KR20180047487A - 도전층 구조물 및 이를 포함하는 터치 센서 - Google Patents

도전층 구조물 및 이를 포함하는 터치 센서 Download PDF

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KR20180047487A
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채승진
김상국
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명의 도전층 구조물은 기재층, 및 기재층 상에 형성되며 50 내지 300nm 범위의 결정립계(grain boundary) 사이즈를 갖는 도전층을 포함한다. 도전층 구조물로부터 충격 흡수력 및 전기적 특성이 향상된 치 센서가 제공된다.

Description

도전층 구조물 및 이를 포함하는 터치 센서{CONDUCTIVE LAYERED STRUCTURE AND TOUCH SENSOR INCLUDING THE SAME}
본 발명은 도전층 구조물 및 이를 포함하는 터치 센서에 관한 것이다. 보다 상세하게는 기재층 및 도전층을 포함하는 도전층 구조물, 및 이를 포함하는 터치 센서에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 분야에 대한 요구도 다양한 형태로 제시되고 있다. 예를 들면, 박형화, 경량화, 저소비 전력화 등의 특징을 지닌 여러 평판 표시 장치(Flat Panel Display device), 예를 들어, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device), 전계발광표시장치(Electro Luminescent Display device), 유기발광다이오드표시장치(Organic Light-Emitting Diode Display device) 등이 연구되고 있다.
한편, 상기 표시 장치 상에 부착되어 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치인 터치 패널(touch panel)이 디스플레이 장치와 결합되어 화상 표시 기능 및 정보 입력 기능이 함께 구현된 전자 기기들이 개발되고 있다.
또한, 상기 디스플레이 장치가 박형화되면서, 접거나 구부릴 수 있는 플렉시블(유연성) 특성 구현이 시도되고 있으며, 이에 따라 상기 터치 패널 역시 플렉시블 디스플레이 장치에 채용될 수 있도록 개발될 필요가 있다.
디스플레이 장치가 박형화될수록 외부 충격에 대해 각종 구조물들이 손상될 수 있으며, 예를 들면 상기 터치 패널에 포함된 도전 패턴들에 대해 크랙, 깨짐 현상이 초래될 수 있다.
따라서, 디스플레이 장치의 박형, 유연성 등의 특성은 유지하면서 상기 터치 패널과 같은 구조물들, 각종 도전 패턴들에 대한 내구성 향상이 필요하다.
예를 들면, 한국공개특허 제2014-0092366호에서와 같이 최근 다양한 화상 표시 장치에 터치 센서가 결합된 터치 스크린 패널이 개발되고 있으나, 상술한 바와 같이 기계적 내구성이 향상된 박형 터치 센서 또는 터치 패널의 요구가 지속되고 있다.
한국공개특허 제2014-0092366호
본 발명의 일 과제는 기계적 신뢰성 및 전기적 특성이 향상된 도전층 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 기계적 신뢰성 및 전기적 특성이 향상된 도전층 구조물을 포함하는 터치 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 기계적 신뢰성 및 전기적 특성이 향상된 터치 센서를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 기재층, 및 상기 기재층 상에 형성되며 50 내지 300nm 범위의 결정립계(grain boundary) 사이즈를 갖는 도전층을 포함하는, 도전층 구조물.
2. 위 1에 있어서, 상기 도전층은 투명 도전성 산화물을 포함하는, 도전층 구조물.
3. 위 2에 있어서, 상기 도전층은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO) 및 카드뮴주석산화물(CTO)로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 도전층 구조물.
4. 위 1에 있어서, 상기 도전층은 70 내지 200nm 범위의 결정립계 사이즈를 갖는, 도전층 구조물.
5. 위 1에 있어서, 상기 도전층과 접촉하는 상기 기재층의 표면은 4 내지 6.5nm 범위의 표면 거칠기를 갖는, 도전층 구조물.
6. 위 1에 있어서, 상기 도전층과 접촉하는 상기 기재층의 표면은 4.5 내지 5.5nm 범위의 표면 거칠기를 갖는, 도전층 구조물.
7. 위 1에 있어서, 상기 기재층은 광경화성 수지 조성물로부터 형성된, 도전층 구조물.
