KR20200114559A - 은나노 와이어 터치센서를 포함하는 터치패널 및 이의 제조방법 - Google Patents

은나노 와이어 터치센서를 포함하는 터치패널 및 이의 제조방법 Download PDF

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송진경
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Abstract

본 발명은 은나노 와이어 터치센서를 포함하는 터치패널 및 그것의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은, 투명한 기판의 단면 또는 양면에 은나노와이어 전도층을 형성하는 단계, 상기 은나노와이어 전도층 상에 포토 레지스트를 적층 형성하는 단계, 베젤영역에 금속배선을 형성하는 단계, 상기 포토 레지스트 상에 패턴을 형성한 후 현상하는 단계, 상기 은나노와이어 전도층을 에칭하는 단계, 및 상기 변성된 포토레지스트를 제거하는 박리단계를 포함하되, 상기 전도층은 기판의 일면에 구비되고, 금속배선은 투명필름의 타면에 구비되며, 상기 투명전극은, 은나노 와이어 하이브리드 잉크에 이온성 액체를 첨가하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 터치패널의 제조방법에 관한 것이다.

Description

은나노 와이어 터치센서를 포함하는 터치패널 및 이의 제조방법{TOUCH PANEL INCLUDING SILVER NANOWIRE TOUCH SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 터치센서의 투명전극에 해당하는 터치센서 적층제에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 터치패널 센서 제작 시 시인성이 향상된 터치센서의 제작이 가능하도록 은나노 와이어 전도층을 포함하는 적층체를 터치센서 투명전극으로 제공하는 투명전극 패널 및 그것을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
LCD 전면 전극, OLED 전극 등 디스플레이, 터치스크린, 태양전지, 광전자 소자 등 전자분야에 광범위하게 사용되는 투명전극은 통상 80% 이상의 고투명도와 면저항 500Ω 이하의 전도도를 가지는 전자 부품이다. 이 투명전극에 주로 채용되고 있는 기술은 증착법이나 스퍼터링법에 의해 제조한 ITO(Indium Tin Oxide) 필름이 일반적이다. 하지만 무기물인 ITO는 휨에 약하여 유연성에 한계가 있고, 인듐 자체가 희소금속으로 자원 고갈의 우려도있다. 그럼에도 투명 전극에 대한 수요는 계속적으로 늘어가고 있어, ITO를 대체하려는 차세대 투명전극 소재개발이 지속되고 있다. 그 중 은나노 와이어는 미국의 전자재료 제조 벤처기업인 Cambrios Technologies Corp.가 은나노 와이어 잉크 원천기술(ClearOhmTM 코팅필름)을 개발한 이래, 이를 도입한 다양한 필름 가공기술들을 새로운 투명전극 필름을 제조하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
터치스크린 장치는 디스플레이 화면상의 사용자의 접촉 위치를 감지하고 감지된 접촉 위치에 관한 정보를 입력 정보로 하여 디스플레이 화면 제어를 포함한 전자기기의 제어를 수행하기 위한 장치로서, 여러 전자기기에 널리 적용되고 있으며, 투명도전막이 일면에 형성되어 있는 투명기판을 적어도 하나 이상 포함한다.
여기서, 투명기판은 유리나 아크릴과 같은 고강도의 재료일 수 있고, 또는 PET(Polyethyleneterephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide) 등의 투명필름으로 이루어질 수 있다.
투명도전막은 ITO(indium tin oxide), IZN(indium zinc oxide) 또는 ZnO(zinc oxide) 등의 투명 전도성물질로 이루어지며, 금속배선을 통해 사용자가 접속한 터치스크린상의 위치를 계산하기 위하여 패널 외부에 마련된 센서 회로에 연결되는데, 이러한 금속배선은 대부분이 투명기판에 접착되는 FPCB(flexible printed circuit board) 상에 구현되거나, 또는 투명기판 상에 직접 형성된다.
하지만, 이처럼 금속배선이 형성된 부분을 통해서는 화면의 디스플레이가 어렵게 된다. 특히 제한된 크기의 디스플레이 스크린을 갖는 대형 전자기기에 있어서는 더욱 그러하다 할 것인데, 보다 넓은 화면 영역을 확보하기 위해 전기 배선부분의 크기를 최소화하거나 또는 보다 미세하게 형성시키는 기술이 요구되고 있다.
