KR20180052777A - 터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디를 제조하는 방법 및 시스템 - Google Patents

터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디를 제조하는 방법 및 시스템 Download PDF

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KR20180052777A
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Abstract

터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디를 제조하는 프로세스가 제공된다. 그 프로세스는 제 1 유전체막, 제 2 유전체막, 및 제 3 유전체막을 갖는 제 1 투명층 스택을 기판 위에 증착하는 단계를 포함한다. 제 1 유전체막 및 제 3 유전체막은 저 굴절율을 가지며, 제 2 유전체막은 고 굴절율을 갖는다. 그 프로세스는 제 1 투명층 스택 및 투명 전도성 막이 이 순서로 기판 위에 배치되도록 하는 방식으로 투명 전도성 막을 증착하는 단계를 더 포함한다. 제 1 유전체막, 제 2 유전체막, 제 3 유전체막, 또는 투명 전도성 막 중 적어도 하나는 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의해 증착된다. 이에 추가로, 터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디를 제조하는 증착 장치 및 터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디가 제공된다.

Description

터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디를 제조하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR MANUFACTURING A TRANSPARENT BODY FOR USE IN A TOUCH PANEL}
본 개시의 실시예들은 터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디를 제조하는 프로세스들 및 시스템들, 그리고 이들 프로세스들에 따라 제조된 투명 보디에 관한 것이다.
터치 패널들은, 디스플레이 영역 내의 터치를 검출하고 위치결정(locate)할 수 있는 전자 시각 디스플레이들의 특정 클래스이다. 일반적으로, 터치 패널들은, 스크린 위에 배치되고 터치를 감지하도록 구성된 투명 보디를 포함한다. 그러한 보디는 실질적으로 투명하여, 스크린에 의해 방출된 가시 스펙트럼에서의 광이 그 보디를 통하여 투과될 수 있다. 적어도 일부의 공지된 터치 패널들은, 기판 위에 형성된 배리어 및 투명 도체(이 순서로 형성됨)에 의해 구성된 투명 보디를 포함한다. 그러한 패널의 디스플레이 영역 상의 터치는 일반적으로, 투명 보디의 구역에서의 캐패시턴스의 측정가능한 변화를 결과로 발생시킨다. 캐패시턴스의 변화는 상이한 기술들을 이용하여 측정될 수 있어서, 터치의 위치가 결정될 수 있다.
터치 패널과 함께 사용하기 위한 투명 보디는 일부 특정 요건들을 적용받는다. 특히, 하나의 핵심 요건은, 투명 보디가 스크린 상의 다수의 접촉들 및 가혹한 조건들을 견디기에 충분히 안정적이어서 터치 스크린의 신뢰도가 시간에 걸쳐 손상되지 않는 것이다. 하지만, 강인한 것으로 고려되는 터치 스크린들에 포함된 적어도 일부의 공지된 투명 보디들은, 예를 들어, 투명 보디를 형성한 층들의 두께, 조성, 및 구조로 인해 그 투명 보디를 통한 광의 적절한 투과를 간섭한다. 더욱이, 그러한 안정적인 투명 보디를 고 품질로, 예를 들어 균일하고 결함없는 배리어를 갖도록 제조하는 것은 난제이다.
따라서, 보디가 가시 스펙트럼에서 광의 적절한 투과를 손상시키지 않고 기판 위에 안정적으로 형성되도록 하는 방식으로, 터치 패널에서 사용하기 위한 고품질의 투명 보디를 형성하는 프로세스 및 장치가 바람직하다.
일 양태에 있어서, 터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디를 제조하는 프로세스가 제공된다. 그 프로세스는 제 1 유전체막, 제 2 유전체막, 및 제 3 유전체막을 갖는 제 1 투명층 스택을 기판 위에 증착하는 단계를 포함한다. 제 1 유전체막 및 제 3 유전체막은 저 굴절율을 가지며, 제 2 유전체막은 고 굴절율을 갖는다. 그 프로세스는 제 1 투명층 스택 및 투명 전도성 막이 이 순서로 기판 위에 배치되도록 하는 방식으로 투명 전도성 막을 증착하는 단계를 더 포함한다. 제 1 유전체막, 제 2 유전체막, 제 3 유전체막, 또는 투명 전도성 막 중 적어도 하나는 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의해 증착된다.
다른 양태에 있어서, 터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디를 제조하는 증착 장치가 제공된다. 그 장치는, 제 1 투명층 스택을 기판 위에 증착하도록 구성된 제 1 증착 어셈블리로서, 제 1 투명층 스택은 제 1 유전체막, 제 2 유전체막, 및 제 3 유전체막을 포함하고, 제 1 유전체막 및 제 3 유전체막은 저 굴절율을 가지며 제 2 유전체막은 고 굴절율을 갖는, 상기 제 1 증착 어셈블리; 및 투명 전도성 막을 증착하도록 구성된 제 2 증착 어셈블리를 포함한다. 제 1 증착 어셈블리 및 제 2 증착 어셈블리는 제 1 투명층 스택 및 투명 전도성 막이 이 순서로 기판 위에 배치되도록 배열된다. 제 1 증착 어셈블리 또는 제 2 증착 어셈블리 중 적어도 하나는 회전가능한 타깃에 동작가능하게 커플링된 스퍼터링 시스템을 포함한다. 그 스퍼터링 시스템은 제 1 유전체막, 제 2 유전체막, 제 3 유전체막, 또는 투명 전도성 막 중 적어도 하나를 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의해 증착하도록 구성된다.
또 다른 양태에 따르면, 본 개시에 따른 프로세스에 의해 생성된 투명 보디가 제공된다. 그 투명 보디는, 기판 위의 제 1 투명층 스택으로서, 제 1 투명층 스택은 제 1 유전체막, 제 2 유전체막, 제 3 유전체막을 포함하는, 상기 제 1 투명층 스택, 및 투명 전도성 막을 포함한다. 제 1 투명층 스택 및 투명 전도성 막이 이 순서로 기판 위에 배치된다. 제 1 유전체막 및 제 3 유전체막은 저 굴절율을 가지며, 제 2 유전체막은 고 굴절율을 갖는다.
놀랍게도, 터치 패널에서 사용하기 위한 적어도 일부의 공지된 투명 보디들과 비교하여 부가적인 유전체막들을 갖고, 굴절율들의 특성 조합을 가지며, 막들 중 적어도 하나가 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의해 증착되는, 본 개시의 실시예들에 따라 증착된 유전체막들의 조합은, 광의 적절한 투과를 산출할 뿐아니라 시간에 걸친 안정적인 성능을 산출하는 고 품질의 투명 보디의 제조를 가능하게 한다.
본 발명의 추가적인 양태들, 이점들 및 특징들은 종속항들, 설명, 및 첨부 도면들로부터 명백하다.
실시예들은 또한, 개시된 프로세스들을 실행하고 설명된 프로세스 단계들을 수행하는 장치 부분들을 포함하는 장치들에 관한 것이다. 더욱이, 실시예들은 또한, 설명된 장치가 동작하거나 설명된 장치가 제조되는 방법들에 관한 것이다. 그 방법들은 장치의 기능들을 실행하거나 장치의 부분들을 제조하는 방법 단계들을 포함할 수 있다. 방법 단계들은 하드웨어 컴포넌트들, 펌웨어, 소프트웨어, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터, 이들의 임의의 조합, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다.
당업자에 대한 최상의 모드를 포함한 완전하고 가능한 개시가, 첨부 도면들에 대한 참조를 포함한 본 명세서의 나머지 부분에서 더 상세히 설명된다.
도 1은 본 명세서에서의 실시예들에 따른 터치 패널에서 사용하기 위한 예시적인 투명 보디의 개략도이다.
도 2는 본 명세서에서의 실시예들에 따른 터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디를 제조하는 예시적인 증착 장치의 개략도이다.
도 3은 본 명세서에서의 실시예들에 따른 터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디를 제조하는 또 다른 예시적인 증착 장치의 개략도이다.
도 4는 터치 패널에서 사용하기 위한 공지의 투명 보디의 반사율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 명세서에서의 실시예들에 따른 터치 패널에서 사용하기 위한 예시적인 투명 보디의 반사율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 반사율들을 직접 비교하는 그래프이다.
도 7은 도 4의 공지의 투명 보디의 구조를 갖는 투명 보디와, 도 5의 예시적인 투명 보디의 구조를 갖는 투명 보디의 b*값들을 나타낸 그래프를 도시한 것이다.
도 8은 도 5의 예시적인 투명 보디의 구조를 갖는 투명 보디의 b*값들을 나타낸 그래프를 도시한 것이다.
도 9는 본 명세서에서의 실시예들에 따라 제조된 투명 보디의 안정적인 성능을 입증하는 상이한 그래프들을 도시한 것이다.
도 10은 적합한 터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디를 제조하는 예시적인 프로세스를 나타낸 플로우 차트이다.
