사각형 또는 정사각형과 같은 메쉬 형태나, 육각형과 같은 형태의 패턴을 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 감지 패턴은 규칙 패턴일 수 있다. 불규칙 패턴이란 패턴의 형태가 규칙성을 갖지 아니한 것을 의미한다.
상기 터치 감지 패턴이 금속 나노 와이어, 탄소계 물질류, 고분자 물질류 등의 재료로 형성된 경우, 터치 감지 패턴은 망상 구조를 가질 수 있다. 망상 구조를 갖는 경우, 서로 접촉하여 인접하는 패턴들에 순차적으로 신호가 전달되므로, 높은 감도를 갖는 패턴을 실현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 감지 전극(10)의 연결부(300)에 브릿지 전극(400)이 접합된 구조를 개략적으로 나타낸 것으로서, 서로 다른 방향으로 배치된 제1 패턴(500)과, 제2 패턴(600)이 동일층에 형성된 경우를 나타낸 것이다.
이 경우, 상기 제1 패턴(500)은 이음부를 통해 서로 연결된 형태이지만, 제2 패턴(600)의 단위 패턴들은 섬(island) 형태로 서로 분리된 구조로 되어 있으므로, 이들을 전기적으로 연결하기 위해 브릿지 전극(400)이 전극이 배치되게 된다.
여기에서, 상기 연결부(300)는 제2 패턴(600)의 단위 패턴들을 연결하기 위해 제2 패턴(600)의 상부에 형성되며, 상기 브릿지 전극(400)과 전극 패턴(500, 600) 사이에 별도의 절연층을 구비하지 않아도, 전극간 단락이 발생되지 않는다.
본 발명에 따른 연결부(300)에는 전술한 바와 같이, 브릿지 전극이 연결될 수 있으며, 이외에도, 패드부 등이 연결될 수 있다.
<터치 감지 전극의 제조 방법>
또한, 본 발명은 상기 터치 감지 전극을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 전극 패턴층 형성시에 하프톤 마스크를 사용함으로써, 1회의 마스크 공정으로 전극 패턴과 브릿지 전극과 연결되는 연결부를 동시에 형성할 수 있어, 공정 효율이 매우 뛰어나다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 들어, 보다 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 금속 나노 와이어 분산액을 기판에 도포한다(S1).
상기 분산액에 포함되는 금속 나노 와이어는 전술한 종류 및 크기의 나노 와이어가 동일하게 사용될 수 있으며, 상기 금속 나노 와이어를 효과적으로 분산시키기 위한 분산매가 더 포함된 것일 수 있다.
상기 분산매의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 물, 이소프로판올 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 물이 사용되는 것이 좋다.
또한, 상기 금속 나노 와이어 분산액에는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 추가 첨가제를 더 사용할 수 있으며, 예를 들면, 분산제, 점도 개질제, 부식 억제제 등이 사용될 수 있다.
상기 분산액의 도포 방법은 당 분야에서 공지된 방법이 특별한 제한 없이 적용될 수 있으며, 예를 들면, 슬릿 코팅법, 나이프 코팅법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로 그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어 바 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 코팅법, 디스펜서 인쇄법, 노즐 코팅법, 모세관 코팅법 등을 들 수 있다.
상기 분산액을 도포한 후, 필요에 따라 추가 건조 공정을 더 수행할 수 있다.
다음으로, 상기 분산액이 도포된 기판에 오버 코팅층 형성용 조성물을 도포한다(S2).
상기 오버 코팅층 형성용 조성물은 전술한 성분이 동일하게 사용될 수 있으며, 도포 방법은 특별히 한정되지 않으나, 나노 와이어 분산액의 도포 방법이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 공정에서, 오버 코팅층 형성용 조성물은 코팅층의 경화 후 최종 두께가, 100 내지 1000nm가 될 수 있도록 적정량을 도포할 수 있다.
또한, 상기 오버 코팅층 형성용 조성물을 도포한 뒤, 가열 건조 공정을 거친 것일 수 있으며, 이 경우, 용매 등의 휘발 성분이 제거되어 평활한 도막을 얻을 수 있다.