종래기술에 의한 터치패널 및 그 제조기술을 적용함에 있어서는, 투명 전도성물질에 의해 형성되는 투명전극과 구리(Cu) 등에 의해 형성되는 금속배선과의 밀착력이 나오지 않아 굴곡성이 좋지 않은 문제점이 있었으며, 투명기판(투명필름)의 어느 한 면만을 활용하는 기술들로서 디스플레이를 위한 화면 영역의 확보를 위해 배선회로의 형성에 제약이 큰 문제점이 있었다. 이에 따라, 구리 보다 더 낮은 저항 상수를 가지면서도, 기판이나 배선들간의 밀착력이 보다 우수한 은나노 그물 구조를 활용하는 기술이 연구되고 있다.
은나노 와이어 투명 전극 필름(AgNW TCFs)의 연구에 있어 AgNWs 그물 나노 구조의 와이어-투-와이어(wire-to-wire), 와이어-투-기판(wire-to-substrate)의 결합력의 강화는 필름의 저항 상승 억제, 기계적 신뢰성의 확보를 위해 극복해야 하는 과정이다. AgNW TCFs 구성분 중 와이어-투-와이어 결합력은 필름의 벤딩(Bending) 성능에 영향을 미치는 주요 인자로 AgNWs간의 결합력을 강화시키기 위한 여러 방법들이 시도되고 있으며 그 대표적 방법으로 lazer, polymer, 금속 코팅, 가압/가열 공정 등이 있다.
이에 따라, 위와 같은 공정 상에서 AgNWs TCFs 고유의 낮은 저항(low resistance), 높은 투과성에 영향을 미치지 않고 효과적으로 가교시키는 연구가 요구되는 실정이다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 은나노 와이어를 기반으로 하는 투명전극에서 시인성의 문제점을 해결하고, 은나노 와이어 전도층의 형성 후 에칭액 조성물을 이용하여 양면 패터닝을 통하여 손쉽게 터치센서를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 투명 전극의 투과성을 기존과 동일한 수준으로 유지하면서 동시에 터치 감지를 위한 와이어의 전기 전도도를 향상시키고, 물리적 특성을 강화시킨 투명 패널을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 은나노 와이어 투명전극 패널에 있어서, 디스플레이 화면 영역에 형성되는 은나노 와이어로 형성되는 투명전극; 배젤 영역에 형성되는 회로보강층; 및 배젤 영역에 형성되는 금속배선; 을 포함하여 이루어지되, 상기 투명전극은 투명필름의 일면에 구비되고, 상기 금속배선은 투명필름의 타면에 구비되며, 상기 투명전극은, 은나노 와이어 하이브리드 잉크에 이온성 액체를 첨가하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 은나노 와이어 투명전극 패널을 제공한다.
본 발명에 따른 터치패널 및 그것의 제조 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 디스플레이의 투과성에 최소한으로 영향을 주면서도 물리적으로 보다 신뢰성을 확보할 수 있는 투명 패널을 제공해 줄 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 은나노 와이어의 결합력 강화를 통하여 전기 전도도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 격자 형태로 구비되는 은나노 와이어(190)의 개념도를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 직경 18 ~ 22nm의 은나노 와이어를 촬영한 사진이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 Si 웨이퍼에 코팅된 AgNW 하이브리드 와이어를 촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 실제 결합이 일어난 부위를 촬영한 사진이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널 제조 방법의 순서도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 단면도를 도시한다.
도 7은 터치패널의 사시도를 도시하는 도면이며, 도 8은 도 5의 순서에 따라 제조되는 단면도를 도시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
은(Ag)은 얇게 펴지는 전성과 가늘고 길게 늘어나는 연성이 매우 커서 얇은 은박도 만들 수 있으며, 열과 전기를 가장 잘 전달하며 가공성과 기계적 성질이 매우 높은 빛을 잘 반사하는 성질을 갖는 전이금속이다.
은(Ag)은 은염(AgNO3)을 물에 녹인 뒤 촉매를 넣어 환원시키면서 얻을 수 있으며, 이때에 일정한 굵기와 길이의 가느다란 실선 모양의 nano 사이즈의 와이어를 얻게 되면, 이 것을 은나노 와이어라 한다. 또한, 은나 노와이어를 잉크 형태로 만들어 필름이나 유리와 같은 기판에 코팅하면 와이어가 표면에 붙어 전기를 통하게 하는 도전성을 갖는 터치센서용 전극에 해당하는 터치센서 적층체가 된다.