이제, 다양한 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 그 다양한 실시예들 중 하나 또는 그 초과의 예들이 도면들에 도시된다. 각각의 예는 설명에 의해 제공되며, 본 발명의 한정으로서 의도되지 않는다. 일 실시예의 엘리먼트들은 추가의 기재없이 다른 실시예들에서 유리하게 활용될 수 있다고 간주된다.
본 명세서에서 설명된 실시예들은 터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디를 제조하는 프로세스를 포함한다. 특히, 본 개시의 실시예들은 터치 패널에서 배리어를 구성하도록 구성된 제 1 투명 스택 및 터치 패널에서 투명 도체를 구성하도록 구성된 투명 전도성 막을 포함하는 투명 보디를 포함한다. 이에 의해, 본 명세서에서의 실시예들에 따른 투명 보디는 터치 패널에서 구현될 경우 터치 감지를 가능하게 한다.
본 명세서에서의 실시예들에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 투명층 스택(12)이 기판(14) 위에 증착된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "기판"은 비가요성 기판들 예를 들어 웨이퍼 또는 유리판, 및 웹 또는 호일과 같은 가요성 기판들 양자를 포괄할 것이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "투명한"은 특히, 상대적으로 낮은 산란으로 광을 투과하여 예를 들어 구조를 통해 투과된 광이 실질적으로 선명한 방식으로 보일 수 있는 구조의 능력을 포함할 것이다. 가요성 기판의 경우, 기판(14)은 그 기판 상에 형성된 하드코트(24)를 가지는 것이 전형적이다.
전형적인 실시예들에 따르면, 층 스택은 차례로 쌓여서(one atop another) (예를 들어, 증착에 의해) 형성된 다수의 막들에 의해 구성된다. 특히, 본 명세서에서의 실시예들은 복수의 유전체막들, 즉, 실질적으로 전기를 전도하지 않는 막들에 의해 구성될 수 있는 제 1 투명층 스택을 증착하는 단계를 포함한다. 특히, 제 1 투명층 스택(12)은, 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 제 1 유전체막(16), 제 2 유전체막(18), 및 제 3 유전체막(20)을 포함할 수 있다. 이에 의해, 제 1 투명층 스택은 터치 패널에서 사용하기 위한 배리어를 구성할 수 있다. 전형적인 실시예들에 따르면, 제 1 유전체막(16), 제 2 유전체막(18), 및 제 3 유전체막(20)은 이 순서로 차례로 쌓여서 증착된다.
본 명세서에서 설명된 실시예들에 따르면, 제 1 유전체막 및 제 3 유전체막은 저 굴절율을 가지며 제 2 유전체막은 고 굴절율을 가진다. 더 상세하게, 본 명세서에서의 실시예들에 따르면, 제 1 투명층 스택의 재료들은, 제 1 유전체막 및 제 3 유전체막이 저 굴절율을 갖고 제 2 유전체막이 고 굴절율을 갖도록 하는 방식으로 선택된다. 예를 들어, 제 1 유전체막 및 제 3 유전체막은 SiO2와 같은 실리콘 산화물로 이루어질 수 있으며, 제 2 유전체막은 TiO2와 같은 티탄 산화물 또는 Nb2O5와 같은 니오븀 산화물로 이루어질 수 있다.
더 상세하게, 본 명세서에서의 실시예들에 따르면, 제 1 유전체막 및 제 3 유전체막은 제 2 유전체막보다 더 낮은 굴절율을 가진다. 본 명세서에서의 실시예들에 따라 제조된 투명 보디의 제 1 투명층 스택은, 터치 패널에서 사용하기 위한 적어도 일부의 공지된 투명 보디들과 비교하는 경우의 부가적인 유전체막들 그리고 상이한 굴절율들을 갖는 막들의 특성 조합으로 인해, 투명 보디를 통한 광의 적절한 투과를 가능하게 하는 배리어를 제공한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 저 굴절율은 특정한 투명 보디로 하여금 그 특정 어플리케이션에 적합한 방식으로 광을 투과할 수 있게 하기에 충분히 낮은 굴절율이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 고 굴절율은 특정한 투명 보디로 하여금 그 특정 어플리케이션에 적합한 방식으로 광을 투과할 수 있게 하기에 충분히 높은 굴절율이다. 특정 실시예들에 따르면, 저 굴절율은 1.50보다 낮은 굴절율이다. 특정 실시예들에 따르면, 고 굴절율은 적어도 1.80의 굴절율이다. 일반적으로, 제 1 투명층 스택의 유전체막들의 굴절율들은, 본 개시의 실시예들에 따른 투명 보디를 통해 광이 투과되도록 하는 방식으로 선택된다. 예를 들어, 제 1 유전체막 및 제 3 유전체막은 1.50 미만, 또는 더 상세하게는 1.47, 또는 보다 더 상세하게는 1.45의 굴절율을 가질 수 있으며, 제 2 유전체막들은 적어도 1.80, 또는 더 상세하게는 2.10, 또는 보다 더 상세하게는 2.40의 굴절율을 가질 수 있다. 본 개시에 리스트된 굴절율의 값들은 515nm의 파장에서 녹색광의 굴절을 지칭한다.
본 명세서에서 설명된 실시예들에 따르면, 투명 보디(10)는, 인듐 주석 산화물(ITO), 특히, 결정질 ITO 또는 400 오옴/스퀘어(Ohm/square)의 시트 저항을 갖는 ITO와 같지만 이에 한정되지 않는 투명 전도성 막(22)을 포함한다. 전형적인 실시예들에 따르면, 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 제 1 투명층 스택(12) 및 투명 전도성 막(22)이 투명 보디를 형성하기 위해 이 순서로 기판(14) 위에 배치되도록 하는 방식으로 증착이 수행된다. 즉, 제 1 투명층 스택은 기판 위에 형성될 수 있고, 전도성 막은 그 제 1 투명층 스택 상에 형성된다.
도 1은 (예를 들어, 패터닝에 의해) 구조화된 투명 전도성 막(22)을 도시한 것이다. 본 명세서에서의 실시예들은 또한 비구조화된 (예를 들어, 비-패터닝된 또는 실질적으로 균일한 막) 투명 전도성 막(22)을 포함함을 유의해야 한다. 전형적인 실시예들에 있어서, 투명층 스택의 구조로 인해, 전도성 막은 보디를 통한 광의 최적의 투과를 침해(prejudice)하지 않는 것이 가능하게 된다. 특히, 본 명세서에서의 실시예들에 따른 투명층 스택은 전도성 막, 심지어 구조화된 전도성 막이 이하 더 논의되는 바와 같이 반사율 컬러의 뉴트럴리티(neutrality)에 영향을 주지 않음을 가능하게 한다.
전형적인 실시예들에 따르면, 하나 또는 그 초과의 회전가능한 타깃들의 스퍼터링에 의해 증착이 수행된다. 더 상세하게, 본 명세서에서의 실시예들에 따르면, 상기 언급된 막들 중 적어도 하나는 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의해 증착되어, 고 품질의 안정적인 투명 보디의 형성이 가능하게 된다. 예를 들어, 본 명세서에서의 실시예들에 따르면, 더 높은 균일도를 갖고 결함들 및 오염 입자들의 낮은 밀도를 갖는 막이 증착될 수 있다. 이에 의해, 광의 적절한 투과를 산출할 뿐 아니라 시간에 걸친 안정적인 성능을 산출하는 고 품질의 투명 보디의 제조가 가능하게 된다. 더욱이, 하나 또는 그 초과의 회전가능한 타깃들의 스퍼터링을 포함하는 제조 프로세스는 또한, 다른 증착 방법들과 비교할 때 더 높은 제조 레이트 및 더 낮은 수의 오염 입자들의 생성을 가능하게 할 수 있다.
특정 실시예들에 따르면, 투명 보디(10)의 제조는 투명 전도성 막(22)의 패터닝을 더 포함한다. 이에 의해, 투영 용량성 터치(projected capacitive touch)를 구현하는 터치 패널에 대한 투명 보디의 형성이 가능하게 된다.
하지만, 패터닝된 투명 전도성 막(22)은 터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디를 통한 광의 적절한 투과를 더 손상시킬 수 있다. 예를 들어, 터치 패널에서 사용하기 위한 적어도 일부의 공지된 투명 보디들은 2개의 층들, 즉, SiO2층(배리어 형성용) 및 투명 ITO층(투명 도체 형성용, 즉, 도전성 코팅)으로 코팅된다. 일부 경우들에서, 투명 ITO층은 에칭에 의해 부분적으로 제거된다. 이에 의해, 광학 특성들, 특히, 반사율 및 투과율은, 변경되지 않은 증착된 ITO층을 갖는 투명 보디와 비교하여 변경된다. 특히, SiO2/ITO층의 반사율/투과율은 SiO2층의 반사율/투과율과는 상이하다. 결과적인 콘트라스트/컬러 차이(예를 들어, 1976년에 국제조명위원회(CIE)에 의해 정의된 바와 같은 b*값)가 가시적일 수 있고 사용자를 성가시게 할 수 있다. 이 효과는 도 4에서 예시된다.
