KR20180053355A - 오버코팅된 패턴화된 전도성 층 및 방법 - Google Patents

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KR20180053355A
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매튜 에스 스테이
숀 씨 도즈
루크 에이 슈뢰더
조안 엠 노욜라
니콜라스 디 페트코비치
매튜 에이치 프레이
크레이그 알 샤르트
미하일 엘 페쿠로브스키
앤 엠 길먼
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
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Abstract

가요성 기재의 적어도 일부분 상에 전도성 층을 갖는 복합 물품. 기재의 다양한 일부분들 사이의 전기 접속성은 이 전도성 층을 통해 얻어질 수 있다. 전도성 층은 전도성 표면을 포함하고, 전도성 표면의 제1 영역의 적어도 일부분 상에 패턴화된 층이 존재한다. 패턴화된 층은 표면 조도(surface roughness)를 갖는 전도성 재료를 포함하고, 전도성 표면과 전기 접촉 상태에 있다. 오버코트 층이 제1 영역의 적어도 일부분 상에 존재하는데, 오버코트 층이 표면 조도 미만의 두께를 갖도록, 제1 영역 내의 전도성 층이 오버코트 층에 의해 덮이도록, 그리고 패턴화된 층의 적어도 일부분이 오버코트 층 위로 실질적으로 돌출되도록 존재한다. 돌출부는 패턴화된 층과의 전기 접촉을 가능하게 하고, 전도성 층을 통하여, 패턴화된 층의 다른 부분들 및/또는 외부 전자 디바이스에의 전기 전도성 커넥터에 대한 전기 접촉을 가능하게 한다. 복합 물품을 형성하기 위한 방법이 또한 개시된다. 그러한 복합 물품의 제조 방법이 또한 개시된다.

Description

오버코팅된 패턴화된 전도성 층 및 방법
본 발명은 오버코팅된 패턴화된 전도성 층 및 방법에 관한 것이다.
투과성 전도체(transparent conductor)는 컴퓨터, 스마트폰, 및 다른 그래픽 기반 스크린 인터페이스와의 인간 터치(touch) 또는 제스처(gesture) 상호작용을 가능하게 하기 위해 터치 스크린 상에 사용된다. 터치 스크린 디바이스는 전도성 재료를 가요성 기재 상에 전기 트레이스로 패턴화(예를 들어, 인쇄)함으로써 제조될 수 있다. 전도성 재료의 패턴화는 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정으로 수행될 수 있는데, 여기서는 기재가 권취해제되고, 인쇄 및 건조/경화와 같은 변환 작업이 수행되고, 이어서 패턴화된 기재가 추가의 이송 및 처리를 위해 다시 롤로 권취된다. 패턴화된 전도성 층은, 예를 들어 가요성 회로와 같은 전자 회로 구성요소에 접속되어, 전자 디바이스의 구성요소로서 사용될 수 있는 전자 터치 센서를 형성할 수 있다.
예를 들어 터치 센서와 같은 전자 조립체에 사용하기 위해 전도성 재료를 패턴화하기 위한 여러 가지 접근법이 있다.
접근법의 한 예로서, 전도성 재료는 표준 인쇄 공정, 예컨대 잉크-젯, 그라비어, 플렉소그래피, 또는 스크린 인쇄를 사용하여 분산물 또는 잉크로부터 직접 인쇄되어 패턴을 형성할 수 있다. 직접 인쇄 기법은 폐기물을 최소한으로 하면서 1 단계로 패턴을 생성한다. 그러나, 리빙(ribbing) 및 핀홀(pinhole)과 같은 결함으로 인한 인쇄 두께의 변동이 허용될 수 없는 전도율 변동을 초래할 뿐만 아니라 센서의 광학에 악영향을 미칠 수 있다.
접근법의 다른 예로서, 실질적으로 연속된 전도성 층을 형성함으로써 기재의 표면을 전도성 재료로 균일하게 코팅할 수 있다. 이어서, 레지스트 재료를, 예를 들어 플렉소그래피 인쇄, 그라비어 인쇄, 잉크 젯 인쇄, 스크린 인쇄, 분무 코팅, 니들(needle) 코팅, 포토리소그래피 패턴화, 및 오프셋 인쇄와 같은 인쇄 공정을 사용하여 전도성 층 상에 인쇄한다. 패턴화된 레지스트 재료는 전도성 층의 일부분들의 선택적인 제거를 가능하게 하여 원하는 패턴(음각 패턴화)을 생성할 수 있게 한다. 선택적 제거는 종종 습식 화학적 에칭 또는 레이저 어블레이션(laser ablation)에 의해 달성된다.
디스플레이 디바이스, 예를 들어 액정 디스플레이 디바이스에 대한 일부 제조 공정에서는, 재료의 패턴들이 다수의 침착 단계를 통해 층들로 가요성 기재 상에 침착될 수 있다. 일부 물품은 패턴들이 기재의 한쪽 면 또는 양쪽 면 상에 정확하게 정합(register)될 것을 필요로 한다. 층들 사이의 정확한 정합을 달성하기 위해, 기재가 다수의 제조 단계들을 통해 이동할 때, 측방향(웨브 횡단방향(cross web)) 위치설정과 길이방향(웨브 하류방향(down web)) 위치설정이 유지되어야 한다. 기재 상에 형성된 층들 사이의 정합의 유지는, 기재가 가요성이거나 신장가능하고, 패턴들이 더 작게 그리고 더 복잡한 모양으로 세밀하게 형성될 때 더 복잡해진다. 이들 정합 단계의 정확성을 개선하기 위하여 다양한 방법이 사용되어 왔으며, 예를 들어 에지 검출 및 기준 마크(fiducial mark)의 인쇄와 같은 방법들이 있다.
일부 제조 공정에서는, 전도성 재료의 층들이 패턴화되고, 각각의 패턴화된 층은 절연 재료로 분리된다. 단락(short-circuit)을 형성하지 않고서 그러한 다층 구조물 내의 전도성의 패턴화된 층들에 그리고 이들 사이에 전기 접속부들을 제조하기 위하여, 비인접한 패턴화된 전도성의 패턴화된 층들 사이에, 일반적으로 비아(via)로 지칭되는, 신뢰성 있는 전기 전도성 경로를 생성하고 유지하는 것이 중요할 수 있다. 그러나, 다층 구조물 내에 비아를 형성하기 위한 인접한 층들 사이의 정확한 정합은 어렵고, 시간-소모적이고, 비용이 많이 들 수 있다.
예를 들어 잉크-젯, 그라비어, 플렉소그래피, 또는 스크린 인쇄와 같은 인쇄 공정을 사용하여 롤-투-롤 공정에서 전자 터치 스크린 디바이스를 신뢰성 있게 제조하기 위하여, 비인접한 전도성 층들 사이에 비아를 형성하기 위한 신뢰성 있는 기법은 결함을 감소시키고 제품 원가를 낮추는 것이 바람직하다.
아래에 놓인 층들에 대한 액세스 포인트(access point)를 갖는 투과성 전도체를 완벽하게 봉지(encapsulate)(즉, 핀홀이 없는 유전체 층을 사용함)하는 능력은 다양한 터치 센서 및 다른 다층 센서 구조물을 가능하게 한다. 더 구체적으로는, 그러한 능력은 강성 또는 가요성 기재의 동일한 면 상에, 단지 수마이크로미터로 분리된, 2개(또는 그 이상)의 좁게 분리된, 패턴화된 투과성 전도성 층들을 용이하게 적층할 수 있게 한다. 이는, 터치 센서의 전체 구조물을 대폭으로 박형화하면서, 디스플레이 적층체 내의 다양한 새로운 위치에서의 터치 센서의 위치설정 - 디스플레이 적층체 내에 센서를 배치하는 것을 포함함 - 을 가능하게 한다.