8. 위 7에 있어서, 상기 광경화성 수지 조성물은 무기 나노 입자를 더 포함하는, 도전층 구조물.
9. 기재층, 및 상기 기재층 상에 배열되며 50 내지 300nm 범위의 결정립계(grain boundary) 사이즈를 갖는 전극 패턴들을 포함하는, 터치 센서.
10. 위 9에 있어서, 상기 전극 패턴들과 접촉하는 상기 기재층의 표면은 4 내지 6.5nm 범위의 표면 거칠기를 갖는, 터치 센서.
11. 위 9에 있어서, 상기 전극 패턴들을 적어도 부분적으로 커버하는 절연층을 더 포함하는 터치 센서.
12. 위 11에 있어서, 상기 기재층의 굴절률은 상기 전극 패턴의 굴절률보다 작으며, 상기 절연층의 굴절률보다 큰, 터치 센서.
13. 위 11에 있어서, 상기 절연층 상에 배치되며 상기 전극 패턴들 중 일부를 서로 전기적으로 연결시키는 브릿지 전극을 더 포함하는, 터치 센서.
14. 위 9 내지 13 중 어느 한 항의 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따르면, 도전층의 결정립계 사이즈를 소정의 범위로 조절하여 외부 충격 흡수력 및 막의 기계적, 전기적 특성을 동시에 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 도전층이 형성되는 기재층의 표면 거칠기를 조절하여 상기 결정립계 사이즈를 원하는 범위로 조절할 수 있으며, 상기 도전층의 부착력을 향상시킬 수 있다.
상기 도전층은 터치 센서의 전극 패턴으로 적용되어 향상된 내충격성 및 감도를 갖는 터치 센서가 구현될 수 있다.
상기 터치 센서는 표시 패널과 결합되어 외부 충격에 대한 내구성이 향상된 화상 표시 장치가 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 도전층 구조물의 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3은 결정립계 사이즈가 소정의 범위를 벗어난 경우의 도전층 구조물을 나타내는 개략적인 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 평면도 및 단면도이다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 기재층 상에 형성된 도전층을 포함하고, 상기 도전층은 소정의 범위의 결정립계 사이즈 분포를 가지며, 충격 흡수 및 전기적 특성이 향상된 도전층 구조물이 제공된다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 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.
< 도전층 구조물>
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 도전층 구조물의 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 상기 도전층 구조물은 기재층(100), 및 기재층(100) 상에 형성된 도전층(110)을 포함할 수 있다.
기재층(100)은 도전층(110) 형성을 위한 지지층 또는 필름 타입 기재를 포괄하는 의미로 사용된다. 예를 들면, 기재층(100)은 투명성을 갖는 고분자 물질을 포함할 수 있다. 상기 고분자의 예로서, 환형올레핀중합체(COP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(PI), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 폴리에테르술폰(PES), 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC), 폴리카보네이트(PC), 환형올레핀공중합체(COC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 들 수 있다. 기재층(100)은 유리 기판, 무기 절연 물질을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기재층(100)은 광경화성 수지 조성물을 사용하여 형성될 수도 있다. 상기 광경화성 수지 조성물은 광경화성 화합물, 광 개시제 및 용제를 포함할 수 있다.
상기 광경화성 화합물은, 예를 들면 실록산 계열 화합물, 아크릴레이트 계열 화합물, (메타)아크릴로일기를 또는 비닐기를 갖는 화합물을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 실록산 계열 화합물의 예로서 폴리디메틸실록산(PDMS) 계열 화합물을 포함할 수 있다. 상기 아크릴레이트 계열 화합물의 예로서 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타(메타) 아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라(메타)아크릴레이트, 옥시에틸렌기를 포함하는 (메타)아크릴레이트, 에스테르 (메타)아크릴레이트, 에테르 (메타)아크릴레이트, 및 에폭시 (메타)아크릴레이트, 멜라민 (메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 (메타)아크릴로일기 또는 비닐기를 갖는 화합물의 예로서 (메타)아크릴산 에스테르, N-비닐 화합물, 비닐-치환 방향족화물, 비닐 에테르 및 비닐 에스테르 등을 들 수 있다.