도 4는 터치 패널에서 사용하기 위한 공지된 투명 보디(416)의 반사율을 나타낸 그래프(418)를 도시한 것이다. 공지된 투명 보디(416)는 PET 기판(404), PET 기판(404) 상에 형성된 하드코트(406), 하드코트(406) 상에 형성된 실리콘 산화물 막(408), 및 실리콘 산화물 막(408) 상에 형성된 패터닝된 ITO막(410)을 포함한다. ITO막(410)은 15nm의 전형적인 두께, 및 400 오옴/스퀘어 시트 저항을 가질 수 있다. 실리콘 산화물 막(408)은 15nm의 전형적인 두께를 가질 수 있다. 도 4에는, 실리콘 산화물 막(408)에 대한 반사광(412) 및 패터닝된 ITO막(410)에 대한 반사광(414)이 더 도시되어 있다. 그래프(418)는 하드코팅된 PET막 상의 패터닝된 ITO 및 실리콘 산화물의 계산된 반사율을 도시한다. 특히, 그래프(418)는 (실리콘 산화물 막(408)에 대한 반사광(412)에 대응하는) 실리콘 산화물에 대한 반사율(400) 및 (패터닝된 ITO막(410)에 대한 반사광(414)에 대응하는) 실리콘 산화물 및 ITO에 대한 반사율(402)을 포함한다.
그래프(418)로부터, 660nm로부터 400nm 까지, 패터닝된 ITO막(410)에 대한 반사광(414)의 반사율의 증가가 존재함을 이해할 수 있고, 이는 실리콘 산화물 막(408)에 대한 반사광(412)의 실질적으로 뉴트럴(neutral)한 (즉, 일정한) 반사율과 비교하여 약간 "청색" 반사를 생성한다. 반사의 이러한 증가는 패터닝된 ITO막(410)의 투과율의 감소에 대응하여, ITO 패터닝된 구역들이 약간 황색 외형을 획득한다. 이에 반하여, 실리콘 산화물 막(408)의 반사율/투과율 컬러는 실질적으로 뉴트럴하다. 즉, 패터닝된 전도성 층은 "가시적"이게 된다. 하지만, 패터닝된 ITO막(410)과 실리콘 산화물 막(408) 간의 반사율/투과율의 이러한 차이를 최소화하는 것이 바람직할 것이다. 즉, 투명 보디의 안정성 및 품질을 손상시키지 않고 전도성 층이 비-가시적인 투명 보디를 설계하는 것이 바람직할 것이다.
유전체막들 중 적어도 하나가 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의해 증착되는 본 개시의 실시예들에 따라 증착된 유전체막들의 조합에 의해, 패터닝된 전도성 층을 포함한 경우에도 투명 보디의 컬러 뉴트럴리티가 가능하게 된다. 즉, 배리어에서 2개의 부가적인 층들을 사용하는 것은 전형적으로, 투명 전도성 막이 상단 층인 투명 보디의 영역들과 유전체막이 상단 층인 영역들 간의 콘트라스트의 현저한 감소를 가능하게 한다. 즉, 본 명세서에서의 실시예들에 따라 제조된 투명 보디는 콘트라스트/컬러 차이를 "비-가시적"이게 하는 것을 가능하게 한다.
도 5는 본 개시의 실시예들에 따른 투명 보디(516)의 실리콘 산화물에 대한 반사율(500)을 나타낸 그래프(518)를 도시한 것이다. 예시적인 투명 보디(516)는 PET 기판(504), PET 기판(504) 상에 형성된 하드코트(506), 하드코트(506) 상에 형성된 실리콘 산화물(예를 들어, SiO2) 막(508a), 실리콘 산화물 막(508a) 상에 형성된 티탄 산화물 또는 니오븀 산화물 (예를 들어, TiO2 또는 Nb2O5) 막(508b), 티탄 산화물 막(508b) 상에 형성된 실리콘 산화물(예를 들어, SiO2) 막(508c), 및 실리콘 산화물 막(508c) 상에 형성된 패터닝된 ITO막(510)을 포함한다(실리콘 산화물 막(508a)은 15nm의 두께를 갖고, 티탄 산화물 막(508b)은 15nm의 두께를 갖고, 실리콘 산화물 막(508c)은 40nm 내지 60nm의 두께를 갖고, 패터닝된 ITO막(510)은 15nm의 두께를 가짐).
도 5는 또한 패터닝된 ITO막(510)에 대한 반사광(514)을 도시한다. 즉, 그래프(518)는 SiO2-TiO2-SiO2-ITO 구조(ITO는 패터닝됨)로 이루어질 수 있는 층 스택과 비교하여 하드코팅된 PET 상에 SiO2-TiO2-SiO2 구조로 이루어질 수 있는 층 스택의 계산된 반사율을 도시한다. 특히, 그래프(518)는 (패터닝된 ITO막(510)이 없는 투명 보디(516)와 같은 투명 보디에 대한 반사광에 대응하는) 실리콘 산화물에 대한 반사율(500) 및 (패터닝된 ITO막(510)에 대한 반사광(514)에 대응하는) 실리콘 산화물 및 ITO에 대한 반사율(502)을 포함한다.
그래프(518)로부터, 반사율 곡선들이 거의 동일하여 전도성 막의 에칭된 부분과 비-에칭된 부분 간의 시각적 차이가 실질적으로 존재하지 않음을 이해할 수 있다. 즉, 통합된 전도성 층, 이 경우 ITO를 갖는 투명 보디의 반사율은 (예를 들어, 에칭 프로세스에 의해 부분적으로 제거된) 패터닝된 전도성 층을 갖는 투명 보디의 반사율과 거의 동일하다. 투과율(도시 안함)은 대응하는 거동을 입증한다. 도 4에서의 SiO2-ITO 구조와 같은 터치 패널들에 대한 적어도 일부의 공지된 투명 보디들의 반사율에 반하여, 투명 보디(516)의 반사/투과 컬러가 실질적으로 뉴트럴하다(즉, b*값이 거의 0이다). 놀랍게도, 그래프(518)는 터치 패널에서 사용하기 위한 적어도 일부의 공지된 투명 보디들에 대한, 2개의 부가적인 막들을 갖는 투명 보디의 약간 증가된 투과율을 입증함을 유의해야 한다.
도 6은 도 4로부터의 실리콘 산화물 및 ITO에 대한 반사율(402)과 도 5로부터의 실리콘 산화물 및 ITO에 대한 반사율(502)을 직접 비교하는 그래프(618)를 도시한 것이다. 이 도면으로부터, "2층" 시스템과 비교하여, 본 명세서에서의 실시예들에 따른 "4층" 시스템은 투명 보디에 대한 반사가 가시 스펙트럼의 청색 구역에서 증가되지 않는 것을 가능하게 한다는 것이 더 이해될 수 있다. 즉, 본 명세서에서의 실시예들에 따라 제조된 투명 보디가 전형적으로 개선된 컬러 뉴트럴리티를 가능하게 한다.
특정 실시예들에 따르면, 제 1 투명층 스택 및 투명 전도성 막은, 제조된 투명 보디에 대한 b*값이 1.5 미만, 또는 특히 1, 또는 더 상세하게는 0.7, 또는 보다 더 상세하게는 0.2이도록 하는 방식으로 증착된다. 특히, 본 명세서에서의 실시예들에 따르면, 오로지 제 1 투명층 스택 및 투명 전도성 막에 의해 형성되고 실질적인 투명 기판 위에 배치된 구조에 대한 b*값이 이들 값들을 채택할 수 있다.
특정 실시예들에 따르면, 제 1 투명층 스택에 포함된 막들 및 투명 전도성 막의 두께 및/또는 굴절율들은, 제조된 투명 보디에 대한 b*값이 1.5 미만, 또는 특히 1, 또는 더 상세하게는 0.7, 또는 보다 더 상세하게는 0.2이도록 하는 방식으로 선택될 수 있다. 예시적인 투명 보디에 있어서의 막들에 대한 두께값들은 이하 논의된다. 특히, 투명 전도성 막의 상이한 두께 또는 조성에 대해, 특정 b*값을 달성하기 위해 투명 보디에 있어서의 다른 막들의 두께를 대응하여 적응시키는 것이 필요할 수 있음을 유의해야 한다.
도 7은 패터닝된 ITO막(410) 및 패터닝된 ITO막(510)의 상이한 두께들에 대해, 도 4의 공지된 투명 보디와 유사한 구조를 갖는 투명 보디의 b*값들(704)을 나타내고(그래프(700)), 도 5의 예시적인 투명 보디와 유사한 구조를 갖는 투명 보디의 b*값(706)을 나타내는(그래프(702)) 2개의 그래프들(700, 702)을 도시한 것이다. 도 7로부터, 도 4의 공지된 "2층" 투명 보디(416)의 컬러는 대략 -4.5 의 계산된 b*값(반사율)을 가짐을 인식할 수 있다. 이에 반하여, 본 명세서에서의 실시예들에 따라 증착된 예시적인 투명 보디(516)는 제로에 근접한 b*값을 가진다.