간략하게 말하면, 본 발명은 가요성 기재의 적어도 일부분 상에 전도성 층을 갖는 복합 물품을 기재한다. 기재의 다양한 일부분들 사이의 전기 접속성은 이 전도성 층을 통해 얻어질 수 있다. 전도성 층은 전도성 표면을 포함하고, 전도성 표면의 제1 영역의 적어도 일부분 상에 패턴화된 층이 존재한다. 패턴화된 층은 표면 조도(surface roughness)를 갖는 전도성 재료를 포함하고, 전도성 표면과 전기 접촉 상태에 있다. 오버코트 층(overcoat layer)이 제1 영역의 적어도 일부분 상에 존재하는데, 오버코트 층이 표면 조도 미만의 평균 두께를 갖도록, 제1 영역 내의 전도성 층이 오버코트 층에 의해 덮이도록, 그리고 패턴화된 층의 적어도 일부분이 오버코트 층 위로 실질적으로 돌출되도록 존재한다. 돌출부는 패턴화된 층과의 전기 접촉을 가능하게 하고, 전도성 층을 통하여, 패턴화된 층의 다른 부분들에 대한 또는 외부 디바이스에의 커넥터에 대한 전기 접촉을 가능하게 한다.
따라서, 일 태양에서, 본 발명은 복합 물품을 제공하며, 본 복합 물품은 가요성 기재의 적어도 일부분 상에 존재하고, 전도성 표면을 포함하는 전도성 층; 상기 전도성 표면의 제1 영역의 적어도 일부분 상에 존재하고, 표면 조도를 갖는 전도성 재료를 포함하는 패턴화된 층; 상기 제1 영역의 적어도 일부분 상에 존재하는 오버코트 층으로서, 상기 오버코트 층은 상기 표면 조도 미만의 두께를 가져서, 상기 제1 영역 내의 상기 전도성 층이 상기 오버코트 층에 의해 덮이고 상기 패턴화된 층의 적어도 일부분이 상기 오버코트 층 위로 실질적으로 돌출되도록 한, 오버코트 층을 갖는다.
다른 태양에서, 본 발명은 터치 스크린 디스플레이를 제공하며, 본 터치 스크린 디스플레이는 액정 디스플레이; 방금 기재된 유형의 복합 물품; 및 상기 복합 물품 위에 놓인 가요성의 투과성 표면을 포함한다. 가요성의 투과성 표면은 복합 물품에 바로 인접할 필요가 없고, 개재되는 다른 기능성을 부여하는 중간 층들이 존재할 수 있음에 유의해야 한다.
다른 태양에서, 본 발명은 복합 물품을 형성하는 방법을 제공하며, 본 방법은 가요성 기재의 적어도 일부분 상에 존재하고, 전도성 표면을 포함하는 전도성 층을 형성하는 단계; 상기 전도성 표면의 제1 영역의 적어도 일부분 상에 존재하고, 표면 조도를 갖는 전도성 재료를 포함하는 패턴화된 층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 영역의 적어도 일부분 상에 존재하는 오버코트 층을 형성하는 단계로서, 상기 오버코트 층은 상기 표면 조도 미만의 두께를 가져서, 상기 제1 영역 내의 상기 전도성 층이 상기 오버코트 층에 의해 덮이고 상기 패턴화된 층의 적어도 일부분이 상기 오버코트 층 위로 실질적으로 돌출되도록 하는, 단계를 포함한다.
일부 예시적인 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 방법은 롤-투-롤 연속 패턴화된 코팅을 가능하게 할 수 있는데, 이는 배치(batch) 공정에 비하여 상당한 비용 및 생산성 이득을 갖는다. 다양한 예시적인 실시 형태에서, 본 발명의 방법은, 예를 들어 가요성 디스플레이, 전자기기, OLED, PLED, 터치-스크린, 연료-전지, 고상 조명, 광기전 장치 및 다른 복합 광전자 디바이스의 저비용 제조에 사용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태의 다양한 측면 및 이점에 대해 요약하였다. 상기 발명의 내용은 본 발명의 각각의 예시된 실시 형태 또는 이 예시적인 특정 실시 형태의 모든 구현예를 설명하기 위한 것은 아니다. 하기의 도면 및 상세한 설명은 본 명세서에 개시된 원리를 이용하는 소정의 바람직한 실시 형태를 더 상세하게 예시한다.
첨부 도면과 관련하여 본 발명의 다양한 실시 형태의 하기의 상세한 설명을 고찰함으로써 본 발명이 더 완전히 이해될 수 있다.
도 1은 전도성 표면 상에 오버코트 층을 제조하고 전도성 표면에 대한 전기 접속을 형성하기 위한 방법의 실시 형태에서의 제1 스테이지의 개략 단면도이다.
도 2는, 도 1에서의 "디테일 2"로서 표시된 영역의 스타일화된 확대 단면도이다.
도 3은 중합체 기재 상의 패턴화된 층의 사시도인 현미경 사진이다.
도 4는 도 1의 방법에서의 다른 스테이지의 개략 단면도이다.
도 5는, 도 4에서의 "디테일 5"로서 표시된 영역의 스타일화된 확대 단면도이다.
도 6은 패턴화된 층 위의 오버코트 층의 평면도인 SEM 현미경 사진이며, 오버코트 층으로부터 나온 표면 조도의 돌출부들이 존재한다.
도 7은 도 6과 유사한 도면으로 더 큰 배율을 갖는다.
도 8은 실시예 1에서의 스테이지의 평면도인 현미경 사진이다.
도 9는 본 발명에 따른 복합 물품을 포함하는 터치 스크린 센서이다.
도 10은 실시예 2에 따라 제조된 샘플의 표면 높이 스캔의 그래프이다.
도면에서, 유사한 도면 부호는 유사한 요소를 지시한다. 축척대로 작성되지 않을 수 있는 전술된 도면이 본 발명의 다양한 실시 형태를 개시하고 있지만, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 언급된 바와 같이, 다른 실시 형태가 또한 고려된다. 모든 경우에, 본 발명은 현재 개시되는 발명을 명백한 제한으로서가 아니라 예시적인 실시 형태의 표현으로서 기술한다. 본 발명의 범주 및 사상 내에 속하는 다수의 다른 변형 및 실시 형태가 당업자에 의해 고안될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
용어
대부분은 잘 알려져 있지만 어떤 설명을 필요로 할 수 있는 소정의 용어가 본 명세서 및 청구범위 전체에 걸쳐 사용되고 있다. 하기를 이해하여야 한다:
용어 "(공)중합체" 또는 "(공)중합체들"은 단일중합체 및 공중합체뿐만 아니라, 예를 들어 공압출에 의해 또는, 예를 들어 에스테르 교환 반응을 비롯한 반응에 의해 혼화성 블렌드로 형성될 수 있는 단일중합체 또는 공중합체를 포함한다. 용어 "공중합체"는 랜덤, 블록 및 성상(star)(예를 들어, 수지상(dendritic)) 공중합체를 포함한다.
단량체, 올리고머 등에 관하여 용어 "(메트)아크릴레이트"는 알코올과 아크릴산 또는 메타크릴산의 반응 생성물로서 형성된 비닐-작용성 알킬 에스테르를 의미한다.
