KR20180093339A - 터치 센서 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20180093339A
KR20180093339A KR1020170019274A KR20170019274A KR20180093339A KR 20180093339 A KR20180093339 A KR 20180093339A KR 1020170019274 A KR1020170019274 A KR 1020170019274A KR 20170019274 A KR20170019274 A KR 20170019274A KR 20180093339 A KR20180093339 A KR 20180093339A
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Abstract

본 발명의 터치 센서는 베이스 층, 베이스 층 상에 순차적으로 적층된 제1 투명 도전성 산화물 패턴, 금속 나노와이어 패턴 및 제2 투명 도전성 산화물 패턴을 각각 포함하는 복수의 센싱 전극들을 포함하며, 제2 투명 도전성 산화물 패턴은 제1 투명 도전성 산화물 패턴보다 큰 두께 및 결정화도를 갖는다. 제2 투명 도전성 산화물 패턴에 의해 센싱 전극의 패턴 균일성, 투과도 및 전기적 특성이 향상될 수 있다.

Description

터치 센서 및 이의 제조 방법{TOUCH SENSOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 터치 센서 및 이의 제조 방법 에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 복층 구조의 전극 패턴들을 포함하는 터치 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 정보화 기술(IT)이 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 내장되어 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치인 터치 스크린 패널(touch screen panel)이 디스플레이 장치와 결합되어 화상 표시 기능 및 정보 입력 기능이 함께 구현된 전자 기기들이 개발되고 있다.
터치 스크린 패널은 터치 센서의 동작 방식에 따라, 정전 용량 방식, 광감지 방식, 저항막 방식 등으로 구분될 수 있다. 정전 용량 방식의 터치 센서의 경우, 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때 도전성 센싱 패턴이 주변의 다른 센싱패턴 또는 접지전극 등과 형성하는 정전용량의 변화를 감지함으로써, 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다.
터치 센서에 포함되는 상기 도전성 센싱 패턴은 디스플레이 장치에 적용되는 경우, 고투과성을 가지면서 향상된 전기적 특성(예를 들면, 낮은 저항)을 가질 필요가 있다.
또한, 상기 도전성 센싱 패턴의 채널 사이즈가 감소되는 경우, 각 센싱 패턴 형성을 위한 패터닝 공정의 신뢰성 향상이 필요하다.
예를 들면, 한국공개특허 제2014-0092366호에서와 같이 최근 다양한 화상 표시 장치에 터치 센서가 결합된 터치 스크린 패널이 개발되고 있으나, 상술한 바와 같이 광학적, 전기적, 기계적 특성이 함께 향상된 박형 터치 센서 또는 터치 패널의 요구가 지속되고 있다.
한국공개특허 제2014-0092366호
본 발명의 일 과제는 광학적, 전기적, 기계적 특성이 향상된 터치 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 광학적, 전기적, 기계적 특성이 향상된 터치 센서의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 광학적, 전기적, 기계적 특성이 향상된 터치 센서를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 베이스 층; 및 상기 베이스 층 상에 순차적으로 적층된 제1 투명 도전성 산화물 패턴, 금속 나노와이어 패턴 및 제2 투명 도전성 산화물 패턴을 각각 포함하는 복수의 센싱 전극들을 포함하며,
상기 제2 투명 도전성 산화물 패턴은 상기 제1 투명 도전성 산화물 패턴보다 큰 두께 및 결정화도를 갖는, 터치 센서.
2. 위 1에 있어서, 상기 제2 투명 도전성 산화물 패턴의 두께는 400 내지 600Å인, 터치 센서.
3. 위 2에 있어서, 상기 제1 투명 도전성 산화물 패턴의 두께는 50 내지 100Å인, 터치 센서.
4. 위 1에 있어서, 상기 제1 투명 도전성 산화물 패턴 및 상기 제2 투명 도전성 산화물 패턴은 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하는, 터치 센서.
5. 위 1에 있어서, 상기 금속 나노와이어 패턴은 은 나노와이어를 포함하는, 터치 센서.
6. 위 1에 있어서, 상기 베이스 층은 분리층 및 중간층을 포함하며, 상기 분리층 또는 상기 중간층 중 적어도 하나는 유기 고분자를 포함하는, 터치 센서.
7. 위 1에 있어서, 상기 센싱 전극들 중 이웃하는 일부 센싱 전극들을 전기적으로 연결하는 브릿지 패턴을 더 포함하는, 터치 센서.
8. 위 7에 있어서, 상기 브릿지 패턴은 도전성 금속 산화물을 포함하는, 터치 센서.
9. 위 1에 있어서, 상기 제2 투명 도전성 산화물 패턴은 어닐링된 도전성 금속 산화물을 포함하는, 터치 센서.