부가적으로, 그래프(700)와 그래프(702) 간의 비교는, 본 명세서에서의 실시예들에 따라 증착된 투명 보디가 적어도 일부의 공지된 투명 보디들의 "2층" 구조와 비교하여 전도성 막(이 예에 있어서, 패터닝된 ITO막(510))의 두께에서의 변동에 대한 b*값의 현저하게 감소된 민감도를 가능하게 함을 나타낸다. 따라서, 본 명세서에서의 실시예들에 따라 증착된 투명 보디는, 특히, 전도성 층의 두께와 같은 제조 파라미터들의 가능한 변동들로 인해, b*값과 같은 보디의 광학 특성들의 더 우수한 제어를 가능하게 한다.
도 8은 도 5의 예시적인 투명 보디의 구조를 갖는 투명 보디의 b*값들(802)을 나타낸 그래프(800)를 도시한 것이다. 그래프(800)로부터, 예시적인 투명 보디(516), 즉, 15nm의 ITO층 두께를 갖는 본 명세서에서의 실시예들에 따라 증착된 투명 보디는 그 위에 전도성 막을 갖든 전도성 막을 갖지 않든 실질적으로 뉴트럴한 반사율을 가짐을 더 이해할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서의 실시예들의 적어도 일부에 따라 증착된 투명 보디는, 제조된 막들의 안정성을 손상시키지 않고 실질적으로 뉴트럴한 반사율 컬러를 갖는, 터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디의 제조를 가능하게 한다.
본 개시의 실시예들은, 도 9에 의해 입증되는 바와 같이, 광의 적절한 투과를 산출할 뿐 아니라 시간에 걸친 안정적인 성능을 산출하는 제조 프로세스를 제공한다. 특히, 도 9는 본 명세서에서의 실시예들에 따라 제조된 투명 보디의 안정적인 성능을 입증하는 2개의 그래프들(900, 902)을 도시한 것이다.
그래프(900)는 기후 테스트 이전의 본 명세서에서의 실시예들에 따른 투명 보디의 부분을 형성하는 ITO막의 저항(R)과 기후 테스트 이후의 ITO막의 저항(R0) 간의 비율(R/R0)의 변동을 도시한 것이다. 그래프(900)로부터, 본 명세서에서의 실시예들에 따라 제조된 투명 보디는 열악한 기후 조건들 하에서도 시간에 걸친 전도성 막의 안정적인 저항을 가능하게 함을 이해할 수 있다. 그래프(902)는 기후 테스트 동안의 시간에 따른 b*값들의 변동을 도시한 것이다. 그래프(902)로부터, 본 명세서에서의 실시예들에 따라 제조된 투명 보디는 열악한 기후 조건들 하에서도 시간에 걸친 안정적인 b*값을 가능하게 함을 이해할 수 있다.
따라서, 본 명세서에서의 실시예들에 따라 제조된 투명 보디는 열악한 조건들 하에서도 터치 패널의 적절하고 안정적인 광학 성능을 가능하게 한다.
도 2는 본 명세서에서의 실시예들에 따른 터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디를 제조하는 증착 장치(100)의 일 예를 개략적으로 나타낸 것이다. 예시적인 장치는 기판(14) 위에 제 1 투명층 스택(12)을 증착하도록 구성된 제 1 증착 어셈블리(102)를 포함하고, 제 1 투명층 스택(12)은 제 1 유전체막(16), 제 2 유전체막(18) 및 제 3 유전체막(20)을 포함한다. 전형적인 실시예들에 따르면, 층 스택(12)의 각각의 막은 개별 증착 챔버에서 증착된다. 특히, 예시적인 증착 장치(100)는 제 1 유전체막(16)을 증착하도록 구성된 제 1 유전체막 증착 챔버(106), 제 2 유전체막(18)을 증착하도록 구성된 제 2 유전체막 증착 챔버(108), 및 제 3 유전체막(20)을 증착하도록 구성된 제 3 유전체막 증착 챔버(110)를 포함한다. 예시적인 증착 장치(100)는 또한 투명 전도성 막(22)을 증착하도록 구성된 제 2 증착 어셈블리(104)를 포함한다. 특히, 예시적인 증착 장치(100)는 투명 전도성 막(22)을 증착하도록 구성된 전도성 막 증착 챔버(112)를 포함한다.
본 명세서에서의 실시예들에 따르면, 제 1 증착 어셈블리(102) 및 제 2 증착 어셈블리(104)는, 제 1 투명층 스택(12) 및 투명 전도성 막(22)이 이 순서로 기판(14) 위에 배치되도록 배열된다. 예시적인 실시예에 있어서, 기판(14)은, 증착 방향(140)으로 증착 경로를 따라 컨베이어 시스템(도시 안함)에 의해 챔버를 통해 전달된다. 예시적인 실시예에 있어서, 제 1 증착 어셈블리(102)는 제 2 증착 어셈블리(104)에 대해 업스트림에 배열되어, 투명 전도성 막(22)이 제 1 투명층 스택(12) 위에 증착된다.
전형적인 실시예들에 따르면, 증착 장치(100)는 저 굴절율을 갖는 제 1 및 제 3 유전체막들, 그리고 고 굴절율을 갖는 제 2 유전체막을 증착하도록 구성된다. 예를 들어, 제 1 유전체막 증착 챔버(106) 및 제 3 유전체막 증착 챔버(110)는 실리콘 산화물을 증착하도록 구성될 수 있고, 제 2 유전체막 증착 챔버(108)는, 티탄 산화물 또는 니오븀 산화물과 같지만 이에 한정되지 않는 금속 산화물 또는 금속 질화물을 증착하도록 구성될 수 있다.
전형적인 실시예들에 따르면, 제 1 증착 어셈블리(102)는 제 1 유전체막(16), 제 2 유전체막(18), 및 제 3 유전체막(20)을 이 순서로 기판 위에 증착하도록 구성된다. 예시적인 실시예에 있어서, 제 1 유전체막 증착 챔버(106), 제 2 유전체막 증착 챔버(108), 및 제 3 유전체막 증착 챔버(110)는 증착 경로를 따라 이 순서로 배치되어, 제 1 유전체막(16), 제 2 유전체막(18), 및 제 3 유전체막(20)이 이 순서로 그리고 특히 차례로 쌓여서 기판(14) 위에 증착된다.
증착 챔버들은, 증착 장치(100)로 하여금 본 개시의 실시예들에 따른 투명 보디를 증착할 수 있게 하는 임의의 적절한 구조, 구성, 배열, 및/또는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 증착 챔버들은 코팅 소스들, 전력 소스들, 개별 압력 제어부들, 증착 제어 시스템들, 및 온도 제어부를 포함하는 적절한 증착 시스템들을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 전형적인 실시예들에 따르면, 챔버들에는 개별 가스 공급부들이 제공된다. 챔버들은 전형적으로, 양호한 가스 분리를 제공하기 위해 서로 분리된다. 예를 들어, 증착 챔버들은, 다른 챔버들로부터 특정 챔버로 팽창(expand)하는 가스들 대 특정 챔버에 직접 공급되는 가스의 비율이 적어도 1 대 100이도록 하는 방식으로 서로 분리될 수 있다. 본 명세서에서의 실시예들에 따른 증착 장치(100)는 증착 챔버들의 수에 한정되지 않는다. 예를 들어, 증착 장치(100)는 3개, 6개, 또는 12개의 증착 챔버들을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
전형적인 실시예들에 따르면, 증착 장치(100)의 막 증착 챔버들 중 임의의 것이 마그네트론 스퍼터링과 같은 스퍼터링에 의해 증착을 수행하도록 구성될 수 있다. 특히, 제 1 증착 어셈블리(102)는 마그네트론 스퍼터링에 의해 제 1 투명층 스택(12)을 증착하도록 구성될 수 있고/있거나 제 2 증착 어셈블리(104)는 마그네트론 스퍼터링에 의한 증착을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "마그네트론 스퍼터링"은 자석 어셈블리, 즉, 자계를 생성할 수 있는 유닛을 사용하여 수행되는 스퍼터링을 지칭한다. 전형적으로, 그러한 자석 어셈블리는 영구 자석으로 이루어진다. 이러한 영구 자석은 전형적으로, 회전가능한 타깃 표면 아래에서 생성되는 생성된 자계 내에 자유 전자들이 트래핑되도록 하는 방식으로, 평면의 타깃에 커플링되거나 또는 회전가능한 타깃 내에 배열된다. 그러한 자석 어셈블리는 또한 평면의 캐소드에 커플링되게 배열될 수 있다.