상기 광개시제는 예를 들면, 가시광선, 자외선, X선 또는 전자선과 같은 활성 에너지선의 조사에 의해 이온, 루이스 산 또는 라디칼을 발생시켜 상기 광경화성 화합물의 중합 반응을 개시하는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 상기 광 개시제의 예로서 방향족 디아조늄염, 방향족 요오드늄염이나 방향족 술포늄염과 같은 오늄염, 아세트페논류 화합물, 벤조인류 화합물, 벤조페논류 화합물, 티옥산톤류 화합물 등을 들 수 있다.
상기 용제는 알코올계(메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 프로필렌글리콜 메톡시 알코올 등), 케톤계(메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤 등), 아세테이트계(메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필렌글리콜 메톡시 아세테이트 등), 셀로솔브계(메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 프로필 셀로솔브 등), 탄화수소계(노말 헥산, 노말 헵탄, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등) 등의 용매들이 사용될 수 있으며, 이들은 단독으로 혹은 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 광경화성 수지 조성물은 무기 나노입자를 더 포함할 수도 있다. 상기 무기 나노 입자의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, Al2O3, SiO2, ZnO, ZrO2, BaTiO3, TiO2, Ta2O5, Ti3O5, 인듐-주석-산화물(ITO), 인듐-아연-산화물(IZO), 안티몬-주석-산화물(ATO), ZnO-Al, Nb2O3, SnO, MgO 또는 이들의 조합을 포함하는 금속 산화물 계열일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 무기 나노 입자로서 Al2O3, SiO2 및/또는 ZrO2을 사용할 수 있다.
상기 광경화성 수지 조성물 또는 기재층(100)에 무기 나노 입자가 포함됨에 따라, 기재층(100)의 경도, 내마모성 등과 같은 기계적 특성이 향상될 수 있다. 또한, 상기 무기 나노 입자에 의해 기재층(100)의 굴절률이 증가하여, 후술하는 도전층(110)의 굴절률에 근접할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 도전층 구조물이 화상 표시 장치의 광학 필름 또는 터치 센서로 적용되는 경우, 투과도와 같은 광학 특성이 향상될 수 있다.
도전층(110)은 기재층(100)의 표면(100a) 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도전층(110)은 기재층(100) 표면(100a) 상에서 직접 증착 또는 성장되어 형성될 수 있다.
도전층(100)은 투명 도전성 산화물, 금속, 도전성 탄소 계열 물질 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 투명 도전성 산화물의 예로서 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합되어 사용할 수 있다. 상기 금속은 예를 들면, 은, 금, 알루미늄, 구리, 철, 니켈, 티타늄, 텔레늄, 크롬, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 도전성 탄소 계열 물질은 예를 들면, 그래핀 또는 카본나노튜브를 포함할 수 있다.
바람직한 실시예들에 따르면, 도전층(100)은 상기 투명 도전성 산화물을 포함하며, 일 실시예에 있어서 ITO를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 도전층(100)은 화학 기상 증착(CVD) 공정, 스퍼터링(sputtering) 공정, 물리 기상 증착(PVD) 공정 등과 같은 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
상기 스퍼터링 공정의 경우, 예를 들면 ITO와 같은 투명 도전성 산화물 및/또는 금속을 포함하는 타겟을 기재층(100) 상에 배치시키고 고주파 파워를 공급하여 기재층(100)의 표면(100a)로부터 도전성 물질을 성장 또는 퇴적시킬 수 있다.
예를 들면, 기재층(100)의 표면(100a)을 따라 도전 물질의 입자들이 부착되어 씨드막(seed layer)이 형성되고, 상기 씨드막으로부터 추가 입자들이 응집되어 성장하면서, 결정들(115)이 형성될 수 있다. 도전층(110)은 결정들(115)의 집합체로 형성될 수 있다.