은나노 와이어를 기반으로 한 터치센서 적층체는 은나노 와이어가 보호된 전도성 영역과 은나노 와이어가 제거된 절연성 영역을 포함하게 된다. 이 때에 두 영역간의 은나노 와이어의 분포 차이가 발생하게 되어 반사도 및 투과도가 달라지게 되며, 그에 따른 헤이즈의 차이가 발생되어 터치센서에서 투명전극의 패턴이 시인되는 문제점을 야기할 수 있다.
따라서, 투명전극의 패턴이 시인되는 문제점을 보완 및 해결하기 위해서는 전도성 영역과 절연성 영역간의 헤이즈의 차이를 줄이는 것이 중요하며, 이를 위해서는 두 영역간에 은(Ag) 성분의 분포 차이를 좁혀야 한다. 즉, 전도성의 은(Ag)을 변환 및 제거하는 에칭 과정에서 은(Ag)의 성분을 변화시켜 전도성은 낮추면서도 터치센서 적층체에서 잔류하도록 함으로써, 두 영역간에 비슷한 은(Ag)의 분포도를 갖도록 하는 것이 매우 중요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하는 본 발명의 은나노 와이어 전도층을 포함하는 터치센서 적층체 및 이의 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 격자 형태로 구비되는 은나노 와이어(190)의 개념도를 도시하는 도면이다.
도시된 도면에서와 같이, 복수 개의 은나노 와이어(190)는 사용자의 터치 인식을 감지하기 위하여 격자 구조로 배치된다. 이때 복수 개의 은나노 와이어(190)간에 서로 교차하는 지점(191)에서 전기적으로 결합될 수 있다. 외부로부터 가해지는 힘에 의해서 물리적인 변형(충격이 가해지거나 구부러지는 등)이 일어나게 되는데, 이러한 변형에 의해서 교차하는 지점(191)의 전기적 결합이 약해지거나, 끊어지는 경우도 발생하게 된다.
이와 같이 교차 지점(191)의 결합이 약해지거나 끊어지는 현상은, 결국 터치 패널의 터치 감도를 하향시키게 하는 주요한 원인으로 작용하게 될 것이다.
따라서, 본 발명에서는, 이러한 결합 지점(또는 교차 지점 191)의 결합력을 강화시키는 방법을 제안하는 것이다.
이를 위해 약한 van der Waals force에 의하여 접촉 Junction을 형성하고 있던 AgNWs의 Junction이 Ag-Ag, Ag-Ni과 같은 Metal-AgNW의 강한 금속 결합을 형성함으로써 결합력이 상승되는 원리를 이용하는 것을 제안한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, Ag, Ni, Cu, Zn 등의 다양한 금속이 적용될 수 있으나 보다 바람직하게 Ag를 적용하여 환원 금속을 이용한 junction 결합력 강화를 통해 최소한의 투명성 저하를 확보하면서 전도도의 향상(저항 저하)을 얻는 결과를 얻을 수 있다.
- 화학적 환원 금속에 의한 AgNWs의 Junction 결합력 강화에 의한 성능 향상
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 직경 18 ~ 22nm의 은나노 와이어를 촬영한 사진이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 Si 웨이퍼에 코팅된 AgNW 하이브리드 와이어를 촬영한 사진이다.
본 발명의 일실시예에서는 Tollen Reagent(Silver Mirror)로 알려진 diammine silver complex를 aldehyde로 환원시켜 환원은을 제조하고 이 환원은을 Junction 가교 물질로 활용하는 방법을 적용하였다. Metal Nanowire Junction
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 실제 결합이 일어난 부위를 촬영한 사진이다.
반응식 3단계에서 제조된 환원은을 포함한 용액에 은나노 와이어 필름을 담가 반응을 시키면 환원은이 TCFs의 표면에 코팅이 되고 AgNWs의 Junction 부분에 가교제로 작용하여 단단하게 접합된다. 증류수 세척 과정에 의하여 불순물들은 효과적으로 제거할 수 있다. 반응은 전 과정이 One-Step으로 진행될 수 있으며 좋은 결과를 도출하기까지의 반응 시간은 60초내에 불과했다. 실험결과 투과도 90%, 단위면적당 면저항 30Ω의 결과를 얻었다.