10. 베이스 층 상에 순차적으로 제1 투명 도전성 산화물 층, 금속 나노와이어층 및 제2 투명 도전성 산화물 층을 형성하는 단계;
상기 제2 투명 도전성 산화물 층 상에 어닐링 공정을 수행하는 단계; 및
상기 제2 투명 도전성 산화물 층, 상기 금속 나노와이어층 및 상기 제1 투명 도전성 산화물 층을 단일 식각 공정을 통해 패터닝하여 복수의 센싱 전극들을 형성하는 단계를 포함하는, 터치 센서의 제조 방법.
11. 위 10에 있어서, 상기 어닐링 공정은 150 내지 250℃의 온도에서 수행되는, 터치 센서의 제조 방법.
12. 위 11에 있어서, 상기 제2 투명 도전성 산화물 층은 400 내지 600Å의 두께로 형성되며, 상기 제1 투명 도전성 산화물 층은 50 내지 100Å의 두께로 형성되는, 터치 센서의 제조 방법.
13. 위 10에 있어서, 상기 베이스 층은 캐리어 기판 및 상기 캐리어 기판 상에 형성되며 유기 고분자를 포함하는 분리층을 포함하는, 터치 센서의 제조 방법.
14. 위 13에 있어서, 상기 베이스 층 상에 상기 센싱 전극들을 덮는 패시베이션 층을 형성하는 단계; 및 상기 캐리어 기판을 상기 분리층으로부터 박리하는 단계를 더 포함하는, 터치 센서의 제조 방법.
15. 위 14에 있어서, 상기 캐리어 기판을 박리하는 단계 이후에 기재를 점접착층을 통해 상기 분리층과 접합하는 단계를 더 포함하는, 터치 센서의 제조 방법.
16. 위 1 내지 9 중 어느 한 항의 터치 센서를 포함하는, 터치 스크린 패널.
17. 위 1 내지 9 중 어느 한 항의 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따르는 터치 센서에 있어서, 센싱 전극을 예를 들면, 제1 투명 도전성 산화물 패턴-금속 나노와이어 패턴-제2 투명 도전성 산화물 패턴 적층구조를 포함하는 복층 구조로 형성할 수 있다. 따라서, 터치 센서의 투과도를 향상시키면서, 센싱 전극의 채널 저항을 감소시켜 고감도 센싱 전극을 구현할 수 있다.
또한, 상기 제2 투명 도전성 산화물 패턴은 상기 제1 투명 도전성 산화물 패턴보다 두껍게 형성하고 어닐링 처리에 노출시킴으로써, 각 센싱 전극 형성을 위한 패터닝 공정 시, 크랙 또는 스큐(skew)와 같은 기계적 불량을 방지할 수 있다. 이에 따라, 인접하는 센싱 전극 사이에 발생하는 단락 또는 신호 교란 역시 억제할 수 있다.
또한, 상기 어닐링 처리에 의해 상기 제2 투명 도전성 산화물 패턴의 결정화도가 상승하여 투과도가 향상되며, 채널 저항 역시 감소될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4 및 도 5는 일부 실시예들에 따른 터치 센서의 센싱 전극 구조를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 6 내지 도 10은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 11 및 도 12는 각각 실시예 및 비교예의 센싱 전극 패턴 형상을 나타내는 이미지이다.
본 발명의 실시예들은 베이스 층; 및 상기 베이스 층 상에 순차적으로 적층된 제1 투명 도전성 산화물 패턴, 금속 나노와이어 패턴 및 제2 투명 도전성 산화물 패턴을 각각 포함하는 복수의 센싱 전극들을 포함하며, 상기 제2 투명 도전성 산화물 패턴은 상기 제1 투명 도전성 산화물 패턴보다 큰 두께 및 결정화도를 갖는 터치 센서를 제공한다. 상기 터치 센서는 향상된 투과성, 감소된 저항을 가지며, 고감도 및 고신뢰성의 신호 전달 특성을 가질 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
<터치 센서 및 이의 제조 방법>
도 1 내지 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 상기 터치 센서는 베이스 층(100), 베이스 층(100) 상에 적층된 센싱 전극들(140), 및 센싱 전극들(140)을 덮는 패시베이션 층(160)을 포함할 수 있다.
베이스 층(100)은 센싱 전극(140) 형성을 위한 지지층으로 제공될 수 있다. 본 명세서에서, 베이스 층(100)은 센싱 전극(140)의 하부 부재를 포괄하는 의미로 사용된다. 예를 들면, 베이스 층(100)은 필름 타입의 부재 또는 기판을 포괄할 수 있으며, 또는 센싱 전극(140)이 형성되는 대상체(예를 들면, 디스플레이 장치의 표시 패널)를 포괄할 수 있다.