도전층(110)에 포함된 각 결정(115)에 의해 결정립계(grain boundary)가 정의되며, 도 1에서 "G"로 표시된 바와 같이 결정립계 사이즈가 측정될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 도전층(110)의 결정립계 사이즈(G)는 약 50 내지 300 nm 범위일 수 있다. 도전층(110)의 결정립계 사이즈(G)가 약 50 nm 미만인 경우, 결정(115) 크기가 지나치게 감소하여, 결정들(115) 사이의 병합 또는 응집이 충분히 형성되지 않을 수 있다. 따라서, 도전층(110) 내에 보이드(void), 심(seam), 공극과 같은 결함이 초래될 수 있으며, 도전층(110)의 기계적 특성이 저하되고, 저항이 증가할 수 있다.
반면, 도전층(110)의 결정립계 사이즈(G)가 약 300nm를 초과하는 경우 각 결정(115)의 크기 또는 면적이 지나치게 증가하여 외부 충격에 노출되는 영역의 면적이 함께 증가할 수 있다. 따라서, 상기 외부 충격 흡수가 부족하여 도전층(110)이 손상될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 도전층(110)의 결정립계 사이즈(G)는 약 70 내지 200nm 이며, 보다 바람직하게는 약 70 내지 150nm일 수 있다. 이 경우 도전층(110) 막 결함 방지 및 충격 흡수 향상 성능이 보다 효과적으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 도전층(110)의 결정립계 사이즈(G)는 기재층(100) 표면(110a)의 표면 거칠기(Ra)에 의해 조절될 수 있다. 상기 표면 거칠기(Ra)는 약 4 내지 6.5 nm 범위 내일 수 있다. 또한, 기재층(100)에 상기 표면 거칠기 범위의 조도를 형성함으로써, 도전층(110)의 접착력이 향상되어, 외부 충격에 의한 박리, 탈착 현상을 방지할 수 있다.
기재층(100) 표면(110a)의 표면 거칠기 값이 약 4nm 미만인 경우, 도전층(110)의 결정립계 사이즈(G)가 지나치게 증가하여(예를 들면, 약 300nm 이상으로), 도전층(110)의 충격 흡수력이 약화될 수 있다. 기재층(100) 표면(110a)의 표면 거칠기 값이 약 6.5nm를 초과하는 경우, 도전층(110)의 결정립계 사이즈(G)가 지나치게 축소되어(예를 들면, 약 50nm 미만으로), 막 내 결함이 발생할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기재층(100)의 상기 표면 거칠기는 약 4.5 내지 5.5 nm 범위 내일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 기재층(100)의 표면(100a)에 조도를 형성하기 위해 연마 처리, 러빙 처리, 화학 처리(예를 들면, 산 용액)와 같은 표면 처리를 수행할 수도 있다.
도 2는 도전층의 결정립계 사이즈가 지나치게 증가할 경우 도전층 구조물의 형상을 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 기재층(100) 표면(100b)의 표면 거칠기가 지나치게 감소함에 따라(예를 들면, 약 4 nm 미만), 결정립계 사이즈(G)가 증가할 수 있다(예를 들면, 300nm를 초과).
이 경우, 외부 충격에 직접적으로 노출되는 도전층(120) 또는 각 결정(125)의 상면의 면적이 지나치게 증가하여 도전층(120)의 충격 흡수력이 저하될 수 있다.
도 3은 도전층의 결정립계 사이즈가 지나치게 감소될 경우의 도전층 구조물의 형상을 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 기재층(100) 표면(100c)의 표면 거칠기가 지나치게 증가함에 따라(예를 들면, 약 6.5 nm 초과), 결정립계 사이즈(G)가 감소할 수 있다(예를 들면, 50nm 미만).
이 경우, 도전층(130)을 형성하는 결정들(135)의 병합 또는 응집이 부족하여, 막 결함이 발생할 수 있다. 예를 들면, 도전층(130) 내에 공극(137)이 다수 포함되어 막 신뢰성이 약화되고, 저항이 커져 원하는 전기적 특성 구현이 곤란할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면 도전층(110)의 결정립계 사이즈를 조절함으로써, 도전층(110)의 바람직한 전기적 특성 및 막 품질, 막 신뢰성을 만족시키면서, 도전층 구조물에 가해지는 외부 충격에 대한 흡수력을 함께 향상시킬 수 있다.