이후, 상기 오버 코팅층 형성용 조성물이 도포된 기판에 하프톤 마스크를 사용하여 터치 감지 전극을 형성한다(S3)
본 발명에서, “하프톤 마스크”란 광을 완전히 차단하는 차단 패턴과, 광을 일부 투과하는 하프톤 투과 패턴을 구비하는 마스크로서, 상기 하프톤 투과 패턴이 배치되는 부분은 광이 일부 투과되어 현상 공정시에 일부분만이 제거되게 된다.
상기 터치 감지 전극 형성 단계(S3)에서, 하프톤 마스크의 하프톤 투과 패턴에 의해 터치 감지 전극의 말단에 연결부가 형성되게 된다.
상기 하프톤 마스크의 하프톤 투과 패턴의 광투과율은 상기 차단 패턴의 투과율 보다 높아, 상기 하프톤 투과 패턴을 통해 노광 후, 현상시 상기 오버 코팅층의 상부가 제거된다. 이에 따라, 오버 코팅층 하부에 존재하는 금속 나노 와이어가 노출되게 되며, 이 부분이 본 발명의 연결부가 된다.
상기 하프톤 마스크에 의한 공정에서 연결부의 두께가 5 내지 50nm인 것이 바람직하며, 상기 범위로 형성시에, 상기 금속 나노 와이어가 충분한 전도성을 구현할 수 있을 정도로 노출되어 브릿지 전극이나, 패드부가 연결되어, 그 기능을 원활하게 수행할 수 있어 바람직하다.
상기 하프톤 투과 패턴의 광투과율은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 20 내지 70%, 바람직하게는 30 내지 60%일 수 있으며, 상기 범위의 광투과율을 가지는 경우, 연결부를 전술한 두께 범위로 형성하기에 적합하다.
상기 터치 감지 전극의 형성 단계(S3)는 하프톤 마스크를 배치한 후, 노광, 현상 및 포스트 베이크 공정으로 수행될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 오버 코팅층 형성용 조성물이 도포된 기판에, 상기 하프톤 마스크를 통해 자외선을 조사한다(노광). 이 때, 노광부 전체에 균일하게 평행 광선이 조사되고, 또한 마스크와 기판의 정확한 위치 맞춤이 실시되도록, 마스크 얼라이너나 스테퍼 등의 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 자외선을 조사하면, 자외선이 조사된 부위의 경화가 이루어진다.
상기 자외선으로는 g선(파장: 436㎚), h선, i선(파장: 365㎚) 등을 사용할 수 있다. 자외선의 조사량은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있는 것이며, 본 발명은 이를 한정하지는 않는다.
경화가 종료된 후, 상기 기판을 현상액에 접촉시켜 비노광부를 용해시켜 현상하면 목적으로 하는 패턴을 얻을 수 있다.
상기 현상 방법은, 액첨가법, 디핑법, 스프레이법 등의 어느 것이어도 된다. 또한 현상시에 기판을 임의의 각도로 기울여도 된다.
상기 현상액은 통상 알칼리성 화합물과 계면 활성제를 함유하는 수용액이며, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 터치 감지 전극의 제조 방법은 상기 현상 단계 이 후, 포스트 베이크 공정을 수행하게 되는데, 상기 포스트 베이크 공정에서 오버 코팅층 형성용 조성물로 형성된 도막은 외곽부가 경사를 형성하면서 외곽 방향으로 다소간 퍼지게 되며, 이에 따라, 하부의 금속 나노 와이어를 완전하게 덮게 되므로, 연결부 외에는 금속 나노 와이어가 노출되지 않아 절연 특성을 확보할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 터치 감지 전극의 일 실시예에 따르면, 상기 연결부에 브릿지 전극 또는 패드부를 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 연결부에 금속 나노 와이어가 충분한 전도성을 구현할 수 있을 정도로 노출되어, 브릿지 전극이나, 패드부가 접합되어 그 기능을 원활하게 수행할 수 있게 한다.