특정 층과 관련하여 용어 "서로 접한(adjoining)"은, 2개의 층이 서로의 옆에서(즉, 서로 인접해서) 직접 접촉해 있거나 또는 서로 근접(contiguous)하지만 직접 접촉해 있지는 않은(즉, 층들 사이에 개재하는 하나 이상의 추가적 층이 있는) 위치에서, 다른 층과 연결되거나 또는 다른 층에 부착된 것을 의미한다.
개시된 코팅된 물품에서 다양한 요소들의 위치에 대해 "상부에(atop)", "상에(on)", "위에(over)", "덮는(covering)", "최상부에(uppermost)", "아래에 놓인(underlying)" 등과 같은 배향 용어를 사용함으로써, 수평으로 배치되고 위쪽으로 향해 있는 기재에 대한 요소의 상대적 위치를 지칭한다. 그러나, 달리 지시되지 않는 한, 기재 또는 물품이 제조 동안에 또는 제조 후에 공간 내에서 임의의 특정 배향을 가져야만 하는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명의 물품의 기재 또는 다른 요소와 관련하여 층의 위치를 설명하는 데 용어 "오버코팅된"을 사용함으로써, 기재 또는 다른 요소의 위에 있지만 그러한 기재 또는 다른 요소에 반드시 근접해 있지는 않은 층을 지칭한다.
층의 위치를 다른 층들에 대해 기술하기 위해 용어 "~에 의해 분리된"을 사용함으로써, 2개의 다른 층들 사이에 위치되지만 어느 쪽의 층에도 반드시 이웃하거나 인접해 있지 않는 층을 지칭한다.
수치값 또는 형상과 관련하여 용어 "약" 또는 "대략"은 수치값 또는 특성 또는 특징의 +/- 5%를 의미하지만, 정확한 수치값을 명확히 포함한다. 예를 들어, "약" 1 Pa-sec의 점도는 0.95 내지 1.05 Pa-sec의 점도를 지칭하지만, 정확하게 1 Pa-sec의 점도를 또한 명확히 포함한다. 유사하게, "실질적으로 정사각형"인 주연부는, 각각의 측면 에지가 임의의 다른 측면 에지의 길이의 95% 내지 105%인 길이를 갖는 4개의 측면 에지를 갖는 기하학적 형상을 설명하고자 하지만, 각각의 측면 에지가 정확하게 동일한 길이를 갖는 기하학적 형상을 또한 포함한다.
특성 또는 특징과 관련하여 용어 "실질적으로"는 특성 또는 특징이, 그러한 특성 또는 특징과 정반대의 것이 나타나는 것보다 더 큰 정도로 나타난다는 것을 의미한다. 예를 들어, "실질적으로" 투과성인 기재는 투과시키지 못하는(예를 들어, 흡수하고 반사하는) 것보다 더 많은 복사선(예를 들어, 가시광)을 투과시키는 기재를 지칭한다. 따라서, 기재 표면 상에 입사하는 가시광의 50% 초과를 투과시키는 기재는 실질적으로 투과성이지만, 그 표면 상에 입사하는 가시광의 50% 이하를 투과시키는 기재는 실질적으로 투과성인 것이 아니다.
본 명세서 및 첨부된 실시 형태에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an", 및 "the")는 그 내용이 명백히 달리 지시하지 않는다면 복수의 지시대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "화합물"을 함유하는 미세 섬유에 대한 언급은 둘 이상의 화합물의 혼합물을 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 실시 형태에서 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은 그 내용이 명백히 달리 지시되지 않는 한 "및/또는"을 포함하는 의미로 일반적으로 사용된다.
달리 지시되지 않는 한, 본 명세서 및 실시 형태에 사용되는, 성분의 양, 특성의 측정치 등을 표현하는 모든 수는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 전술한 명세서 및 첨부된 실시 형태의 목록에 기재된 수치 파라미터는 본 발명의 교시 내용을 이용하여 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있다. 최소한으로, 그리고 청구된 실시 형태의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려는 시도로서가 아니라, 각각의 수치 파라미터는 보고된 유효숫자의 개수의 관점에서 그리고 보통의 반올림 기법을 적용함으로써 적어도 해석되어야 한다.
본 발명의 예시적인 실시 형태는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 형태가 하기에 기술된 예시적인 실시 형태로 한정되지 않고 청구범위 및 임의의 그 등가물에 기재된 제한에 의해 규제되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 다양한 예시적인 실시 형태에 대해 이제부터 도면을 구체적으로 참조하여 기술할 것이다. 본 발명의 예시적인 실시 형태는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 변형 및 변경을 취할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 형태가 하기에 기술된 예시적인 실시 형태로 한정되어서는 안 되고 청구범위 및 임의의 그 등가물에 기재된 제한에 의해 좌우되어야 한다는 것을 잘 알 것이다.
오버코트 패턴화된 전도성 층의 제조 방법
일 예시적인 실시 형태에서, 본 발명은 연속 롤-투-롤 방식으로 가요성 기재의 개별 영역들을 코팅하기 위한 방법을 기재한다. 일반적으로, 본 방법은 전도성 표면의 제1 영역의 적어도 일부분 상에 패턴화된 층을 생성하는 단계를 포함한다. 이러한 패턴화된 층은 전도성이고, 인식가능한 표면 조도를 자연적으로 갖거나 이를 인위적으로 갖도록 한다. 오버코트 용액이 미리 결정된 두께로 제1 영역 상에 코팅되는 경우, 패턴화된 층의 적어도 일부분이 오버코트 층 위로 실질적으로 돌출된다. 의외로, 이들 돌출부는 전도성 표면에 액세스하는 경로를 제공하기에 충분하다.
도 1에 개략적으로 예시된 방법의 실시 형태를 참조하면, 전도성 층(22)이 가요성 기재(20) 상에 배치된다. 가요성 기재(20)는 투명 또는 불투명, 전도성 또는 비전도성(절연성)일 수 있고, 적합한 가요성 기재는 롤업되고 롤-투-롤 제조 공정으로 가공될 수 있는 임의의 재료로부터 선택될 수 있다. 적합한 가요성 기재(20)의 예에는 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에스테르 나프탈레이트(PEN), 및 폴리카르보네이트(PC)), 폴리올레핀(예를 들어, 선형, 분지형, 및 환형 폴리올레핀), 폴리비닐(예를 들어, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리비닐 아세탈, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트 등), 셀룰로스 에스테르 베이스(예를 들어, 셀룰로스 트라이아세테이트, 셀룰로스 아세테이트), 폴리설폰, 예를 들어 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 실리콘 및 다른 종래의 중합체 필름이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 적합한 기재의 추가의 예가, 예를 들어 미국 특허 제6,975,067호에서 확인될 수 있다.
선택적으로, 전도성 층(22) 아래에 놓인 기재(20)의 주 표면(21)은 전도성 층의 후속 침착을 더 잘 받아들이도록 표면을 준비하기 위해 사전-처리될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 사전-처리 단계는 전도성 층(22)의 패턴화된 침착을 생성하기 위한 패턴화 단계와 함께 수행될 수 있다. 예를 들어, 사전-처리는 용매 또는 화학적 세척, 가열, 선택적인 패턴화된 중간 층의 침착뿐만 아니라, 플라즈마 처리, 자외(UV) 방사선-오존 처리, 또는 코로나 방전과 같은 추가의 표면 처리를 포함할 수 있다. 선택적으로, 기재(20)는 특정 광학 특성, 예컨대 확산 또는 편광 특성을 제공하도록 사전-처리될 수 있다.