베이스 층(100)은 예를 들면, 글래스, 플라스틱, 또는 폴리이미드와 같은 유연성 수지를 포함할 수 있다.
센싱 전극(140)은 베이스 층(100) 상에 순차적으로 형성된 제1 투명 도전성 산화물 패턴(115), 금속 나노와이어 패턴(125) 및 제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)을 포함할 수 있다.
제1 투명 도전성 산화물 패턴(115)은 비제한적인 예로서, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO) 등과 같은 도전성을 갖는 금속 산화물을 포함할 수 있다.
제1 투명 도전성 산화물 패턴(115)은 베이스 층(100)으로부터 확산되는 예를 들면, 유기 물질에 대한 배리어로 제공될 수 있다. 또한, 제1 투명 도전성 산화물 패턴(115)은 금속 나노와이어 패턴(125)의 하부 배리어 또는 하부 보호 패턴으로 기능할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 투명 도전성 산화물 패턴(115)은 투과도 및 배리어 성능을 함께 고려하여 ITO로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 투명 도전성 산화물 패턴(115)의 두께는 약 50 내지 100Å일 수 있다. 제1 투명 도전성 산화물 패턴(115)의 두께가 약 50Å 미만인 경우, 유기 물질에 대한 충분한 배리어 기능이 구현되지 않을 수 있다. 제1 투명 도전성 산화물 패턴(115)의 두께가 약 100Å를 초과하는 경우, 센싱 전극(140)의 저항이 지나치게 상승하며 균일한 패턴 형상이 용이하게 구현되지 않을 수 있다.
금속 나노와이어 패턴(125)은 비제한적인 예로서, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 몰리브덴(Mo)과 같은 금속 또는 은-팔라듐-구리(APC)와 같은 합금의 나노와이어를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 금속 나노와이어 패턴(125)은 저저항 및 고감도 구현을 위해 은나노와이어를 포함할 수 있다.
금속 나노와이어 패턴(125)이 센싱 전극(140)에 포함됨에 따라, 센싱 전극(140)이 투명 도전성 산화물로 구성되는 경우보다, 플렉시블 특성이 향상되며, 채널 저항이 감소될 수 있다.
금속 나노와이어 패턴(125)의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니나, 약 10 내지 400Å일 수 있다.
제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)은 상술한 도전성 금속 산화물을 포함할 수 있다. 제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)은 제1 투명 도전성 산화물 패턴(115)과 동일하거나 상이한 도전성 금속 산화물을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 결정화 및 투과도의 동시 향상을 위해 제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)은 ITO로 형성될 수 있다.
제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)은 제1 투명 도전성 산화물 패턴(115)보다 큰 두께를 가질 수 있다. 또한, 제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)은 어닐링(annealing) 처리와 같은 열처리된 금속 산화물을 포함할 수 있다. 따라서, 제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)은 제1 투명 도전성 산화물 패턴(115)보다 높은 결정화도(crystallinity)를 가질 수 있다.
결정화도는 물질에 있어서, 비정질 영역 대비 결정질 영역의 분율을 의미할 수 있다. 예를 들면, 상기 결정화도는 융해열 측정 또는 X선 회절법 등을 통해 측정될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)의 두께는 약 400 내지 600Å일 수 있다.
제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)의 두께가 약 400Å 미만인 경우, 결정화도 증가로 인한 패턴 신뢰성 향상 효과가 충분히 구현되지 않을 수 있다. 제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)의 두께가 약 600Å를 초과하는 경우, 터치 센서의 투과도가 지나치게 감소될 수 있으며, 패터닝 공정 시간이 증가될 수 있다.
패시베이션 층(160)은 베이스 층(100) 상에 형성되어, 센싱 전극들(140)을 덮을 수 있다. 패시베이션 층(160)은 예를 들면, 예를 들면, 실리콘 산화물과 같은 무기 산화물, 또는 유기 절연물질을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 센싱 전극은 제1 투명 도전성 산화물 패턴(115)/금속 나노와이어 패턴(125)/제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)을 포함하는 3층 구조를 포함할 수 있다. 금속 나노와이어 패턴(125)을 센싱 전극(140) 내에 삽입시킴에 따라, 채널 저항 감소를 통한 터치 센서의 감도 및 유연성이 향상될 수 있다. 또한, 금속 나노와이어 패턴(125)이 제1 및 제2 투명 도전성 산화물 패턴들(115, 135)에 의해 샌드위치됨에 따라, 터치 센서의 투과도가 향상되며, 금속 나노와이어 패턴(125)의 부식, 손상을 차단할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)의 두께를 약 400 내지 600Å 범위로 조절하고, 어닐링을 통해 제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)의 결정화도를 상승시킴으로써, 균일한 패턴 프로파일을 갖는 센싱 전극(140)을 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 분리층(80) 및/또는 중간층(90)이 센싱 전극(140) 형성을 위한 베이스 층으로 제공될 수 있다.