또한, 상기 오버 코팅층의 상부에는 고분자 소재만이 포함되게 되므로, 절연층의 역할을 동시에 수행할 수 있게 하여, 전극의 단락을 발생시키지 않는다. 즉, 브릿지 전극의 연결시에 절연층의 적층 공정을 별도로 수행하지 않아 공정 효율이 매우 뛰어나다.
<터치 스크린 패널 및 화상표시 장치>
본 발명은 상기 필름 터치 센서를 구비하는 터치 스크린 패널에 관한 이며, 본 발명은 상기 터치 스크린 패널을 구비하는 화상표시장치에 관한 것이다. 본 발명의 터치 스크린 패널 및 화상표시장치는 상기 구성 외에 당 분야에 공지된 구성을 더 포함할 수 있다.
전술한 내용들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한 것으로서, 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.
10: 터치 감지 전극
100: 금속 나노 와이어 200: 오버 코팅층
300: 연결부 400: 브릿지 전극
500: 제1 패턴 600: 제2 패턴

Claims (18)

  1. 금속 나노 와이어 및 상기 금속 나노 와이어를 덮는 오버 코팅층을 포함하는 터치 감지 전극으로서,
    상기 터치 감지 전극의 말단은 금속 나노 와이어가 노출되는 연결부를 구비하는, 터치 감지 전극.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 연결부의 두께는 5 내지 50nm인, 터치 감지 전극.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 연결부를 제외한 터치 감지 전극의 두께는 100 내지 1000nm인, 터치 감지 전극.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 금속 나노 와이어는 길이가 10 내지 50㎛ 인, 터치 감지 전극.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 금속 나노 와이어는 직경이 20 내지 50nm인, 터치 감지 전극.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 금속 나노 와이어는 은, 금, 구리 및 납으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속으로 형성된 나노 와이어를 포함하는, 터치 감지 전극.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 오버 코팅층은 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하는 오버 코팅층 형성용 조성물로 형성되는, 터치 감지 전극.
  8. 금속 나노 와이어 분산액을 기판에 도포하는 단계;
    상기 분산액이 도포된 기판에 오버 코팅층 형성용 조성물을 도포하는 단계; 및
    상기 오버 코팅층 형성용 조성물이 도포된 기판에 하프톤 마스크를 사용하여 터치 감지 전극을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 터치 감지 전극 형성 단계에서, 하프톤 마스크의 하프톤 투과 패턴에 의해 터치 감지 전극의 말단에 연결부가 형성되는, 터치 감지 전극의 제조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 터치 감지 전극의 형성 단계는 하프톤 마스크를 배치한 후, 노광, 현상 및 포스트 베이크 공정으로 수행되는 것인, 터치 감지 전극의 제조 방법.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 연결부에는 금속 나노 와이어가 노출되는 것인, 터치 감지 전극의 제조 방법.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 연결부의 두께는 5 내지 50nm인, 터치 감지 전극의 제조 방법.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 연결부를 제외한 터치 감지 전극의 두께는 100 내지 1000nm인, 터치 감지 전극의 제조 방법.
  13. 청구항 8에 있어서, 상기 하프톤 마스크는 차단 패턴 및 하프톤 투과 패턴을 구비하며, 상기 하프톤 투과 패턴의 광투과율은 상기 차단 패턴의 투과율 보다 높은 것인, 터치 감지 전극의 제조 방법.
  14. 청구항 8에 있어서, 상기 하프톤 투과 패턴의 광투과율은 20 내지 70%인, 터치 감지 전극의 제조 방법.
  15. 청구항 8에 있어서, 상기 연결부에 브릿지 전극을 연결하는 단계를 더 포함하는, 터치 감지 전극의 제조 방법.
  16. 청구항 8에 있어서, 상기 연결부에 패드부를 연결하는 단계를 더 포함하는, 터치 감지 전극의 제조 방법.
  17. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 터치 감지 전극을 구비하는, 터치 스크린 패널.
  18. 청구항 17에 따른 터치 스크린 패널을 구비하는, 화상 표시 장치.
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