또한, 기재층(100)의 표면 거칠기를 조절함으로써, 도전층(110)의 기재층(100)에 대한 접착력을 향상시키면서, 도전층(110)의 원하는 상기 결정립계 사이즈를 효과적으로 구현할 수 있다.
<터치 센서>
본 발명의 실시예들은 상술한 도전층 구조물을 포함하거나 상기 도전층 구조물로부터 제조된 터치 센서를 제공한다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다. 예를 들면, 상기 터치 센서는 도 1을 참조로 설명의 도전층 구조물로부터 형성된 터치 센서층 또는 터치 센서 필름을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 터치 센서는 분리층(200), 기재층(210), 전극 패턴(220) 및 절연층 (230)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 터치 센서는 절연층(230) 상에 적층된 점착층(240) 및 보호 필름(250)을 더 포함할 수도 있다.
분리층(200)은 고분자 유기막을 포함할 수 있으며, 비제한적인 예로서 폴리이미드(polyimide)계 고분자, 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol)계 고분자, 폴리아믹산(polyamic acid)계 고분자, 폴리아미드(polyamide)계 고분자, 폴리에틸렌(polyethylene)계 고분자, 폴리스티렌(polystylene)계 고분자, 폴리노보넨(polynorbornene)계 고분자, 페닐말레이미드 공중합체(phenylmaleimide copolymer)계 고분자, 폴리아조벤젠(polyazobenzene)계 고분자, 폴리페닐렌프탈아미드(polyphenylenephthalamide)계 고분자, 폴리에스테르(polyester)계 고분자, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)계 고분자, 폴리아릴레이트(polyarylate)계 고분자, 신나메이트(cinnamate)계 고분자, 쿠마린(coumarin)계 고분자, 프탈리미딘(phthalimidine)계 고분자, 칼콘(chalcone)계 고분자, 방향족 아세틸렌계 고분자 등의 고분자 재질을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 조합되어 사용할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 분리층(50)은 글래스 기판과 같은 캐리어 기판(도시되지 않음) 상에 형성되며, 상기 터치 센서 형성 후, 상기 캐리어 기판으로부터의 박리 공정을 촉진하기 위해 형성될 수 있다.
기재층(210)은 전극 패턴(220) 형성을 위한 지지층으로 제공되며, 전극 패턴(220)에 대한 보호층으로 기능할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기재층(210)은 도 1을 참조로 설명한 바와 같이, 광경화성 수지 조성물을 사용하여 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 기재층(210)은 무기 나노입자를 더 포함하는 광경화성 수지 조성물을 사용하여 형성될 수 있다.
기재층(210)은 실질적으로 상기 터치 센서의 광학 조절층으로 제공되며, 전극 패턴(220)과의 굴절률 정합을 통해 터치 센서의 광학 특성 또는 투과도를 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 무기 나노 입자에 의해 기재층(210)의 굴절률이 상승되어, 전극 패턴(220)의 굴절률과 보다 근접할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 기재층(210)의 굴절률은 전극 패턴(220)보다 작으며, 전극 패턴(220) 상에 형성된 절연층(230)보다 클 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전극 패턴(220)과 접촉하는 기재층(210) 상면의 표면 거칠기는 약 4 내지 6.5 nm, 바람직하게는 거칠기는 약 4.5 내지 5.5 nm 범위일 수 있다.
전극 패턴(220)은 도 1을 참조로 설명한 도전층(110)과 실질적으로 동일한 재질 및 구성을 가질 수 있다. 예를 들면, 기재층(210) 상에 도전층을 형성한 후, 상기 도전층을 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝하여 전극 패턴(220)을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전극 패턴(220)의 결정립계 사이즈는 약 50 내지 300nm, 바람직하게는 약 70 내지 200nm일 수 있다.
전극 패턴(220)은 투명 도전성 산화물을 포함하도록 형성될 수 있으며, 일 실시예에 있어서, ITO를 포함하도록 형성될 수 있다. 전극 패턴(220)은 복수의 센싱 전극들을 포함하며, 상기 센싱 전극들은 예를 들면, 터치 감지를 위해 서로 교차하게 배열되는 제1 센싱 전극들 및 제2 센싱 전극들을 포함할 수 있다.