전도성 층(22)은 원하는 광학적 및 전기적 특성을 달성하도록 선택되는 주어진 두께로 기재(20)에 적용될 수 있다. 이러한 적용은, 예를 들어 슬롯 코팅(slot coating), 롤 코팅(roll coating), 메이어 로드 코팅(Mayer rod coating), 딥 코팅(dip coating), 커튼 코팅(curtain coating), 슬라이드 코팅(slide coating), 나이프 코팅(knife coating), 그라비어 코팅(gravure coating), 노치 바아 코팅(notch bar coating) 또는 분무와 같은, 알려진 코팅 방법을 사용하여 수행되어, 기재 상에 전도성 나노와이어 층을 산출할 수 있다. 전도성 층(22)은 또한 그라비어, 플렉소그래피, 스크린, 활판인쇄(letterpress), 잉크젯 인쇄 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는 인쇄 기법을 사용하여 비연속적으로 침착될 수 있다.
전도성 층(22)에 적합한 재료는 Cu, Ag, Au 등, 인듐 주석 산화물(ITO)의 금속 또는 금속 합금의 층, 또는 적합한 결합제 중의 전도성 금속 또는 비금속 필라멘트, 섬유, 로드(rod), 스트링(string), 스트랜드(strand), 휘스커(whisker), 또는 리본의 층을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 전도성 층(22)을 위한 비금속 전도성 재료의 예에는 탄소 나노튜브(CNT), 금속 산화물(예를 들어, 오산화바나듐), 준금속(metalloid)(예를 들어, 규소), 전도성 중합체 섬유 등이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
전도성 층(22)은 가요성 기재(20)의 제1 주 표면(21)의 적어도 일부분에 걸쳐, 그리고 바람직하게는 제1 주 표면(21)의 면적의 적어도 50%, 60%, 70%, 80%, 또는 90%에 걸쳐 실질적으로 연속적이다. 전도성 층(22)은 가요성 기재(20)의 표면(21)을 따라 연속적으로 코팅될 수 있거나, 별개의 블록들 또는 직사각형들로 적용되어 이들 사이에 코팅되지 않은 기재 영역들을 남길 수 있는데, 이때 블록들 또는 직사각형들은 생성되는 의도된 터치 센서의 전체 크기와 유사한 크기를 갖는다. "실질적으로 연속적"은 전도성 층(22)이 기재(22)의 표면(21)이 전도성이 되게 하기에 충분한 밀도로 적용됨을 의미하며, 표면(21)이 개별 전도성 영역들을 포함하며, 이들 사이에는 비교적 비전도성인 개구 또는 공간을 가질 수 있는 것으로 인식된다.
다시 도 1을 참조하면, 전도성 재료의 패턴(24)이 전도성 층(22)의 전도성 표면(23)의 제1 영역(50) 상에 코팅되고 그 위에 놓인다. 이러한 패턴화된 층은 전도성이고, 인식가능한 표면 조도를 자연적으로 갖거나 이를 인위적으로 갖도록 한다. 일부 실시 형태에서, 패턴(24)을 형성하는 데 사용되는 코팅 조성물은, 예를 들어 금속 입자와 같은 전도성 재료를 함유하는 잉크 또는 은 페이스트 잉크를 포함할 수 있다.
패턴(24)을 형성하는 데 사용되는 코팅 조성물은 매우 다양한 인쇄 기법, 예컨대 플렉소그래피 인쇄, 그라비어 인쇄, 오프셋 인쇄, 스크린 인쇄, 플라즈마 침착, 포토리소그래피, 미세-접촉(micro-contact) 인쇄, 잉크젯 인쇄, 또는 레이저 또는 다른 에칭 기법에 의한 재료의 균일한 층의 선택적 제거, 광 또는 레이저에 의한 광학적 라이팅, 정전기 분무에 의해 또는 플라즈마 처리에 의해 전도성 표면(22) 상에 코팅될 수 있다.
다양한 예시적인 실시 형태에서, 전도성 재료의 패턴화된 층(24)은 건조 두께가 약 100 nm 내지 약 10 마이크로미터(μm)이다. 이제, 도 2를 참조하면, 도 1에서의 "디테일 2"로서 표시된 영역의 스타일화된 확대 단면도가 예시되어 있다. 이 도면에서는, 패턴화된 층(24)이 표면 조도("R")를 가짐을 알 수 있다. 이 표면 조도는 코팅된 재료에 대해 자연적인 것일 수 있다.
대안적으로, 표면은, 편리하게는 약 3 내지 10 μm의 크기 범위의 입자들을 첨가함으로써 조면화될 수 있다. 다른 대안에서, 패턴화된 층은 그것이 전도성 층(22) 상에 코팅되는 방법에 의해 표면 조도를 인위적으로 갖도록 할 수 있다. 예를 들어, 스탬핑 또는 그라비어 코팅은 리플(ripple) 결함을 유도할 수 있는데, 이는 다른 응용에서는 바람직하지 않지만, 본 방법에서는 의도적으로 야기되고 유용한 조도에 이용된다. 적어도 0.5 μm의 조도가 바람직하며, 0.5 μm 내지 10 μm, 또는 약 2 μm 내지 약 8 μm, 또는 심지어 약 3 μm 내지 약 6 μm의 조도가 적합하다.
도 3은 하기 실시예 1에서 논의된 것과 유사한 중합체 기재 상의 은 페이스트 잉크의 단면 현미경 사진이며, 표면 조도는 도면의 상부에 나타나 있다.
이제 도 4를 참조하면, 액체 오버코트 조성물(25)이 전도성 층(22)의 전도성 표면(23) 위로, 그리고 부분적으로는 표면(23)의 제1 영역(50) 위에 놓인 패턴화된 층(24) 위로 코팅되어 있다. 다양한 실시 형태에서, 액체 오버코트 조성물(25)은, 패턴화된 층(24)을 대체로 덮지만, 표면 조도의 피크들 중 적어도 일부가 실질적으로 돌출될 수 있게 하는 두께로 코팅된다. 이는 도 5에 스타일을 사용하여 도시되어 있다.
"실질적으로 돌출된다"는 전기 접촉이 전도성 층(22)의 반대편에 있는 오버코트 층(25)의 면으로부터의 패턴화된 층(24)에 의해 이루어질 수 있음을 의미하는데, 이는 실제로 돌출이 있기 때문이거나, 또는 유효 전기 접촉이 가능해지는 정도로 모세관 박화(capillary thinning)를 통해 오버코트 층이 박화되었기 때문이다. 부풀어 오른(proud)(즉, 표면으로부터 돌출된) 특징부로부터 멀어지는 쪽으로의 액체의 "모세관 박화"가 일어나는 이유는, 만곡된 공기-액체 계면이, 부풀어 오른 영역에서 오버코트 층 내에 형성되고, 이는 오버코트 층 내에 압력 구배를 발생시키고, 이는 부풀어 오른 특징부의 상부로부터 액체를 축출하기 때문이다.
액체 오버코트 조성물(25)은, 예를 들어 플러드 코팅(flood coating), 그라비어 코팅, 커튼 코팅, 비드 코팅, 오프셋 인쇄, 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 분무를 포함한 임의의 적합한 인쇄 기법을 사용하여, 또는 블레이드, 롤러, 또는 에어 나이프(air knife)에 의해 전도성 표면(23)에 적용될 수 있다.