마그네트론 스퍼터링은 또한, TwinMag™ 캐소드 어셈블리와 같지만 이에 한정되지 않는 더블 마그네트론 캐소드에 의해 실현될 수 있다. 전형적인 실시예들에 따르면, 증착 챔버에 있어서의 캐소드들은 교체가능할 수 있다. 이에 의해, 특정 제조 요건들에 대해 장치를 최적화하는 것을 가능하게 하는 장치의 모듈식 설계가 제공된다. 전형적인 실시예들에 따르면, 스퍼터링 증착을 위한 챔버에 있어서의 캐소드들의 수가 증착 장치의 최적 생산성을 최적화하기 위해 선택된다.
특정 실시예들에 따르면, 챔버들 중 하나 또는 그 일부가 마그네트론 어셈블리 없이 스퍼터링을 수행하도록 구성될 수 있다. 특히, 챔버들 중 하나 또는 그 일부는, 화학 기상 증착 또는 펄스형 레이저 증착과 같지만 이에 한정되지 않는 다른 방법들에 의해 증착을 수행하도록 구성될 수 있다.
전형적인 실시예들에 따르면, 제 1 증착 어셈블리(102) 또는 제 2 증착 어셈블리(104) 중 적어도 하나는 회전가능한 타깃에 동작가능하게 커플링된 스퍼터링 시스템을 포함한다. 이들 실시예들에 따르면, 스퍼터링 시스템은 제 1 유전체막(16), 제 2 유전체막(18), 제 3 유전체막(20), 또는 투명 전도성 막(22) 중 적어도 하나를 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의해 증착하도록 구성된다. 특정 실시예에 따르면, 제 2 증착 어셈블리(104)는 투명 전도성 막(22)을 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의해 증착하기 위해 회전가능한 타깃에 동작가능하게 커플링된 스퍼터링 시스템(127)을 포함한다.
특정 실시예들에 따르면, 적어도 제 1 증착 어셈블리(102)는 제 1 유전체막(16), 제 2 유전체막(18), 또는 제 3 유전체막(20) 중 적어도 하나의 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의한 증착을 위해 회전가능한 타깃에 동작가능하게 커플링된 스퍼터링 시스템을 포함한다. 특정 실시예들에 따르면, 적어도 제 1 증착 어셈블리(102)는 적어도 제 1 유전체막(16) 및 제 2 유전체막(18)의 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의한 증착을 위해 회전가능한 타깃에 동작가능하게 커플링된 스퍼터링 시스템을 포함한다. 특정 실시예들에 따르면, 제 1 증착 어셈블리(102) 및 제 2 증착 어셈블리(104)는 제 1 유전체막(16), 제 2 유전체막(18), 제 3 유전체막(20), 및 투명 전도성 막(22)의 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의한 증착을 위해 회전가능한 타깃에 동작가능하게 커플링된 스퍼터링 시스템을 포함한다.
특정 실시예들에 따르면, 제 1 증착 어셈블리(102) 및 제 2 증착 어셈블리(104)는, 제 1 유전체막(16), 제 2 유전체막(18), 제 3 유전체막(20), 및 투명 전도성 막(22)이 타깃들의 스퍼터링에 의해 증착될 수 있도록 하는 방식으로 구성된 복수의 타깃들을 포함하며, 그 타깃들 중 하나, 그 일부 또는 그 모두가 회전가능할 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 증착 장치(100)의 증착 챔버들 각각은 스퍼터링 시스템을 포함한다. 특히, 제 1 유전체막 증착 챔버(106)에는 스퍼터링 시스템(120)이 제공되고, 제 2 유전체막 증착 챔버(108)에는 스퍼터링 시스템(123)이 제공되고, 제 3 유전체막 증착 챔버(110)에는 스퍼터링 시스템(125)이 제공되고, 전도성 막 증착 챔버(112)에는 스퍼터링 시스템(127)이 제공된다.
특히, 특정 실시예들에 따르면, 증착 장치(100)에 있어서의 증착 시스템들 각각은 각각의 막의 증착을 위해 각각의 회전가능한 타깃에 동작가능하게 커플링된다. 예시적인 실시예에 있어서, 스퍼터링 시스템(120)은 타깃(122)(이는 예를 들어, 회전가능한 타깃일 수 있거나 평면의 캐소드에 대해 적응될 수 있음)에 동작가능하게 커플링되고, 스퍼터링 시스템(123)은 타깃(124)(이는 예를 들어, 회전가능한 타깃일 수 있거나 평면의 캐소드에 대해 적응될 수 있음)에 동작가능하게 커플링되고, 스퍼터링 시스템(125)은 회전가능한 타깃(126)(이는 대안적으로 예를 들어 평면의 캐소드에 대해 적응될 수 있음)에 동작가능하게 커플링되고, 스퍼터링 시스템(127)은 타깃(128)(이는 예를 들어, 회전가능한 타깃일 수 있거나 평면의 캐소드에 대해 적응될 수 있음)에 동작가능하게 커플링된다. 전형적인 실시예들에 따르면, 회전가능한 타깃은 기판(14) 위에 막을 증착하기 위해 적절히 배열된 하나 또는 그 초과의 원통형 타깃들에 의해 형성된다.
전형적인 실시예들에 따르면, 스퍼터링은 직접 스퍼터링에 의해 수행될 수 있다. 직접 스퍼터링에 의한다는 것은 반응된 형태로 증착될 재료를 포함하는 타깃을 스퍼터링하는 것을 포함하는 프로세스를 의미한다. 예를 들어, 스퍼터링은 기판 위의 실리콘 산화물의 증착을 위해 실리콘 산화물을 포함하는 타깃을 스퍼터링하는 것을 포함할 수 있다. 직접 스퍼터링은, 반응성 컴포넌트 가스가 더 이상 요구되지 않기 때문에, 증착 시스템들의 덜 복잡한 구성을 가능하게 한다. 대안적으로, 스퍼터링은, 반응성 스퍼터링과 같지만 이에 한정되지 않는 다른 스퍼터링 방법들에 의해 수행될 수 있다.
특정 실시예들에 따르면, 제 1 증착 어셈블리(102)는 유전체 재료의 직접 스퍼터링에 의해 제 3 유전체막(20)을 증착하도록 구성된다. 특정 실시예에 따르면, 제 1 증착 어셈블리(102)는, 타깃이 니오븀 산화물을 포함하는 회전가능한 타깃, 예를 들어, 회전가능한 타깃(126)을 포함하고, 제 1 증착 어셈블리(102)는 (Nb2O5와 같은) 니오븀 산화물을 포함하는 회전가능한 타깃의 직접 스퍼터링에 의해 제 3 유전체막(20)을 증착하도록 구성된다. 제 3 유전체막(20)의 그러한 증착은 본 명세서에서의 실시예들에 따른 투명 보디의 제조에 있어서 특히 양호한 결과들을 산출하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 제 3 유전체막 증착 챔버(110)는, 이 경우에 니오븀 산화물인 스퍼터링된 재료의 증착을 위해 비활성 가스 분위기를 제공할 수 있다.
전형적인 실시예들에 따르면, 증착 장치(100)는 투명 전도성 막(22) 또는 제 1 투명층 스택(12)의 부분을 형성하는 막들 중 적어도 하나의 광학 특성들을 증착 동안 측정하도록 구성된 측정 시스템(138)을 포함한다. 예를 들어, 증착 장치(100)는 막들의 증착 동안 인라인 광학 분광광도 측정을 구현할 수 있다. 이에 의해, 증착 프로세스의 온라인 모니터링이 가능케 된다.
증착 장치(100)는 투명 전도성 막 또는 제 1 투명층 스택(12) 중 적어도 하나의 부분을 형성하는 막들 중 적어도 하나의 증착의 폐루프 제어를 위해 측정 시스템(138)에 동작가능하게 커플링된 제어 시스템(142)을 포함할 수 있다. 이에 의해, 각각의 층의 증착이 개별적으로 제어될 수 있어서, 막 두께, 조성 또는 광학 특성들이 높은 정밀도로 제어될 수 있다. 막 특성들의 개별적인 제어는 최적화된 광 투과율을 갖는 안정적인 투명 보디의 형성을 가능하게 한다.
전형적인 실시예들에 따르면, 증착 장치(100)는, 증착 경로의 상이한 영역들에서 온도를 제어하는 온도 제어 시스템(도시 안함), 및 전처리 모듈 또는 후처리 모듈과 같은 증착 장치(100)의 다른 모듈들을 포함한다. 더욱이, 특정 실시예들에 따르면, 그러한 온도 제어 시스템은 증착 챔버에서 기판(14)의 온도를 개별적으로 제어할 수 있다.
도 2의 예시적인 실시예는 또한 증착 전에 기판(14)의 전처리를 수행하는 전처리 챔버(136)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전처리 챔버(136)는 (기판 속도에 의존하여) 1kW 내지 3kW의 전력으로 기판(14)의 DC 및/또는 MF 전처리를 수행하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 전처리 챔버(136)는 아르곤 및/또는 산소 분위기에서 기판(14)의 전처리를 수행하도록 구성될 수 있어서, 예를 들어, 산소 리치(rich) 전처리가 수행될 수 있다.