분리층(80)은 캐리어 기판(50, 도 5 참조)과의 후속 박리 공정을 촉진하기 위한 기능층으로 포함될 수 있다. 예를 들면, 분리층(80)은 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol), 폴리아믹산(polyamic acid), 폴리아미드(polyamide), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스티렌(polystylene), 폴리노보넨(polynorbornene), 페닐말레이미드 공중합체(phenylmaleimide copolymer), 폴리아조벤젠(polyazobenzene), 폴리페닐렌프탈아미드(polyphenylenephthalamide), 폴리에스테르(polyester), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리아릴레이트(polyarylate), 신나메이트(cinnamate), 쿠마린(coumarin), 프탈리미딘(phthalimidine), 칼콘(chalcone), 방향족 아세틸렌계 등의 고분자를 포함할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 조합되어 사용될 수 있다.
중간층(90)은 상기 박리 공정에서 센싱 전극(140)을 보호하기 위해 추가될 수 있다. 또한, 중간층(90)은 센싱 전극(140)과의 굴절률 정합을 위해 형성될 수 있다. 예를 들면, 중간층(90)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등과 같은 무기 절연 물질, 또는 고분자 계열의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 박리 공정을 통해 상기 캐리어 기판이 분리층(80)으로부터 박리된 후, 기재(70)가 분리층(80)의 저면으로 접합될 수 있다. 예를 들면, 기재(70)는 점접착층을 통해 분리층(80)에 부착될 수 있다. 기재(70)는 예를 들면, 폴리이미드와 같은 유연성 수지 필름, 또는 편광 필름과 같은 각종 광학 기능층을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 패시베이션 층(160) 상에는 광학 기능층(170)이 적층될 수 있다. 예를 들면, 광학 기능층(170)은 코팅형 편광자, 또는 연신형 편광판을 포함할 수 있다.
상기 연신형 편광판은 보호필름 및 편광자를 포함하며, 상기 보호필름 상에 점접착층을 도포 후, 패시베이션 층(160) 상에 상기 편광판을 접합할 수 있다.
광학성 기능층(170)은 위상차 판, 하드코팅층, 색 조절층 등을 포함할 수도 있다.
도 4 및 도 5는 일부 실시예들에 따른 터치 센서의 센싱 전극 구조를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다. 예를 들면, 도 5는 도 4에 표시된 I-I' 라인을 따라 상기 터치 센서의 두께 방향으로 절단한 단면도이다.
한편, 도 1 내지 도 3을 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일한 구성 및/또는 재질에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 센싱 전극들(141, 143)은 예를 들면, 분리층(80) 및 중간층(90)을 포함하는 베이스 층 상에 배치되며, 각각 제1 투명 도전성 산화물 패턴(115), 금속 나노와이어 패턴(125) 및 제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)의 적층 구조를 포함할 수 있다. 상기 센싱 전극들은 제1 센싱 전극(141) 및 제2 센싱 전극(143)을 포함할 수 있다.
제1 센싱 전극(141)은 예를 들면, 다각형 형상의 단위 패턴들이 연결부(141a)를 통해 행 방향을 따라 연결되어 연장할 수 있다. 따라서, 상기 행 방향의 제1 센싱 라인이 정의되며, 복수의 상기 제1 센싱 라인들이 열 방향으로 배열될 수 있다.
제2 센싱 전극(143)은 예를 들면, 서로 물리적으로 이격된 다각형 형상의 섬(island) 패턴을 포함할 수 있다. 제2 센싱 전극들(143)은 제1 센싱 전극들(141)과 전기적, 물리적으로 분리되도록 이격될 수 있다. 예를 들면, 제2 센싱 전극들(143)은 열 방향으로 제1 센싱 전극(141)의 연결부(141a)를 사이에 두고 서로 마주보며 이격될 수 있다.
예를 들면, 중간층(90) 상에는 절연층(150)이 형성되어 제1 및 제2 센싱 전극들(141, 143) 사이의 공간을 채우며 제1 및 제2 센싱 전극들(141, 143)을 덮을 수 있다.
절연층(150)은 예를 들면, 실리콘 산화물과 같은 무기 절연 물질, 또는 아크릴계 수지와 같은 투명 유기 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 절연층(150)은 에폭시 화합물, 아크릴 화합물, 멜라닌 화합물 등과 같은 열경화성 또는 광경화성 물질을 포함하는 유기 수지 조성물로부터 형성될 수 있다.