오버코트 층(25)은 전형적으로 유전체 층이고, 선택적으로 광학 또는 보호 기능을 가질 수 있다. 일부 편리한 실시 형태에서는, 오버코트가 가능한 한 투과성이고 낮은 탁도를 갖는 것이, 예를 들어 투과율이 90% 초과이고 탁도가 2% 미만인 것이 바람직하다. 다른 실시 형태에서, 무광 마무리(matte finish)가 바람직할 것이며, 오버코트는 무광 마무리를 제공하도록 배합되거나 특별히 코팅될 수 있다. 이것을 달성하는 한 가지 방법이 미국 특허 제8,623,140호 "System and Method for Making a Film Having a Matte Finish"에 개시되어 있으며, 이는 마치 다시 기재된 것처럼 본 명세서에 참고로 포함된다. 일부 편리한 실시 형태에서, 오버코트 층은 하드코트이다. 특히, 다수의 아크릴레이트 모이어티(moiety)를 갖는 단량체들로부터 형성된 하드코트가 적합한 것으로 여겨진다. 다른 유용한 하드코트는 (메트)아크릴레이트 (공)중합체 및 나노실리카 입자를 포함한다.
하드코트는 광학 특성, 예컨대 반사방지성을 변화시키도록 표면 개질될 수 있다. 한 가지 그러한 기법이 미국 특허 제8,460,568호 "Method for making nanostructured surfaces"에 개시되어 있으며, 이는 마치 다시 기재된 것처럼 본 명세서에 참고로 포함된다. 도 6은 패턴화된 층 위의 오버코트 층의 사시도인 SEM 현미경 사진이며, 오버코트 층으로부터 나온 표면 조도의 돌출부들이 도시되어 있다. 도 7은 도 5와 유사한 도면으로 더 큰 배율을 갖는다.
다른 예시적인 실시 형태에서, 액체 오버코트 조성물(25)은 예비(공)중합체를 포함한다. "예비(공)중합체"는, 본 명세서에 기재된 바와 같이, (공)중합되고/되거나 가교결합되어 (공)중합체 매트릭스를 형성할 수 있는 단량체들의 혼합물 또는 올리고머들 또는 부분 중합체들의 혼합물을 지칭한다. 바람직한 (공)중합체 매트릭스를 고려하여 적합한 단량체 또는 부분 (공)중합체를 선택하는 것은 당업자의 지식 내에 있다.
추가의 예시적인 실시 형태에서, 예비(공)중합체는 광경화성이며, 즉 예비(공)중합체는, 예를 들어 자외(UV) 방사선과 같은 조사에 대한 노출 시에 중합되고/되거나 가교결합된다.
액체 오버코트 조성물(25)은 선택적으로 (예를 들어, 적용 동안) 용매를 포함할 수 있다. 중합체 오버코트 재료를 효과적으로 용매화하거나 분산시킬 수 있는 임의의 비부식성 용매가 사용될 수 있고, 예에는 물, 알코올, 케톤, 에테르, 테트라하이드로푸란, 탄화수소(예를 들어, 사이클로헥산) 또는 방향족 용매(벤젠, 톨루엔, 자일렌 등)가 포함된다. 용매는 휘발성일 수 있으며, 예를 들어 대기압에서의 비점이 약 200℃ 이하, 150℃ 이하, 또는 100℃ 이하일 수 있다. 일부 예시적인 실시 형태에서, 용매는 본질적으로 비휘발성일 수 있으며, 즉 대기압에서의 비점이 적어도 200℃, 적어도 250℃, 또는 적어도 300℃일 수 있다.
일부 예시적인 실시 형태에서, 액체 오버코트 조성물(25)은 가교결합제, 중합 개시제, 안정화제(예를 들어, 산화방지제, 및 더 긴 제품 수명을 위한 UV 안정화제, 및 더 긴 저장 수명을 위한 중합 억제제를 포함함), 계면활성제 등을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 액체 오버코트 조성물(25)은 부식 억제제를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 액체 오버코트 조성물(25)은 전도성이고, 예를 들어 폴리아닐린, 폴리티오펜, 및 폴리다이아세틸렌과 같은 전도성 중합체를 포함할 수 있다.
소정의 예시적인 실시 형태에서, 액체 오버코트 조성물(25)은 경화 또는 건조되어 광학적으로 투명한 재료를 형성할 수 있다. 재료의 광 투과도가 가시 영역(400 nm 내지 700 nm)에서 80% 이상이면, 이 재료는 광학적으로 투명한 것으로 고려된다. 달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에 기재된 모든 층들(기재를 포함함)은 바람직하게는 광학적으로 투명하다. 액체 오버코트 조성물(25)의 광학 투명도는 전형적으로, 제한 없이, 굴절률(RI), 두께, 평활도(smoothness), 두께 전체에 걸친 RI의 일관성, 표면(계면을 포함함) 반사, 및 표면 조도 및/또는 매설된 입자들에 의해 유발되는 산란을 포함한 다수의 인자들에 의해 결정된다.
일부 예시적인 실시 형태에서, 액체 오버코트 조성물(25)은 잉크, 예컨대 상표명 플렉소큐어 포스(FLEXOCURE FORCE)(미국 미네소타주 플리머스 소재의 플린트 그룹(Flint Group)으로부터 입수가능함)뿐만 아니라, 상표명 OP 시리즈(미국 일리노이주 시카고 소재의 나즈다르 잉크 테크놀로지즈(Nazdar Ink Technologies)로부터 입수가능함), 솔라플렉스(SOLARFLEX) 또는 선바(SUNBAR)(미국 뉴저지주 파시패니 소재의 선 케미칼 컴퍼니(Sun Chemical Co.)로부터 입수가능함), 및 (메트)아크릴레이트 수지(미국 펜실베이니아주 엑스턴 소재의 사토머, 인크.(Sartomer, Inc.)로부터 입수가능함)로 판매되는 투명 바니시를 포함한다.
오버코트 패턴화된 전도성 층 및 디바이스
다른 태양에서, 본 발명은 오버코트 패턴화된 전도성 층을 갖는 가요성 기재 또는 필름을 기재한다. 그러한 필름은 디스플레이 디바이스의 제조에 사용될 때 특히 유리한 것으로 확인되었다. 특히 유리한 디스플레이 디바이스는 광학 디스플레이, 더 상세하게는 평탄형 스크린 디스플레이 - 예를 들어, 액정 디스플레이를 포함함 -, 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 등을 포함한다.
특히 유용한 가요성 기재는 광학 요소, 더 상세하게는 편광 빔 스플리터를 포함한다. 적합한 가요성 기재, 광학 요소, 및 편광 빔 스플리터가 2015년 5월 29일에 출원되고 발명의 명칭이 "Optical Constructions"인 공계류 중인 미국 특허 출원 제62/168,205호에 기재되어 있으며, 이의 전체 개시내용은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
도 9를 참조하면, 터치-스크린 조립체(200)의 예는 유리 층(214)에 인접한 LCD 층(272)을 포함하며, 이는 전술된 방법을 사용하여 제조된 복합 물품(270)에 대한 베이스를 제공한다. 복합 물품(270)은 전도성 층(216)을 포함하며, 이는 전도성 접착제 층(250)을 통해 가요성 회로(260)에 전기적으로 접속되어 있다. 가요성 회로(260) 상의 전기 트레이스(280)가 조립체(200)를 컴퓨터, 휴대폰, 태블릿 등과 같은 디스플레이 장치의 구성요소에 접속시킨다. 전자 조립체 구조물(270) 위에 놓인 가요성 투과성 표면(276)이 디스플레이 장치의 사용자와의 상호작용의 포인트로서의 역할을 한다.