특정 실시예들에 따르면, 증착 장치(100)는 투명 보디(10)의 패터닝을 수행하는 패터닝 챔버(114)를 포함할 수 있다. 특히, 패터닝 챔버(114)는 투명 전도성 막(22)의 패터닝, 예를 들어 그 에칭에 의한 패터닝을 위한 스퍼터링 시스템(130)을 포함할 수 있다. 이에 의해, 투명 보디(10)는 투영 용량성 터치를 구현하는 터치 패널에 적합하도록 제조될 수 있다. 전형적인 실시예들에 있어서, 패터닝 챔버(114)는, 전극들의 그리드 패턴이 기판(14) 위에 형성되도록 투명 전도성 막(22)의 패터닝(예를 들어, 에칭)에 의해 X-Y 그리드를 형성하도록 구성될 수 있다. 이 경우들에서, 본 명세서에서의 실시예들에 따른 투명 보디(10)는, 상기 논의된 바와 같이, 패터닝된 전도성 층으로 인한 디스플레이 영역에 걸친 반사율의 변동의 보상이 투명 보디의 안정성 및 품질을 손상시키지 않고 가능하게 되기 때문에 특히 유리하다.
전형적인 실시예들에 따르면, 기판(14)은 하드코팅된 PET 호일과 같은 가요성 기판으로 이루어지고, 증착 장치(100)는, 증착 이전의 기판(14)의 언와인딩 그리고 본 명세서에서의 실시예들에 따른 투명 보디의 형성 이후의 기판(14)의 와인딩을 위해, 언와인드 롤러(132) 및 리와인드 롤러(134)를 포함할 수 있다. 증착 장치(100)는 상이한 프로세싱 챔버들을 통하는 기판(14)의 평행이동을 위한 롤러 시스템(도시 안함)을 포함할 수 있다. 특히, 본 명세서에서의 실시예들에 따른 증착 장치는 플라스틱 막 상의 롤-투-롤 증착을 위한 스퍼터 롤 코터로서 구성될 수 있다.
도면들의 다음의 설명 내에서, 동일한 참조부호들은 유사한 컴포넌트들을 지칭한다. 일반적으로, 개별 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 도 3은 본 명세서에서의 실시예들에 따른 터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디를 제조하는 예시적인 증착 장치(300)를 도시한 것이다. 예시적인 증착 장치(300)는, 언와인딩 모듈(302), 와인딩 모듈(304), 및 이들 사이에 배치된 프로세스 모듈(308)을 포함한 롤-투-롤 시스템으로서 구성된다. 프로세스 모듈(308)은, 도 2에 관하여 논의된 것들과 유사하지만 프로세싱 드럼(306) 주위에 방사상으로 배치되는 제 1 유전체막 증착 챔버(106), 제 2 유전체막 증착 챔버(108), 제 3 유전체막 증착 챔버(110) 및 전도성 막 증착 챔버(112)를 포함한다.
프로세스 모듈(308)은, 기판(14)을 프로세싱 드럼(306)으로 적절히 제공하고 프로세싱된 기판(14')을 프로세스 모듈(308)로부터 와인딩 모듈(304)로 제공하는 것을 가능케 하는 보조 롤러들(310, 312)을 더 포함할 수 있다. 증착 장치(300)는 어플라이드 머티리얼즈사에 의해 제조되고 본 개시의 실시예들에 따른 투명 보디를 제조하도록 적응된 SmartWeb™일 수 있다. 본 명세서에서의 실시예들에 따라 적응될 수 있는 롤-투-롤 증착 장치의 예들은 2004년 2월 18일자로 출원되어 공개번호 EP 1 561 837 A1으로 공개된 "Strip coating installation with a vacuum chamber and a coating cylinder"의 명칭인 유럽 특허출원번호 제EP20040003574호에 설명되어 있으며, 이는 이 출원이 본 개시와 불일치하지 않는 한 참조로 본 명세서에 통합된다.
특정 실시예들에 따르면, 증착 장치(300)는 기판(14) 또는 프로세싱된 기판(14')에 대한 부가적인 프로세싱을 수행하는 부가적인 프로세싱 모듈들을 더 포함한다. 더욱이, 복수의 증착 장치들(300)이, 본 명세서에서의 실시예들에 따른 투명 보디의 생산성을 스케일링하기 위해 연속적으로 배치될 수 있다. 본 명세서에서의 실시예들에 따라 적응될 수 있는 스케일가능한 증착 시스템의 예들은 2004년 4월 13일자로 출원되어 공개번호 EP 1 589 130 A1으로 공개된 "Guide arrangement with at least one guide roll for guiding webs in web treating apparatuses"의 명칭인 유럽 특허출원번호 제EP20040008699호에 설명되어 있으며, 이는 이 출원이 본 개시와 불일치하지 않는 한 참조로 본 명세서에 통합된다.
도 3의 예시적인 실시예에 있어서, 스퍼터링 시스템(120)은 회전가능한 타깃(322)(이는 대안적으로 평면의 캐소드에 대해 적응될 수 있음)에 동작가능하게 커플링되고, 스퍼터링 시스템(123)은 회전가능한 타깃(324)(이는 대안적으로 평면의 캐소드에 대해 적응될 수 있음)에 동작가능하게 커플링되고, 스퍼터링 시스템(125)은 회전가능한 타깃(326)(이는 대안적으로 평면의 캐소드에 대해 적응될 수 있음)에 동작가능하게 커플링되고, 스퍼터링 시스템(127)은 회전가능한 타깃(328)(이는 대안적으로 평면의 캐소드에 대해 적응될 수 있음)에 동작가능하게 커플링된다.
도 10은 예시적인 투명 보디(10)와 같은 투명 보디를 제조하는 예시적인 프로세스(200)를 나타낸 플로우 차트이다. 그러한 프로세스는 예를 들어 도 2 또는 도 3의 예시적인 장치들 중 임의의 장치에서 수행될 수 있다.
예시적인 프로세스(200)는 기판 위에 제 1 투명층 스택을 증착(202)하는 단계를 포함하고, 제 1 투명층 스택은 제 1 유전체막, 제 2 유전체막, 및 제 3 유전체막을 포함하고, 제 1 유전체막 및 제 3 유전체막은 저 굴절율을 갖고 제 2 유전체막은 고 굴절율을 가진다. 특정 실시예들에 따르면, 증착(202)은, 제 1 유전체막, 제 2 유전체막, 및 제 3 유전체막이 이 순서로 그리고 결국 차례로 쌓여서 기판 위에 배치되도록 하는 방식으로 수행된다.
특정 실시예들에 따르면, 제 1 유전체막 및/또는 제 3 유전체막은 실리콘 산화물(특히, SiO2)을 포함하거나 실리콘 산화물로 이루어진다. 대안적으로, 제 1 유전체막 및/또는 제 3 유전체막은 마그네슘 불화물(특히, MgF2)을 포함할 수 있거나 마그네슘 불화물로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제 2 유전체막은 금속성 산화물 막을 포함하거나 금속성 산화물 막으로 이루어진다. 대안적으로, 제 2 유전체막은 금속성 질화물 막을 포함할 수 있거나 금속성 질화물 막으로 이루어질 수 있다. 특히, 제 2 유전체막은 티탄 산화물(특히, TiO2), 니오븀 산화물(특히, Nb2O5), 티탄 질화물(특히, Ti3N4), 니오븀 질화물(특히, Nb3N5), 또는 티탄 산화질화물(특히, TiNxOy) 또는 니오븀 산화질화물(특히, NbNxOy)과 같은 금속 산화질화물을 포함할 수 있거나 그것으로 이루어질 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 전형적인 실시예들에 따르면, 제 1 유전체막 및 제 3 유전체막은 1.5보다 낮은 굴절율을 갖는 유전체 재료를 포함하고/하거나 제 2 유전체막들은 적어도 1.8의 굴절율을 갖는 유전체 재료를 포함한다.
예시적인 프로세스(200)는, 제 1 투명층 스택 및 투명 전도성 막이 이 순서로 기판 위에 배치되도록 하는 방식으로 투명 전도성 막을 증착(204)하는 단계를 더 포함한다.
예시적인 프로세스(200)에 있어서, 제 1 유전체막, 제 2 유전체막, 제 3 유전체막, 또는 투명 전도성 막 중 적어도 하나가 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의해 증착된다. 특정 실시예들에 있어서, 제 2 유전체막 및 제 3 유전체막이 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의해 증착된다. 특정 실시예들에 있어서, 제 1 유전체막, 제 2 유전체막, 및 제 3 유전체막 중 적어도 하나가 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의해 증착된다. 특정 실시예들에 있어서, 제 1 유전체막, 제 2 유전체막, 제 3 유전체막, 및 투명 전도성 막이 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의해 증착된다. 특정 실시예들에 따르면, 적어도 투명 전도성 막이 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의해 증착된다. 이에 의해, 투명 보디의 특정 어플리케이션에 대한 투명 보디의 제조에 있어서의 특히 양호한 결과들이 달성될 수 있다.