절연층(150)은 제2 센싱 전극(143)의 상면을 적어도 부분적으로 노출시키는 콘택 홀을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 콘택 홀을 통해 제2 센싱 전극(143)에 포함된 제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)의 상면이 부분적으로 노출될 수 있다.
절연층(150) 상에는 브릿지(bridge) 패턴(155)이 배치될 수 있다. 브릿지 패턴(155)은 상기 콘택홀들을 채우며, 상기 열 방향으로 이웃하는 한 쌍의 제2 센싱 전극들(143)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
브릿지 패턴(155) 및 제2 센싱 전극들(143)에 의해 제1 센싱 전극 들(141)과 절연이 유지되면서 상기 열 방향으로 연장하는 제2 센싱 라인이 정의될 수 있다. 복수의 상기 제2 센싱 라인들이 상기 행 방향으로 배열될 수 있다.
상기 제1 및 제2 센싱 라인들은 예를 들면, 터치 센서의 주변부에서 배선들 또는 트레이스들과 연결되며, 상기 배선 또는 트레이스들은 예를 들면, 패드를 통해 구동회로와 연결될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 브릿지 패턴(155)은 투명도 또는 투과성 향상을 위해 투명 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 브릿지 패턴(155)은 ITO를 포함할 수 있다.
패시베이션 층(160)은 절연층(150) 상에 형성되어, 브릿지 패턴들(155)을 덮을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 터치 센서는 상호 정전 용량(Mutual Capacitance) 방식으로 구동될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 터치 센서는 자기 정전용량(Self Capacitance) 방식으로 구동될 수 있다. 이 경우, 센싱 전극은 각각 독립된 섬 형상의 단위 패턴을 포함하며, 상기 단위 패턴 각각이 트레이스 또는 배선과 연결될 수 있다. 이 경우, 브릿지 패턴은 생략될 수도 있다.
도 6 내지 도 10은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 1 내지 도 3을 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및/또는 재질에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 6을 참조하면, 캐리어 기판(50) 상에 분리층(80)을 형성할 수 있다. 캐리어 기판(50)으로서, 예를 들면 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
분리층(80)은 상술한 고분자를 포함하는 분리층 조성물을 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 등의 당 분야에 공지된 방법을 사용하여 캐리어 기판(90) 상에 도포후 경화 공정을 통해 형성될 수 있다.
분리층(80) 상에는 중간층(90)이 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 분리층(80) 및 중간층(90)에 의해 베이스 층이 정의될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 중간층(90)의 형성은 생략될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 중간층(90) 상에 순차적으로 제1 투명 도전성 산화물층(110), 금속 나노와이어층(120) 및 제2 투명 도전성 산화물층(130)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 제1 및 제2 투명 도전성 산화물층들(110, 130)은 각각 ITO 타겟을 사용하는 스퍼터링(sputtering) 공정을 통해 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 투명 도전성 산화물층(110)은 약 50 내지 100Å의 두께로 형성될 수 있다. 제2 투명 도전성 산화물층(130)은 약 400 내지 600Å의 두께로 형성될 수 있다.
금속 나노와이어층(120)은 예를 들면, 은 나노와이어 및 분산매를 포함하는 나노와이어 조성물을 도포하고, 이를 경화시켜 형성될 수 있다. 금속 나노와이어층(120)은 화학 기상 증착(CVD), 스퍼터링, 물리 기상 증착(PVD), 플라즈마 증착, 열 증착 등과 같은 증착 공정을 통해 형성될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 제2 투명 금속 산화물층(130) 상에서 어닐링(annealing) 공정을 수행할 수 있다. 제2 투명 금속 산화물층(130)이 상기 어닐링 공정에 노출됨에 따라, 제2 투명 금속 산화물층(130)의 결정화도가 증가할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 제2 투명 금속 산화물층(130)이 약 400Å 이상의 두께로 형성됨에 따라, 상기 어닐링 공정에 의한 금속 나노와이어층(120)의 열 산화와 같은 손상을 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 어닐링 공정은 약 150 내지 250℃의 온도 범위로 수행될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 충분한 제2 투명 금속 산화물층(130)의 결정화도를 확보하고 금속 나노와이어층(120)의 손상을 방지하는 측면에서 상기 어닐링 공정은 약 170 내지 200℃의 온도 범위로 수행될 수 있다.