본 발명의 방법의 실시가 하기의 상세한 실시예와 관련하여 추가로 기술될 것이다. 이들 실시예는 다양한 구체적인 그리고 바람직한 실시 형태 및 기법을 추가로 예시하기 위해 제공된다. 그러나, 본 발명의 범주 내에 있으면서 많은 변형 및 수정이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
실시예
이들 실시예는 단지 예시를 위한 것이며, 첨부된 청구범위의 범주에 대해 과도하게 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본 발명의 넓은 범주를 기술하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 구체적인 실시예에 기술된 수치 값은 가능한 한 정확하게 기록된다. 그러나, 임의의 수치 값은 본질적으로 그의 각자의 시험 측정치에서 발견되는 표준 편차로부터 필연적으로 유래하는 소정의 오차를 포함한다. 최소한으로, 그리고 청구범위의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려는 시도로서가 아니라, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효숫자의 개수의 관점에서 그리고 보통의 반올림 기법을 적용함으로써 해석되어야 한다.
재료의 요약
달리 언급되지 않는 한, 예 및 본 명세서의 나머지 부분에서의 모든 부, 백분율, 비 등은 중량 기준이다. 사용된 용매 및 다른 시약은 달리 언급되지 않는 한 시그마-알드리치 케미칼 컴퍼니(Sigma-Aldrich Chemical Company)(미국 위스콘신주 밀워키 소재)로부터 입수될 수 있다.
실시예 1
미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀폰(DuPont)으로부터 멜리넥스(MELINEX) ST-504로서 구매가능한 0.005 인치(0.13 mm) 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름의 롤의 형태로 가요성 기재를 제공하였다. 미국 캘리포니아주 서니베일 소재의 캠브리오스 테크놀로지즈 코포레이션(Cambrios Technologies Corporation)으로부터 클리어옴(CLEAROHM) 잉크-N G4-02로서 구매가능한 95 중량%의 은 나노와이어 잉크, 및 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마 알드리치로부터 구매가능한 5 중량%의 아이소프로필 알코올로 구성된 혼합물을 종래 유형의 슬롯 다이를 사용하여 코팅함으로써 가요성 기재 상에 전도성 층을 형성하였다. 나노와이어 용액을 대략 15 내지 25 μm의 습윤 두께로 코팅하고, 이후에 건조시켜, 시트 저항(sheet resistance)이 대략 50 Ohm/Sq.이고 광 투과율이 91%이고 탁도가 대략 1.5%인 투과성의 전도성 코팅을 형성하도록 하였다. 이로써, 투과성의 전도성 기재를 형성하였다.
투과성의 전도성 기재의 샘플을 대략 3 × 8 인치(7.6 cm × 20.3 cm) 크기의 직사각형 쿠폰으로 절단하였다. 미국 미네소타주 미니애폴리스 소재의 서던 그래픽스 시스템즈(Southern Graphics Systems)로부터 구매된 대략 1.0 mm 폭 및 25 mm 길이의 6개의 라인을 갖는 패턴으로 구성된 플렉소그래피 스탬프를 24.0 BCM 아닐록스 롤(anilox roll)과 함께 사용하여 10 m/min의 속도로 은 잉크를 침착하여 패턴화된 층을 형성하였다. 더 상세하게는, 은 잉크는 노바센트릭스(NOVACENTRIX) PF-500으로서 구매가능한 전도성 나노은 잉크였고, 영국 케임브리지셔 로이스톤 소재의 알케이 프린트코트 인스트루먼츠(RK PrintCoat Instruments)로부터 플렉시프루퍼(FLEXIPROOFER) 100으로서 구매가능한 데스크톱 플렉소그래피 프린터로 인쇄를 수행하였다. 인쇄 후에, 스탬프 쿠폰을 배치식 오븐 내에 2분 동안 넣어두어 잉크 용매를 증발시키고 나노은 인쇄물을 소결시켰다.
이어서, 패턴화된 층을 갖는 샘플을 비전도성 중합체의 얇은 층으로 오버-코팅하였다. (일부 실시 형태에서는, 보호 유전체 층이 요구된다). 더 상세하게는, 미국 일리노이주 바타비아 소재의 플린트 그룹 프린트 미디어 노스 아메리카(Flint Group Print Media North America)로부터 UZS00061-408로서 구매가능한 10 중량%의 UV 경화성 잉크를 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Company)로부터의 도와놀(DOWANOL)로서 입수가능한 90 중량%의 글리콜 에테르와 혼합함으로써 액체 전구체를 제조하였다. 이 전구체를 미국 뉴욕주 웹스터 소재의 알.디. 스페셜티즈(R.D. Specialties)로부터 구매가능한 #8 마이어 로드(Meyer Rod)를 사용하여 샘플 상에 오버-코팅하였다. 이 전구체를, 건조 및 경화된 오버코트 층의 두께가 대략 1.5 내지 2.5 μm가 되는 것을 목표로 하여, 그리고 이에 따라 패턴화된 층의 표면 조도보다 더 얇게 침착하였다. 이어서, 오버-코팅된 샘플을 배치식 오븐 내에 2분 동안 넣어두어 용매를 증발시키고, 이어서 이것에 미국 메릴랜드주 게이더스버그 소재의 퓨전 유브이 시스템즈, 인크.(Fusion UV Systems, Inc.)로부터 구매가능한 236 와트/㎠ 퓨전(Fusion) H 전구를 구비한 분위기 내에서 고강도 UV 광을 조사하여 오버코트 층을 형성하였다.
오버코트 층이 경화되었을 때, 샘플을 패턴화된 층 위의 영역 및 패턴화된 층 위가 아닌 영역 둘 모두에서 옴 미터 접점(Ohm meter contact)을 사용하여 프로빙하였다. 패턴화된 층 위가 아닌 부분들에서는, 전기 접촉이 형성되지 않았는데, 이는 오버-코트 층이 그 아래에 놓인 전도성 층에 대한 접촉을 방지하기에 충분히 두꺼웠음을 나타낸다. 그러나, 패턴화된 층 위의 영역에서는, 옴 미터가 패턴화된 층에 대한 접촉을 형성하고, 거기로부터 그 아래에 놓인 전도성 층을 통해 패턴화된 층의 다른 분리된 부분에 접촉을 형성할 수 있었다. 이들 샘플 중 하나의 평면도인 현미경 사진이 도 8에 제시되어 있다.
비교예 1A
패턴화된 층의 표면 조도가 오버코트 층으로부터 돌출되지 않을 정도로 오버코트 층이 더 두꺼운 것을 제외하고는, 실시예 1에 따라 샘플을 제조하였다. 더 구체적으로는, 건조 및 경화된 중합체 두께가 대략 5 내지 10 μm가 되는 것을 목표로 하여 전구체를 침착하였다. 경화 후에, 오버코트 층을 앞에서와 같이 전기적으로 프로빙하였다. 패턴화된 층과의 전기 접촉은 달성되지 않았다.