특정 실시예들에 따르면, 제 1 투명층 스택 및 투명 전도성 막이 마그네트론 스퍼터링에 의해 증착된다. 특정 실시예들에 따르면, 제 3 유전체막이 유전체 재료의 직접 스퍼터링에 의해 증착된다. 특히, 제 3 유전체막은 니오븀 산화물(특히, Nb2O5)의 직접 스퍼터링에 의해 증착될 수 있다. 이에 의해, 투명 보디의 제조에 있어서 특히 양호한 결과들이 달성될 수 있다.
예시적인 프로세스(200)는 투명 전도성 막을 패터닝(206)하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 증착된 투명 전도성 막의 일부가 에칭될 수 있다. 특정 실시예들에 따르면, 투명 전도성 막은, 투명 보디가 투영 용량성 터치 패널로 구현되게 구성되도록 하는 방식으로 패터닝된다. 특정 실시예들에 있어서, 투명 전도성 막은, 투명 보디가 터치 패널의 상호 용량성 센서로 구현되게 구성되도록 하는 방식으로 패터닝된다.
특정 실시예들에 따르면, 예시적인 프로세스(200)는 증착 이전에 기판의 가스 제거(degas)를 위한 기판의 가열 처리를 포함한다. 예를 들어, 기판은 기판 속도에 의존하여 60℃ 내지 200℃의 온도로 가열될 수 있다. 특정 실시예들에 따르면, 예시적인 프로세스(200)는 (기판 속도에 의존하여) 1kW 내지 3kW의 전력으로 기판의 DC 및/또는 중간 주파수(MF) 전처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 더욱이, 예시적인 프로세스(200)는, 예를 들어 산소 리치 전처리와 같이 아르곤 및/또는 산소 분위기에서 기판의 전처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 본 명세서에서의 실시예들에 따르면, 중간 주파수는 5kHz 내지 100kHz 범위의, 예를 들어, 30kHz 내지 50kHz 범위의 주파수이다.
본 명세서에서의 실시예들에 따른 장치에서 또는 예시적인 증착 장치들에서의 스퍼터 코팅 소스들은 (세라믹 ITO 및 세라믹 Nb2O5와 같지만 이에 한정되지 않는) 평면의 타깃들을 갖는 DC 캐소드, (SiO2를 증착하기 위한 도핑된 실리콘 타깃과 같지만 이에 한정되지 않는) 평면의 타깃들을 갖는 MF 캐소드, (ITO 또는 Nb2O5 타깃과 같지만 이에 한정되지 않는) 원통형 타깃들을 갖는 (ROT 캐소드와 같지만 이에 한정되지 않는) DC 캐소드, 또는 (특히 SiO2를 증착하기 위해 분사되는 도핑된 실리콘 타깃과 같은) 원통형 타깃을 갖는 (ROT 캐소드와 같지만 이에 한정되지 않는) MF 캐소드일 수 있다. 전형적인 실시예들에 따르면, 투명 보디의 막들은 하나의 연속적인 런(run)으로 증착된다. 특히, 막들은 개별 증착 챔버들에 있어서의 상이한 부분 가스 압력들(예를 들어, O2 부분 압력)로 증착될 수 있다.
전형적인 실시예들에 따르면, 제 1 유전체막은 도핑된 실리콘을 갖는 평면의 캐소드를 이용하여 스퍼터링된다. 대안적으로, 도핑된 실리콘을 갖는 원통형 캐소드가 이용될 수 있다. 또한, 제 1 유전체막은 MF 전력 소스를 이용하여 스퍼터링될 수 있다. 또한, 제 1 유전체막은, 예를 들어, 증착 챔버에서의 아르곤과 같은 비활성 가스 및 산소의 존재 시에 반응성 스퍼터링에 의해 스퍼터링될 수 있다. 또한, 제 1 유전체막에 대한 전형적인 프로세스 압력은 2×10-3mbar 내지 8×10-3mbar 일 수 있다. 또한, 전형적인 증착 레이트들은 10nm/min 내지 20nm/min 일 수 있거나, 특히, 원통형 캐소드가 이용될 경우에는 20nm/min 내지 30nm/min 일 수 있다.
전형적인 실시예들에 따르면, 세라믹 Nb2O5를 갖는 원통형 캐소드가 이용될 수 있다. 대안적으로, 제 2 유전체막은 세라믹 Nb2O5를 갖는 평면의 캐소드를 이용하여 스퍼터링될 수 있다. 또한, 제 1 층은 연속(DC) 전력 소스를 이용하여 스퍼터링될 수 있다. 또한, 제 2 유전체막은, 예를 들어 증착 챔버에서의 아르곤과 같은 비활성 가스의 존재 시에 직접 스퍼터링에 의해 스퍼터링될 수 있다. 또한, 제 2 유전체막에 대한 전형적인 프로세스 압력은 2×10-3mbar 내지 8×10-3mbar 일 수 있다. 또한, 전형적인 증착 레이트들은 10nm/min 내지 20nm/min (평면의 캐소드가 이용된 경우) 또는 20nm/min 내지 30nm/min (원통형 캐소드가 이용된 경우)일 수 있다.
전형적인 실시예들에 따르면, 제 3 유전체막은 도핑된 실리콘을 갖는 원통형 캐소드를 이용하여 스퍼터링된다. 대안적으로, 도핑된 실리콘을 갖는 평면의 캐소드가 이용될 수 있다. 또한, 제 3 유전체막은 중간 주파수(MF) 전력 소스를 이용하여 스퍼터링될 수 있다. 또한, 제 3 유전체막은 예를 들어, 증착 챔버에서의 아르곤과 같은 비활성 가스 및 산소의 존재 시에 반응성 스퍼터링에 의해 스퍼터링될 수 있다. 또한, 제 3 유전체막에 대한 전형적인 프로세스 압력은 2×10-3mbar 내지 8×10-3mbar 일 수 있다. 또한, 전형적인 증착 레이트들은 20nm/min 내지 40nm/min (평면의 캐소드가 이용된 경우) 또는 30nm/min 내지 60nm/min (원통형 캐소드가 이용된 경우)일 수 있다.
전형적인 실시예들에 따르면, 투명 전도성 막은 ITO를 갖는 원통형 캐소드, 예를 들어, 90% 인듐 산화물 및 10% 주석 이산화물을 갖는 typ.(In2O3/SnO2)를 이용하여 스퍼터링된다. 대안적으로, ITO를 갖는 평면의 캐소드가 이용될 수 있다. 또한, 투명 전도성 막은 연속(DC) 전력 소스를 이용하여 스퍼터링될 수 있다. 또한, 투명 전도성 막은, 예를 들어, 특정 증착 챔버에 공급된 유일한 가스로서 아르곤과 같은 비활성 가스, 또는 산소 및 아르곤과 같은 비활성 가스의 존재 시에, 직접 스퍼터링 또는 반응성 스퍼터링에 의해 스퍼터링될 수 있다. 또한, 투명 전도성 막에 대한 전형적인 프로세스 압력은 2×10-3mbar 내지 8×10-3mbar 일 수 있다. 또한, 전형적인 증착 레이트들은 10nm/min 내지 20nm/min (평면의 캐소드가 이용된 경우) 또는 20nm/min 내지 30nm/min (원통형 캐소드가 이용된 경우)일 수 있다.
상술한 바와 같이, 막들 각각을 증착하기 위한 캐소드들의 수는 전형적으로, 최적의 생산성을 위해 최적화된다. 특히, 캐소드들의 수는 3개, 6개 또는 12개의 컴파트먼트들을 갖는 스퍼터 웹 머신에 대해 최적화될 수 있다.
본 개시의 실시예들은 또한 본 명세서에서의 실시예들에 따른 프로세스에 의해 생성된 투명 보디를 포함한다. 투명 보디는 기판 위에 제 1 투명층 스택을 포함할 수 있다. 제 1 투명층 스택은 제 1 유전체막, 제 2 유전체막, 제 3 유전체막, 및 투명 전도성 막을 포함할 수 있다. 제 1 투명층 스택 및 투명 전도성 막은 이 순서로 기판 위에 배치될 수 있고, 제 1 유전체막 및 제 3 유전체막은 저 굴절율을 가질 수 있고 제 2 유전체막은 고 굴절율을 가질 수 있다. 특히, 제 1 유전체막 및 제 3 유전체막은 제 2 유전체막보다 더 낮은 굴절율을 가질 수 있다.
본 개시의 실시예들은 또한 본 명세서에서의 실시예들에 따른 투명 보디를 포함하는 터치 패널을 포함한다. 본 개시의 실시예들은 또한, 투명 보디가 다중 터치 검출 능력들을 제공하도록 구성되는, 본 명세서에서의 실시예들에 따른 투명 보디를 포함하는 터치 패널을 포함한다. 예를 들어, 투명 전도성 막은 X-Y 그리드로서 구성될 수 있다. 특히, 투명 보디는 투영 용량성 터치(PCT) 감지를 구현하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 투명 보디는 상호 용량성 센서로서 이용되도록 구성될 수 있다.