예를 들면, 전극 패턴(220)의 결정립계 사이즈 및 기재층(210)의 표면 거칠기의 상호 작용에 의해 전극 패턴(220)의 기재층(210)에 대한 부착성이 향상되면서, 외부 충격에 대한 전극 패턴(220)의 내구성이 향상될 수 있다. 또한, 전극 패턴(220)의 저항 감소 없이 터치 센서에 있어서 원하는 전기적 특성을 구현할 수 있다.
절연층(230)은 기재층(210) 상에 형성되어, 전극 패턴(220)을 적어도 부분적으로 커버할 수 있다. 절연층(230)은 투명 절연 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 실리콘 산화물과 같은 무기 절연 물질, 또는 아크릴계 수지와 같은 투명 유기 물질을 사용하여 절연층(230)이 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 절연층(230)은 전극 패턴들(220)을 전체적으로 커버하는 오버코팅층을 포함할 수 있다.
보호 필름(250)은 점착층(240)을 통해 절연층(230) 상에 적층될 수 있다. 보호 필름(250)은 예를 들면, 셀룰로오스 에스테르(예: 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 및 니트로셀룰로오스), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리아릴레이트, 폴리에테르-이미드, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에테르 케톤, 폴리비닐알코올, 폴리염화비닐 계열의 투명 수지 필름을 포함할 수 있다. 상술한 재질은 단독으로 혹은 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
보호 필름(250)은 박형 터치 센서 필름을 제조하기 위해, 후속 공정에서 박리될 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 터치 센서는 편광 필름, 위상차 필름 등과 같은 광학 기능성 필름을 더 포함할 수도 있다.
도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 평면도 및 단면도이다. 구체적으로, 도 6은 도 5의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 터치 센서는 기재층(300) 상에 형성된 전극 패턴(310)을 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 기재층(300)은 도 1을 참조로 설명한 바와 같이, 광경화성 수지 조성물을 사용하여 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 기재층(300)은 무기 나노입자를 더 포함하는 광경화성 수지 조성물을 사용하여 형성될 수 있다.
기재층(300)은 실질적으로 상기 터치 센서의 광학 조절층으로 제공되며, 예를 들면, 상기 무기 나노 입자에 의해 기재층(300)의 굴절률이 상승되어, 전극 패턴(310)의 굴절률과 보다 근접할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 기재층(300)의 굴절률은 전극 패턴(310)보다 작으며, 전극 패턴(310) 상에 형성된 절연층(340)보다 클 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전극 패턴(310)과 접촉하는 기재층(300) 상면의 표면 거칠기는 약 4 내지 6.5 nm, 바람직하게는 거칠기는 약 4.5 내지 5.5 nm 범위일 수 있다.
전극 패턴(310)은 도 1을 참조로 설명한 도전층(110)과 실질적으로 동일한 재질 및 구성을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 전극 패턴(310)의 결정립계 사이즈는 약 50 내지 300nm, 바람직하게는 약 70 내지 200nm일 수 있다.
전극 패턴들(310)은 평면 상에서 서로 다른 방향으로 배열되는 센싱 전극들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 센싱 전극(320)(예를 들면, x 방향을 따라 배열) 및 제2 센싱 전극(330)(예를 들면, y 방향을 따라 배열)이 서로 교차하도록 배열될 수 있다.
제1 센싱 전극(320) 및 제2 센싱 전극(330)은 터치되는 지점의 X 좌표 및 Y 좌표에 대한 정보를 제공한다. 예를 들면, 사람의 손 또는 물체가 커버 윈도우 기판에 접촉되면, 제1 센싱 전극(320), 제2 센싱 전극(330) 및 위치 검출라인을 경유하여 구동회로 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 이후, 상기 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉 위치가 파악될 수 있다.
제2 센싱 전극들(330)은 각각 이격된 섬(island) 형상을 가질 수 있다. 한편, 제1 센싱 전극들(320)은 행 방향(예를 들면, x 방향)을 따라 연결부(320a)를 통해 서로 연결될 수 있다.