실시예 2
미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀폰으로부터 멜리넥스 ST-504로서 구매가능한 0.005 인치(0.13 mm) 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름의 롤의 형태로 가요성 기재를 제공하였다. 미국 캘리포니아주 서니베일 소재의 캠브리오스 테크놀로지즈 코포레이션으로부터 클리어옴 잉크-N G4-02로서 구매가능한 95 중량%의 은 나노와이어 잉크, 및 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마 알드리치로부터 구매가능한 5 중량%의 아이소프로필 알코올로 구성된 혼합물을 종래 유형의 슬롯 다이를 사용하여 코팅함으로써 가요성 기재 상에 전도성 층을 형성하였다. 나노와이어 용액을 대략 15 내지 25 μm의 습윤 두께로 코팅하고, 이후에 건조시켜, 시트 저항이 대략 50 Ohm/Sq.이고 광 투과율이 91%이고 탁도가 대략 1.5%인 투과성의 전도성 코팅을 형성하도록 하였다. 이로써, 투과성의 전도성 기재를 형성하였다.
투과성의 전도성 기재를 소폭-웨브(narrow-web) 플렉소그래피 인쇄 라인을 통해 롤-투-롤 방식으로 가공하여, 패턴화된 은 라인들의 어레이를 침착하여 패턴화된 층을 형성하도록 하였다. 듀폰으로부터 사이렐(CYREL) DPR로서 구매가능한 0.067 인치(1.70 mm) 두께의 탄성중합체 플렉소그래피 스탬프는 대략 1 mm 폭, 25 mm 길이를 갖고 약 12 mm 내지 75 mm의 몇몇 크기의 피치를 갖는 라인으로 설계되었다. 스탬프는 서던 그래픽스 시스템즈로부터 구매하였다. 플레이트를 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 E1120으로서 구매가능한 플렉소그래피 마운팅 테이프를 사용하여 임프레션 롤(impression roll)에 장착하였다. 인쇄 프레스 속도는 50 ft/min(15.24 m/min)으로 설정하였고, 미국 텍사스주 오스틴 소재의 노바센트릭스로부터 PFI-722로서 구매가능한 나노은 잉크를 8.0 BCM/in2 아닐록스 롤을 사용하여 인쇄하였다. 잉크 용매를 증발시키고, 나노은 잉크를 연속 공기 충돌 및 IR 오븐 내에서 소결하였다.
오버코트 층으로서의 역할을 할 유전체 하드코트를 형성하기 위한 전구체를, 미국 펜실베이니아주 엑스턴 소재의 사토머 아메리카스(Sartomer Americas)로부터 SR399로서 구매가능한 10 중량부의 다이펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트; 사토머로부터 SR238B로서 구매가능한 10 중량부의 1,6 헥산다이올 다이아크릴레이트; 독일 델라웨어주 루트비히스하펜 소재의 바스프 코포레이션(BASF Corporation)으로부터 이르가큐어(IRGACURE) 184로서 구매가능한 2 중량부의 알파 하이드록시 케톤 광개시제; 및 다우 케미칼로부터 도와놀로서 구매가능한 80 중량부의 글리콜 에테르를 혼합함으로써 제조하였다. 이 혼합물을 종래 유형의 슬롯 다이를 사용하여 롤-투-롤 코팅을 통해 은 라인들의 어레이 위로 투과성의 코팅된 기재 상에 침착하였다. 웨브 속도는 50 ft/min(15.24 m/min)으로 설정하고, 코팅 파라미터는 건조된 오버코트 층이 1.3 μm 두께를 생성하도록 선택하였다. 이 두께는 오버코트 층이 인쇄된 은 라인들의 표면 조도보다 더 얇도록 선택되었다. 이어서, 습윤 필름을 공기 충돌 오븐에 통과시켜 글리콜 에테르 용매를 증발시키고, 퓨전 유브이 시스템즈, 인크.로부터 구매가능한 236 와트/㎠ H 전구를 구비한 질소 퍼지된 환경 내에서 고강도 UV 광을 사용하여 유전체 층을 중합하였다. 도 10은 미국 미네소타주 미니애폴리스 소재의 케이엘에이-텐코(KLA-Tencor)로부터 구매가능한 표면 스캐너를 사용하여 촬영된, 인쇄 및 오버-코팅된 샘플의 3차원 단면 라인 스캔을 나타낸다. 스캔은 패턴화된 층이 피크-밸리 높이가 약 0.5 내지 4.0 μm인 표면 조도로 구조화되어 있음을 나타낸다.
아래에 놓인 투과성 나노와이어에 대한 전기 접촉이 전도성 층을 통해 형성될 수 있는지를 결정하기 위하여, 패턴화된 층 내의 인접하지만 격리되지 않은 은 라인들을 옴 미터와 접촉시켜 전기 저항을 평가하였다. 옴 미터 프로브가 유전체 오버-코팅을 스크래치하지 않았음(그럼으로써 접촉을 가능하게 하여 긍정 오류(false positive)를 제공하지 않았음)을 확보하기 위하여, 미국 일리노이주 록포드 소재의 지씨 일렉트로닉스(GC Electronics)로부터 실버 프린트(SILVER PRINT) II로서 구매가능한 은 기반 전도성 페인트를 패턴화된 층 내의 인쇄된 라인들 위로 그 영역에 적용하고, 이후에 배치식 오븐 내에서 건조시켰다. 모든 경우에, 라인들 사이에 전기 전도성이 발생되었다. 그러나, 은 인쇄된 라인들 밖의 영역에서는, 옴 미터 프로브와의 접촉이 무한 저항(또는 전기 전도성이 없음)을 가져왔는데, 이는 아래에 놓인 투과성 전도체에 대한 접촉이 단지 패턴화된 층의 영역에서만 발생되었음을 나타낸다.
예시적인 실시 형태의 목록
실시 형태 1: 가요성 기재의 적어도 일부분 상에 존재하고, 전도성 표면을 포함하는 전도성 층; 상기 전도성 표면의 제1 영역의 적어도 일부분 상에 존재하고, 표면 조도를 갖는 전도성 재료를 포함하는 패턴화된 층; 및 상기 제1 영역의 적어도 일부분 상에 존재하고, 상기 표면 조도 미만의 두께를 갖는 오버코트 층으로서, 상기 제1 영역 내의 상기 전도성 층은 상기 오버코트 층에 의해 덮이도록, 그리고 상기 패턴화된 층의 적어도 일부분은 상기 오버코트 층 위로 실질적으로 돌출되도록 한, 상기 오버코트 층을 포함하는 복합 물품.
실시 형태 2: 실시 형태 1에 있어서, 상기 표면 조도는 0.5 마이크로미터(μm) 내지 10 μm인, 복합 물품.
실시 형태 3: 실시 형태 2에 있어서, 상기 표면 조도는 약 2 μm 내지 약 8 μm인, 복합 물품.
실시 형태 4: 실시 형태 2에 있어서, 상기 표면 조도는 약 3 μm 내지 약 6 μm인, 복합 물품.
실시 형태 5: 실시 형태 1 내지 실시 형태 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 오버코트는 다수의 (메트)아크릴레이트 모이어티를 갖는 적어도 하나의 단량체를 포함한 적어도 하나의 단량체로부터 형성된 하드코트인, 복합 물품.
실시 형태 6: 실시 형태 1 내지 실시 형태 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 가요성 기재는 광학 요소를 포함하는, 복합 물품.
실시 형태 7: 실시 형태 1 내지 실시 형태 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 패턴화된 층은 3 μm 내지 10 μm 직경의 입자들을 함유하는, 복합 물품.