도 4의 그래프(418) 및 도 5의 그래프(518)에서의 반사율을 계산하기 위해, 배면측 반사를 갖고 외부 기판이 없고 빔 반전이 없는 PET 기판(굴절율 1.60), 공기 매질(굴절율 1.00), 및 0도의 광 입사각이 가정되었음을 유의한다. 더욱이, 도면들에서 표시된 바와 같이 도 7 및 도 8의 b*값들은 2도 및 광 소스 D65에 의한 반사를 지칭한다.
기술한 설명은, 최상의 모드를 포함하여 본 발명을 개시하고 당업자로 하여금 본 발명을 제조 및 이용할 수 있게 하기 위해 예들을 이용한다. 본 발명이 다양한 특정 실시예들의 관점에서 설명되었지만, 당업자는 본 발명이 청구항들의 사상 및 범위 내의 변형들을 가지고 실시될 수 있음을 인식할 것이다. 특별히, 상기 설명된 실시예들 또는 그 변형들 및 실시예들의 예들의 상호 비-배타적인 특징들이 서로 결합될 수 있다. 예를 들어, 제 1 증착 어셈블리 및/또는 제 2 증착 어셈블리는 마그네트론 스퍼터링에 의해 제 1 투명 스택 및/또는 투명 전도성 막을 증착하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서의 실시예들에 따라 제조된 투명 보디는 유리 기판에 적용가능할 수 있음을 유의해야 한다. 더욱이, 특정 실시예들에 따르면, ITO막과 같지만 이에 한정되지 않는 투명 보디의 적어도 투명 전도성 막은 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의해 증착된다.
본 발명의 특허가능한 범위는 청구항들에 의해 정의되며, 당업자에게 발생하는 다른 예들을 포함할 수 있다. 그러한 다른 예들은 청구항들의 범위 내에 있도록 의도된다.
상술한 바는 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 및 추가의 실시예들이 그 기본 범위로부터 일탈함없이 고안될 수 있으며, 그 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (13)

  1. 터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디(10)를 제조하는 프로세스로서,
    기판(14) 위에 제 1 투명층 스택(12)을 증착하는 단계 ― 상기 제 1 투명층 스택(12)은 제 1 유전체막(16), 제 2 유전체막(18), 및 제 3 유전체막(20)을 포함하고, 상기 제 1 유전체막 및 상기 제 3 유전체막은 1.5 미만의 굴절율을 갖고 상기 제 2 유전체막은 적어도 1.8의 굴절율을 가짐 ―;
    상기 제 1 투명층 스택(12) 및 투명 전도성 막(22)이 이 순서로 상기 기판(14) 위에 배치되도록 하는 방식으로 상기 투명 전도성 막(22)을 증착하는 단계; 및
    상기 투명 전도성 막(22)을 패터닝 하는 단계 ― 상기 패터닝 하는 단계는 상기 투명 전도성 막의 부분들을 제거하여 상기 부분들에서 상기 제 1 투명 층 스택을 노출시키는 단계를 포함함― 를 포함하고,
    상기 제 1 유전체막(16), 상기 제 2 유전체막(18), 상기 제 3 유전체막(20), 또는 상기 투명 전도성 막(22) 중 적어도 하나가 회전가능한 타깃(122, 124, 126, 128, 322, 324, 326, 328)의 스퍼터링에 의해 증착되고, 상기 투명 보디(10)에 대한 b* 값은 1.5 미만이고, 그리고 상기 제조된 투명 보디는 상기 패터닝된 투명 전도성 막을 포함하는, 투명 보디를 제조하는 프로세스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유전체막(16), 상기 제 2 유전체막(18), 및 상기 제 3 유전체막(20)은 이 순서로 상기 기판 위에 배치되는, 투명 보디를 제조하는 프로세스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 유전체막 또는 상기 제 3 유전체막 중 적어도 하나는 실리콘 산화물 또는 마그네슘 불화물을 포함하는, 투명 보디를 제조하는 프로세스.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 유전체막은 금속 산화물, 금속 질화물, 또는 금속 산화질화물을 포함하는, 투명 보디를 제조하는 프로세스.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 유전체막은 유전체 재료의 직접 스퍼터링에 의해 증착되는, 투명 보디를 제조하는 프로세스.
  6. 터치 패널에서 사용하기 위한 투명 보디(10)를 제조하는 증착 장치(100)로서,
    기판(14) 위에 제 1 투명층 스택(12)을 증착하도록 구성된 제 1 증착 어셈블리(102) ― 상기 제 1 투명층 스택(12)은 제 1 유전체막(16), 제 2 유전체막(18), 및 제 3 유전체막(20)을 포함하고, 상기 제 1 유전체막 및 상기 제 3 유전체막은 1.5 미만의 굴절율을 갖고 상기 제 2 유전체막은 적어도 1.8의 굴절율 가짐 ―;
    투명 전도성 막(22)을 증착하도록 구성된 제 2 증착 어셈블리(104); 및
    상기 투명 전도성 막(22)의 패터닝을 수행하도록 구성되는 패터닝 챔버(114) ― 상기 패터닝은 상기 투명 전도성 막의 부분들을 제거하여 상기 부분들에서 상기 제 1 투명 층 스택을 노출시키는 것을 포함함― 를 포함하고,
    상기 제 1 증착 어셈블리(102) 및 상기 제 2 증착 어셈블리(104)는, 상기 제 1 투명층 스택(12) 및 상기 투명 전도성 막(22)이 이 순서로 상기 기판(14) 위에 배치되도록 배열되고,
    상기 제 1 증착 어셈블리(102) 또는 상기 제 2 증착 어셈블리 중 적어도 하나는 회전가능한 타깃(122, 124, 126, 128, 322, 324, 326, 328)에 동작가능하게 커플링된 스퍼터링 시스템(120, 123, 125, 127)을 포함하고,
    상기 스퍼터링 시스템은 상기 제 1 유전체막(16), 상기 제 2 유전체막(18), 상기 제 3 유전체막(20), 또는 상기 투명 전도성 막(22) 중 적어도 하나를 상기 회전가능한 타깃의 스퍼터링에 의해 증착하도록 구성되고, 상기 투명 보디(10)에 대한 b* 값은 1.5 미만이고, 그리고 상기 제조된 투명 보디는 상기 패터닝된 투명 전도성 막을 포함하는, 증착 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 증착 어셈블리(102)는 상기 제 1 유전체막(16), 상기 제 2 유전체막(18), 및 상기 제 3 유전체막(20)을 이 순서로 상기 기판 위에 증착하도록 구성되는, 증착 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 증착 어셈블리(102) 및 상기 제 2 증착 어셈블리(104)는 상기 제 1 투명층 스택(12) 및 상기 투명 전도성 막(22)을 마그네트론 스퍼터링에 의해 증착하도록 구성되는, 증착 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 투명 전도성 막 또는 상기 제 1 투명층 스택 중 적어도 하나의 부분을 형성하는 막들 중 적어도 하나의 광학 특성들을 증착 동안 측정하도록 구성된 측정 시스템(138)을 더 포함하는, 증착 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 증착 어셈블리(102)는 상기 제 2 유전체막(18)을 유전체 재료의 직접 스퍼터링에 의해 증착하도록 구성되는, 증착 장치.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 증착 어셈블리(102) 및 상기 제 2 증착 어셈블리(104)는 복수의 회전가능한 타깃들(122, 124, 126, 128, 322, 324, 326, 328)을 포함하고, 상기 복수의 회전가능한 타깃들은 상기 제 1 유전체막(16), 상기 제 2 유전체막(18), 상기 제 3 유전체막(20), 및 상기 투명 전도성 막(22)이 상기 회전가능한 타깃들의 스퍼터링에 의해 증착될 수 있도록 하는 방식으로 구성되는, 증착 장치.
  12. 제 1 항에 기재된 프로세스에 의해 생성된 투명 보디(10)로서,
    기판(14) 위의 제 1 투명층 스택(12)을 포함하고 ― 상기 제 1 투명층 스택(12)은 제 1 유전체막(16), 제 2 유전체막(18), 제 3 유전체막(20) 및 투명 전도성 막(22)을 포함하고, 상기 투명 전도성 막은 상기 투명 전도성 막의 부분들이 제거되어 상기 제 1 투명층 스택을 노출시키도록 패터닝됨 ―,
    상기 제 1 투명층 스택(12) 및 상기 투명 전도성 막(22)은 이 순서로 상기 기판(14) 위에 배치되고,
    상기 제 1 유전체막 및 상기 제 3 유전체막은 1.5 미만의 굴절율을 갖고 상기 제 2 유전체막은 적어도 1.8의 굴절율을 갖고, 상기 투명 보디(10)에 대한 b* 값은 1.5 미만이고, 그리고 상기 제조된 투명 보디는 상기 패터닝된 투명 전도성 막을 포함하는, 투명 보디.
  13. 제 12 항에 기재된 투명 보디(10)를 포함하는, 터치 패널.
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