제1 센싱 전극(320) 및 제2 센싱 전극(330)이 서로 동일 레벨 상에 배치되는 경우, 제2 센싱 전극들(330)을 제1 센싱 전극(320)과 절연시키면서, 서로 연결시키기 위해 브릿지 전극(350)이 더 형성될 수 있다. 브릿지 전극(350)은 열 방향(예를 들면, y 방향)으로 서로 이웃하는 제2 센싱 전극들(330)을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 절연층(340)이 전극 패턴들(310)을 부분적으로 커버할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 절연층(340)은 제1 센싱 전극(320) 또는 연결부(320a)를 커버하며, 제2 센싱 전극들(330)을 부분적으로 커버할 수 있다. 예를 들면, 절연층(340)은 제2 센싱 전극(330)의 상면을 부분적으로 노출시키는 콘택 홀을 포함할 수 있다.
브릿지 전극(350)은 절연층(340) 상에 배치되어 이웃하는 한 쌍의 제2 센싱 전극들(330)을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들면, 브릿지 전극(350)은 절연층(340) 상에서 연결부(320a)와 서로 교차할 수 있다. 브릿지 전극(350)은 절연층(340) 내에 형성된 상기 콘택 홀들을 채울 수 있다.
브릿지 전극(350)은 전극 패턴들(310)과 실질적으로 동일하거나 유사한 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 브릿지 전극(350)은 복수의 금속층이 적층된 다층 구조로 형성될 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 센싱 전극(320) 및 제2 센싱 전극(330)은 서로 다른 레벨에 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 센싱 전극(320) 또는 제2 센싱 전극(330) 중 어느 하나는 절연층(340) 상에 형성될 수 있다. 이 경우 브릿지 전극(350)은 생략될 수도 있으며, 제1 센싱 전극(320) 및 제2 센싱 전극(330) 모두 연결부를 포함할 수 있다.
브릿지 전극(350) 및 절연층(340) 상에는 패시베이션 층(360)이 형성될 수 있다. 패시베이션 층(360)은 예를 들면, 실리콘 산화물과 같은 무기 산화물, 또는 유기 절연물질을 포함할 수 있다.
<화상 표시 장치>
본 발명의 실시예들은 상술한 터치 센서를 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.
예를 들면, 상기 터치 센서에 당분야에 공지된 구성이 부가되어 터치 스크린 패널이 제조될 수 있으며, 상기 터치 스크린 패널이 표시 패널과 결합되어 화상 표시 장치가 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상술한 터치 센서로부터 터치 센서 필름이 제조되어 화상 표시 장치에 적용될 수 있다.
상기 화상 표시 장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device)뿐만 아니라, 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device), 전계발광표시장치(Electro Luminescent Display device), 유기발광다이오드표시장치(Organic Light-Emitting Diode Display device) 등 각종 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 터치 센서는 플렉시블 디스플레이 장치의 터치 패턴 또는 터치 센서층으로 삽입되어 박형화된 고투명, 고유연성 가지면서, 외부 충격에 내성이 향상된 화상 표시 장치가 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 포함하는 실험예를 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.
실험예
실록산계 광경화성 화합물, 지르코니아 입자 및 용제로서 메틸에톤케톤을 포함하는 광경화성 조성물을 글래스 기판 상에 도포 및 경화하여 50nm 두께의 기재층을 형성하였다. 상기 기재층 상에 ITO를 포함하는 0.2㎛ 두께의 도전층을 형성하였다.
하기의 표 1에 기재된 바와 같이, 상기 기재층의 표면 거칠기 및 상기 도전층의 결정립계 사이즈를 변화시키면서 실시예 및 비교예에 따른 샘플들을 제조하였다.
상기 샘플들의 도전층 상에 130g 쇠구슬을 5cm 높이에서 낙하시켜, 도전층의 크랙 발생여부를 관찰하였다. 크랙 발생에 대한 평가 기준은 아래와 같다.