실시 형태 8: 액정 디스플레이; 실시 형태 1 내지 실시 형태 7 중 어느 하나에 따른 복합 물품; 및 상기 복합 물품 위에 놓인 가요성의 투과성 표면을 포함하는 터치 스크린 디스플레이.
실시 형태 9: 복합 물품을 형성하는 방법으로서, 가요성 기재의 적어도 일부분 상에 존재하고, 전도성 표면을 포함하는 전도성 층을 형성하는 단계; 상기 전도성 표면의 제1 영역의 적어도 일부분 상에 존재하고, 표면 조도를 갖는 전도성 재료를 포함하는 패턴화된 층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 영역의 적어도 일부분 상에 존재하고, 상기 표면 조도 미만의 두께를 갖는 오버코트 층을 형성하는 단계로서, 상기 제1 영역 내의 상기 전도성 층은 상기 오버코트 층에 의해 덮이도록, 그리고 상기 패턴화된 층의 적어도 일부분은 상기 오버코트 층 위로 실질적으로 돌출되도록 하는, 상기 단계를 포함하는, 방법.
실시 형태 10: 실시 형태 9에 있어서, 상기 가요성 기재는 광학 요소를 포함하며, 선택적으로 상기 광학 요소는 편광 빔 스플리터인, 방법.
실시 형태 11: 실시 형태 10에 있어서, 상기 오버코트 층은, 다수의 (메트)아크릴레이트 모이어티를 갖는 적어도 하나의 단량체를 포함한 하나 이상의 단량체로부터 형성된 하드코트인, 방법.
실시 형태 12: 실시 형태 11에 있어서, 상기 오버코트 층을 경화시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시 형태 13: 실시 형태 12에 있어서, 상기 오버코트 층을 경화시키는 단계는 상기 오버코트 층을 열 또는 화학 방사선의 공급원에 노출시키는 것을 포함하는, 방법.
실시 형태 14: 실시 형태 13에 있어서, 상기 화학 방사선의 공급원은 자외 방사선 공급원, 적외 방사선 공급원, 전자 빔 공급원, 또는 감마 방사선 공급원으로부터 선택되는, 방법.
실시 형태 15. 실시 형태 9 내지 실시 형태 14 중 어느 하나의 방법에 따라 제조되는 복합 필름.
본 명세서의 전체에 걸쳐 "일 실시 형태", "소정 실시 형태", "하나 이상의 실시 형태" 또는 "실시 형태"에 대한 언급은, 용어 "실시 형태"에 선행하는 용어 "예시적인"을 포함하든 포함하지 않든 간에, 그 실시 형태와 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조, 재료 또는 특성이 본 발명의 소정의 예시적인 실시 형태들 중 적어도 하나의 실시 형태에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 다양한 곳에서의 "하나 이상의 실시 형태에서", "소정 실시 형태에서", "일 실시 형태에서" 또는 "실시 형태에서"와 같은 어구의 표현은 반드시 본 발명의 소정의 예시적인 실시 형태들 중 동일한 실시 형태를 언급하는 것은 아니다. 더욱이, 특정한 특징, 구조, 재료, 또는 특성은 하나 이상의 실시 형태에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
본 명세서가 소정의 예시적인 실시 형태를 상세히 기재하고 있지만, 당업자라면 전술한 내용을 이해할 때 이들 실시 형태에 대한 변경, 변형 및 등가물을 용이하게 안출할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 따라서, 본 발명이 상기에 기술된 예시적인 실시 형태로 부당하게 제한되어서는 안 된다는 것이 이해되어야 한다. 특히, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 숫자를 포함하도록 의도된다(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 및 5를 포함함). 또한, 본 명세서에 사용된 모든 숫자는 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 가정된다.
또한, 본 명세서에서 참고된 모든 간행물 및 특허는 각각의 개별 간행물 또는 특허가 참고로 포함되는 것으로 구체적이고 개별적으로 지시된 것과 동일한 정도로 전체적으로 참고로 포함된다. 다양한 예시적인 실시 형태를 기재하였다. 이들 및 다른 실시 형태는 하기 청구범위의 범주 내에 있다.

Claims (15)

  1. 가요성 기재의 적어도 일부분 상에 존재하고, 전도성 표면을 포함하는 전도성 층;
    상기 전도성 표면의 제1 영역의 적어도 일부분 상에 존재하고, 표면 조도(surface roughness)를 갖는 전도성 재료를 포함하는 패턴화된 층; 및
    상기 제1 영역의 적어도 일부분 상에 존재하는 오버코트 층(overcoat layer)으로서, 상기 오버코트 층은 상기 표면 조도 미만의 두께를 가져서, 상기 제1 영역 내의 상기 전도성 층이 상기 오버코트 층에 의해 덮이고 상기 패턴화된 층의 적어도 일부분이 상기 오버코트 층 위로 실질적으로 돌출되도록 한, 오버코트 층
    을 포함하는 복합 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표면 조도는 0.5 마이크로미터(μm) 내지 10 μm인, 복합 물품.
  3. 제2항에 있어서, 상기 표면 조도는 약 2 μm 내지 약 8 μm인, 복합 물품.
  4. 제2항에 있어서, 상기 표면 조도는 약 3 μm 내지 약 6 μm인, 복합 물품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 오버코트 층은, 다수의 (메트)아크릴레이트 모이어티(moiety)를 갖는 적어도 하나의 단량체를 포함한 하나 이상의 단량체로부터 형성된 하드코트인, 복합 물품.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가요성 기재는 광학 요소를 포함하며, 선택적으로 상기 광학 요소는 편광 빔 스플리터인, 복합 물품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패턴화된 층은 3 μm 내지 10 μm 직경의 입자들을 함유하는, 복합 물품.
  8. 서로 반대편에 있는 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 갖는 액정 디스플레이;
    상기 액정 디스플레이의 적어도 한쪽의 주 표면 위에 놓인 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 복합 물품; 및
    상기 복합 물품 위에 놓인 가요성의 투과성 표면
    을 포함하는 터치 스크린 디스플레이.
  9. 가요성 기재의 적어도 일부분 상에 존재하고, 전도성 표면을 포함하는 전도성 층을 형성하는 단계;
    상기 전도성 표면의 제1 영역의 적어도 일부분 상에 존재하고, 표면 조도를 갖는 전도성 재료를 포함하는 패턴화된 층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 영역의 적어도 일부분 상에 존재하는 오버코트 층을 형성하는 단계로서, 상기 오버코트 층은 상기 표면 조도 미만의 두께를 가져서, 상기 제1 영역 내의 상기 전도성 층이 상기 오버코트 층에 의해 덮이고 상기 패턴화된 층의 적어도 일부분이 상기 오버코트 층 위로 실질적으로 돌출되도록 하는, 단계
    를 포함하는, 복합 물품을 형성하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 가요성 기재는 광학 요소를 포함하며, 선택적으로 상기 광학 요소는 편광 빔 스플리터인, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 오버코트 층은, 다수의 (메트)아크릴레이트 모이어티를 갖는 적어도 하나의 단량체를 포함한 하나 이상의 단량체로부터 형성된 하드코트인, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 오버코트 층을 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 오버코트 층을 경화시키는 단계는 상기 오버코트 층을 열 또는 화학 방사선의 공급원에 노출시키는 것을 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 화학 방사선의 공급원은 자외 방사선 공급원, 적외 방사선 공급원, 전자 빔 공급원, 또는 감마 방사선 공급원으로부터 선택되는, 방법.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조되는 복합 필름.
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