도 9를 참조하면, 제2 투명 도전성 산화물층(130), 금속 나노와이어 층(120) 및 제1 투명 도전성 산화물층(130)을 패터닝하여 센싱 전극들(141, 143)을 형성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제2 투명 도전성 산화물층(130), 금속 나노와이어 층(120) 및 제1 투명 도전성 산화물층(130)은 예를 들면, 제1 포토 마스크를 사용하는 실질적으로 동일한 사진 식각 공정을 통해 일괄적으로 패터닝될 수 있다. 예를 들면, 상기 사진 식각 공정은 인산, 질산 및/또는 초산을 포함하는 식각액을 사용하는 습식 식각 공정을 포함할 수 있다.
상기 식각 공정에 의해 중간층(90)의 상면으로부터 순차적으로 적층된 제1 투명 도전성 산화물 패턴(115), 금속 나노와이어 패턴(125) 및 제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)을 포함하는 센싱 전극(141, 143)이 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 어닐링 공정에 의해 제2 투명 도전성 산화물층(130)의 밀도, 결정화도와 같은 물리적, 기계적 특성이 향상될 수 있다. 또한, 제2 투명 도전성 산화물층(130)을 약 400Å 이상의 두께로 형성될 수 있다.
이에 따라, 제2 투명 도전성 산화물층(130) 또는 제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)은 실질적으로 식각 완충 패턴 또는 식각 마스크 패턴으로 제공되어, 식각 균일성이 향상될 수 있다. 따라서, 단일 또는 일괄 식각 공정을 통해 센싱 전극(141, 143)을 형성하더라도 스큐, 패턴 무너짐과 같은 식각 불량을 방지할 수 있다. 그러므로, 원하는 선폭 또는 피치를 갖는 센싱 전극들(141, 143)이 고 정밀도로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상술한 어닐링 공정에 의해 제2 투명 도전성 산화물층(130) 또는 제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)의 표면 거칠기가 감소될 수 있다. 예를 들면, 상기 어닐링 공정에 의해 제2 투명 도전성 산화물층(130) 또는 제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)의 표면 거칠기(Ra)는 약 0.7nm 이하 또는 0.6nm 이하로 감소될 수 있다.
표면 거칠기 감소에 따라, 식각 공정의 균일성이 추가적으로 향상되어 원하는 패턴 형상의 센싱 전극들(141, 143)이 형성될 수 있다.
센싱 전극들(141, 143)은 도 4 및 도 5를 참조로 설명한 바와 같이, 제1 센싱 전극(141) 및 제2 센싱 전극(143)을 포함할 수 있다.
도 10을 참조하면, 센싱 전극들(141, 143)을 덮는 절연층(150)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상술한 광경화성 조성물을 센싱 전극들(141, 143) 상에 도포 및 경화하여 절연층(150)을 형성할 수 있다.
이후, 제2 포토 마스크를 사용한 노광 공정 및 현상 공정을 통해 절연층(150)을 부분적으로 제거하여, 제2 센싱 전극(143)의 제2 투명 도전성 산화물 패턴(135)을 노출시키는 콘택 홀들을 형성할 수 있다.
절연층(150) 상에 상기 콘택 홀들을 채우는 예를 들면, ITO와 같은 투명 도전성 산화물을 포함하는 도전막을 형성할 수 있다. 이후, 상기 도전막을 패터닝하여 이웃하는 제2 센싱 전극들(143)을 전기적으로 연결시키는 브릿지 패턴(155)을 형성할 수 있다.
절연층(150) 상에는 브릿지 패턴(155)을 덮는 패시베이션 층(160)을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 패시베이션 층(160) 상에 제1 점접착층(170)을 형성하고, 상기 제1 점접착층(170)을 통해 보호 필름(180)을 부착시킬 수 있다.
다시, 도 5를 참조하면, 캐리어 기판(50)을 분리층(80)으로부터 박리 또는 분리시키고, 캐리어 기판(50)이 분리된 분리층(80)의 표면에 기재(70)를 부착시킬 수도 있다. 예를 들면, 기재(70)의 일면 상에 제2 점접착층(미도시)을 형성하고, 상기 제2 점접착층을 통해 기재(70) 및 분리층(80)을 접합할 수 있다.
이어서, 열 경화 공정을 수행하여 상기 제1 점접착층(170)의 박리력을 감소시킨 후, 보호 필름(180)을 제거할 수 있다.
<터치 스크린 패널 및 화상 표시 장치>
또한, 본 발명의 실시예들은 상술한 터치 센서를 포함하는 터치 스크린 패널 및 화상 표시 장치를 제공한다.