<크랙 발생 평가 기준>
○: 크랙 발생 없음
△: 2cm x 2cm 단위 면적당 5개 이하의 크랙 관찰
X: 2cm x 2cm 단위 면적당 6개 이상의 크랙 관찰
또한, 실시예 및 비교예들의 샘플들의 도전층 대해 각각 평균 면저항을 측정하였다. 평가 결과는 하기의 표 1에 나타낸다.
도전층 결정립계 사이즈(nm) 기재층
표면 거칠기(nm)		 크랙 평가 평균 면저항
(Ω/□)
실시예 1 70 5.5 ○ 96.3
실시예 2 190 4.6 ○ 84.2
실시예 3 53 6.3 ○ 118
실시예 4 260 4.1 △ 71.7
비교예 1 40 7 △ 215
비교예 2 330 3.5 X 62.6
비교예 3 600 2.5 X 42.4
표 1을 참조하면, 결정립계 사이즈 및 표면 거칠기가 소정의 범위 내(예를 들면, 결정립계 사이즈: 50 내지 300nm, 표면 거칠기: 4 내지 6.5nm)인 실시예들의 경우 전체적으로 비교예들에 비해 우수한 크랙 내성을 나타냈다.
비교예 2 및 비교예 3의 경우, 도전층 결정립계 사이즈가 300nm를 초과함에 따라 결정 크기가 증가하여 면저항은 낮아지나, 충격 흡수력이 지나치게 감소되어 다수의 크랙들이 발생되었다. 반면 비교예 1의 경우, 결정립계 사이즈가 지나치게 감소하면서 도전층 내 결함들이 발생됨에 따라 크랙들이 일부 생성되었으며, 면저항이 현저히 상승하였다.
실시예 3의 경우 실시예 1에 비해 결정립계 사이즈가 다소 감소함에 따라, 면저항이 증가하였다. 실시예 4의 경우 실시예 2에 비해 결정립계 사이즈가 다소 증가함에 따라, 쇠구슬 접촉 면적이 증가하여 일부 크랙이 관찰되었다.
100, 210: 기재층 100a, 100b, 100c: 표면
110, 120, 130: 도전층 115, 125, 135: 결정
200: 분리층 220, 310: 전극 패턴
230, 340: 절연층 240: 점착층
250: 보호 필름 320: 제1 센싱 전극
330: 제2 센싱 전극 350: 브릿지 전극
360:패시베이션층

Claims (14)

  1. 기재층; 및
    상기 기재층 상에 형성되며, 50 내지 300nm 범위의 결정립계(grain boundary) 사이즈를 갖는 도전층을 포함하는, 도전층 구조물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 도전층은 투명 도전성 산화물을 포함하는, 도전층 구조물.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 도전층은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO) 및 카드뮴주석산화물(CTO)로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 도전층 구조물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 도전층은 70 내지 200nm 범위의 결정립계 사이즈를 갖는, 도전층 구조물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 도전층과 접촉하는 상기 기재층의 표면은 4 내지 6.5nm 범위의 표면 거칠기를 갖는, 도전층 구조물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 도전층과 접촉하는 상기 기재층의 표면은 4.5 내지 5.5nm 범위의 표면 거칠기를 갖는, 도전층 구조물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 기재층은 광경화성 수지 조성물로부터 형성된, 도전층 구조물.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 광경화성 수지 조성물은 무기 나노 입자를 더 포함하는, 도전층 구조물.
  9. 기재층; 및
    상기 기재층 상에 배열되며, 50 내지 300nm 범위의 결정립계(grain boundary) 사이즈를 갖는 전극 패턴들을 포함하는, 터치 센서.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 전극 패턴들과 접촉하는 상기 기재층의 표면은 4 내지 6.5nm 범위의 표면 거칠기를 갖는, 터치 센서.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 전극 패턴들을 적어도 부분적으로 커버하는 절연층을 더 포함하는 터치 센서.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 기재층의 굴절률은 상기 전극 패턴의 굴절률보다 작으며, 상기 절연층의 굴절률보다 큰, 터치 센서.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 절연층 상에 배치되며 상기 전극 패턴들 중 일부를 서로 전기적으로 연결시키는 브릿지 전극을 더 포함하는, 터치 센서.
  14. 청구항 9 내지 13 중 어느 한 항의 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
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