상기 화상 표시 장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel device), 전계발광 표시장치(Electro Luminescent Display device), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light-Emitting Diode Display device) 등 각종 화상 표시 장치의 표시 패널을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서는 상기 화상 표시 장치에 직접 센서층으로 적층되거나, 기판 및/또는 보호필름 등과 결합되어 터치 스크린 패널로서 삽입될 수 있다. 예를 들면, 상기 터치 센서는 화상 표시 장치의 윈도우 필름 및 상기 표시 패널 사이에 배치될 수 있다.
상기 터치 센서는 제1 투명 도전성 산화물 패턴-금속 나노와이어 패턴-제2 투명 도전성 산화물 패턴의 적층 구조를 포함하며, 이에 따라 향상된 투과도 및 굴곡 특성을 가지며, 플렉시블 디스플레이에 효과적으로 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 비교예를 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 1: 면저항 및 투과도 평가
실시예
두께 700㎛의 소다 라임 글래스(Soda lime Glass) 재질의 캐리어 기판 상에 멜라민계 수지 50중량부, 신나메이트계 수지 50중량부를 10중량%의 농도로 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA)에 희석한 분리층 조성물을 두께 300nm로 도포하였다. 이후, 150℃에서 30분간 건조 처리하여 분리층을 형성하였다.
상기 분리층 상에 중간층 조성물(다관능 아크릴계 모노머 40중량부와 에폭시계 수지 60중량부를 혼합하고 디에틸렌글리콜 메틸에틸에테르(MEDG), PGMEA 및 3-메톡시부탄올을 각각 30중량부, 40중량부, 30중량부로 혼합한 용매에 고형분이 20중량부의 비율을 가지도록 제조)을 두께 2㎛로 도포하고, UV를 200mJ/cm2로 조사하여 광경화를 실시하고, 230℃에서 30분간 건조 경화하여 중간층을 형성하였다.
상기 중간층 상에 ITO를 상온 25℃ 조건에서 100Å 두께로 증착하여 제1 투명 도전성 산화물층을 형성하였다. 상기 제1 투명 도전성 산화물층 상에 직경 10 내지 20nm의 은 나노와이어를 포함하는 금속 나노와이어층을 40nm 의 두께로 형성하였다. 상기 금속 나노와이어층 상에 ITO를 상온 25℃ 조건에서 400Å 두께로 증착하여 제2 투명 도전성 산화물층을 형성하였다.
이후, 180℃의 온도에서 30분 동안 상기 제2 투명 도전성 산화물층에 대해 어닐링 공정을 수행하여 실시예에 따른 터치 센서 적층체를 형성하였다.
비교예
어닐링 공정을 생략한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 공정에 따라 터치 센서 적층체를 형성하였다.
상기 실시예 및 비교예의 적층체에 대해 패시베이션 층 측에서 투과도를 측정하였다. 또한, 상기 제2 투명 도전성 산화물층의 면저항을 측정하였다. 평가결과를 하기의 표 1에 나타낸다. 표 1의 수치들은 각각 10회 측정 후 평균값을 나타낸다.
구분 투과율(%) 면저항(Ω/□)
실시예 89.2 62.4
비교예 87.8 68.9
표 1을 참조하면, 어닐링 공정이 수행됨에 따라 터치 센서에 포함되는 전극 적층체의 투과율이 증가되었으며 및 면저항이 감소되었음을 확인할 수 있다.
실험예 2: 정전기 발생(Electrostatic Discharge: ESD) 평가
실험예 1과 동일한 공정을 통해 캐리어 기판 상에 분리층 및 중간층을 형성하고, 중간층 상에 제1 투명 도전성 산화물층, 금속 나노와이어층 및 제2 투명 도전성 산화물층을 포함하는 전극 적층체를 형성하였다. 상기 전극 적층체를 일괄 식각하여 선폭 30㎛의 라인 형상의 전극 패턴을 형성하였다.
제2 투명 도전성 산화물층의 두께를 변화시키면서 실시예 및 비교예들의 터치 센서 샘플들을 제조하고, 실시예들의 터치 센서에 대해서는 상기 식각 공정 전에 실험예 1과 동일한 어닐링 공정을 수행하였다.
실시예 및 비교예들의 터치 센서에 포함된 이웃하는 전극패턴들에 전압을 인가하여 정전기 발생 여부를 평가하였다. 평가 결과는 하기의 표 2에 나타낸다.
구분 제2 투명 도전성 산화물층 두께(Å) 정전기 발생여부(ESD 평가)
15kV 17kV 19kV 21kV 23kV 24kV 25kV
실시예 1 400 X X X X X X X
실시예 2 300 X X X X X X ○
비교예 1 100 X ○ - - - - -
비교예 2 250 X X ○ - - - -
비교예 3 400 X X X X X ○ -
표 2를 참조하면, 어닐링 공정이 생략된 비교예들의 경우 인가 전압이 증가됨에 따라 모두 ESD 불량이 측정되었다.
실시예 1의 경우, 모든 전압 구간에서 ESD 불량이 발생되지 않았으며, 실시예 2의 경우 제2 투명 도전성 산화물층 두께가 400Å 미만으로 감소됨에 따라, 25kV에서 일부 ESD 불량이 발생되었다.
도 11 및 도 12는 각각 실시예 및 비교예의 센싱 전극 패턴 형상을 나타내는 이미지이다. 구체적으로 도 11 및 도 12는 각각 상기 실시예 1 및 비교예 2의 패턴 형상을 나타내는 TEM 이미지이다.
도 11을 참조하면, 실시예의 경우 전극 패턴 측벽에 실질적으로 스큐 또는 심(seam)이 제거되어 균일한 측벽 프로파일을 가짐을 알 수 있다.
반면, 도 12를 참조하면, 비교예의 경우 전극 패턴 측벽의 거칠기가 증가하고 다수의 패턴 스큐가 발생되었음을 확인할 수 있다.
50: 캐리어 기판 70: 기재
80: 분리층 90: 중간층
100: 베이스 층 110: 제1 투명 금속 산화물 층
115: 제1 투명 금속 산화물 패턴
120: 금속 나노와이어층 125: 금속 나노와이어 패턴
130: 제2 투명 금속 산화물 층
135: 제2 투명 금속 산화물 패턴
140: 센싱 전극 141: 제1 센싱 전극
143: 제2 센싱 전극 150: 절연층
155: 브릿지 패턴 160: 패시베이션 층

Claims (17)

  1. 베이스 층; 및
    상기 베이스 층 상에 순차적으로 적층된 제1 투명 도전성 산화물 패턴, 금속 나노와이어 패턴 및 제2 투명 도전성 산화물 패턴을 각각 포함하는 복수의 센싱 전극들을 포함하며,
    상기 제2 투명 도전성 산화물 패턴은 상기 제1 투명 도전성 산화물 패턴보다 큰 두께 및 결정화도를 갖는, 터치 센서.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 투명 도전성 산화물 패턴의 두께는 400 내지 600Å인, 터치 센서.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 투명 도전성 산화물 패턴의 두께는 50 내지 100Å인, 터치 센서.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 투명 도전성 산화물 패턴 및 상기 제2 투명 도전성 산화물 패턴은 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하는, 터치 센서.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 금속 나노와이어 패턴은 은 나노와이어를 포함하는, 터치 센서.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 베이스 층은 분리층 및 중간층을 포함하며, 상기 분리층 또는 상기 중간층 중 적어도 하나는 유기 고분자를 포함하는, 터치 센서.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 센싱 전극들 중 이웃하는 일부 센싱 전극들을 전기적으로 연결하는 브릿지 패턴을 더 포함하는, 터치 센서.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 브릿지 패턴은 도전성 금속 산화물을 포함하는, 터치 센서.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 투명 도전성 산화물 패턴은 어닐링된 도전성 금속 산화물을 포함하는, 터치 센서.
  10. 베이스 층 상에 순차적으로 제1 투명 도전성 산화물 층, 금속 나노와이어층 및 제2 투명 도전성 산화물 층을 형성하는 단계;
    상기 제2 투명 도전성 산화물 층 상에 어닐링 공정을 수행하는 단계; 및
    상기 제2 투명 도전성 산화물 층, 상기 금속 나노와이어층 및 상기 제1 투명 도전성 산화물 층을 단일 식각 공정을 통해 패터닝하여 복수의 센싱 전극들을 형성하는 단계를 포함하는, 터치 센서의 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 어닐링 공정은 150 내지 250℃의 온도에서 수행되는, 터치 센서의 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 제2 투명 도전성 산화물 층은 400 내지 600Å의 두께로 형성되며, 상기 제1 투명 도전성 산화물 층은 50 내지 100Å의 두께로 형성되는, 터치 센서의 제조 방법.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 베이스 층은 캐리어 기판 및 상기 캐리어 기판 상에 형성되며 유기 고분자를 포함하는 분리층을 포함하는, 터치 센서의 제조 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 베이스 층 상에 상기 센싱 전극들을 덮는 패시베이션 층을 형성하는 단계; 및
    상기 캐리어 기판을 상기 분리층으로부터 박리하는 단계를 더 포함하는, 터치 센서의 제조 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 캐리어 기판을 박리하는 단계 이후에 기재를 점접착층을 통해 상기 분리층과 접합하는 단계를 더 포함하는, 터치 센서의 제조 방법.
  16. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항의 터치 센서를 포함하는, 터치 스크린 패널.
  17. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항의 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
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