본 발명의 일실시예에서는 수계에 적용 가능한 이온성 액체를 필요로 하였기에 imidazole에 ethyl sulfate가 음이온으로 존재하는 물질을 적용하였다.
은나노 와이어를 합성하는 polyol공정에서 PVP와 함께 소량 적용하는 방식의 경우 고종횡비 패널에 적용 시, 제조 조건을 항상 새로 셋팅해야 하는 문제점이 존재한다. 이에 따라 본 발명의 일실시예에서는, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 잉크 제작시 후첨가 하는 것으로 방향을 제안한다. Toluene과 imidazole물질, Ethyl sulfate물질을 투입속도, 반응 온도, 층분리 용매조절을 통해 높은 수율로 이온성 액체를 얻을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 적층체(100)는 투명 재질의 기판(110); 및 기판(110)의 양면에 적층되며, 전도성 패턴(121a, 122a)이 형성된 은나노 와이어 전도층(120)을 포함한다. 보다 상세하게는, 은나노 와이어 전도층(120)은 기판(110)의 일면에 제1 은나노 와이어 전도층(121)이 형성되고, 기판(110)의 타면에 제2 은나노 와이어 전도층(122)이 형성될 수 있으며, 제1 은나노 와이어 전도층(121)과 제2 은나노 와이어 전도층(122)은 각각 전도성 패턴(121a, 122a)과 비전도성 패턴(121b, 122b)를 포함하고 있다. 또한, 제1 은나노 와이어 전도층(121)에 형성된 전도성 패턴(121a)과 제2 은나노 와이어 전도층(122)에 형성된 전도성 패턴(122a)은 서로 직교하는 방향으로 패턴이 형성될 수 있다.
기판(110)은 PET(PolyEthylene Terephthalate) 필름일 수 있으며, PET 필름은 전기적 성질이 우수하고, 탄성률, 강도, 투명성, 내충격 강도가 크기 때문에, 휨에 강하여 본 발명의 일실시예인 터치센서 적층체에 유연성을 부여하여 최종적으로 굴곡 가능한 터치스크린 패널을 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널 제조 방법의 순서도를 도시한다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 단면도를 도시한다.
도 7은 터치패널의 사시도를 도시하는 도면이며, 도 8은 도 5의 순서에 따라 제조되는 단면도를 도시하는 도면이다. 이하, 도 5 내지 도 8을 함께 참조하여 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 적층체(100)의 제조방법은 투명한 기판의 단면 또는 양면에 은나노 와이어 전도층(120)을 형성(S501 단계)하는 단계, 은나노 와이어 전도층(120) 상에 포토 레지스트(131, 132)를 적층 형성(S502 단계)하는 단계, 포토 레지스트 상(130)에 패턴을 형성한 후 현상(S503 단계)하는 단계, 은나노 와이어 전도층(120)을 에칭(S504 단계)하는 단계 및 상기 변성된 포토레지스트(150)를 제거(S505 단계)하는 박리단계를 포함한다.
상기 S501 단계에서 기판(100)은 PET(PolyEthylene Terephthalate) 필름일 수 있으며, PET 필름은 전기적 성질이 우수하고, 탄성률, 강도, 투명성, 내충격 강도가 크기 때문에, 휨에 강하여 본 발명의 일실시예인 터치센서 적층체에 유연성을 부여할 수 있다.
상기 S501 단계에서 은나노 와이어 전도층(120)을 기판(110)의 양면에 형성하는 경우, 보다 상세하게는 기판(110)의 일면에 제1 은나노 와이어 전도층(121)을 형성하고, 기판(110)의 타면에 제2 은나노 와이어 전도층(122)을 형성할 수 있다. 또한, 제1 은나노 와이어 전도층(121)과 제2 은나노 와이어 전도층(122)은 기판(110)의 양면에 동시에 형성할 수 있다. 기판(110)의 양면에 은나노 와이어 전도층(120)을 형성한 후, 상기 S502 내지 S505 단계는 제1 은나노 와이어 전도층(121) 및 제2 은나노 와이어 전도층(122) 상에서 동일한 방법으로 동시 또는 순차적으로 수행할 수 있다.
상기 S502 단계 이후와 상기 S503 단계 이전에, 은나노 와이어 전도층(120)을 전열처리 할 수 있다. 상기 전열처리는 은나노 와이어와 포토 레지스트가 잘 접합할 수 있도록 하기 위함이다. 전열처리시 온도는 130 내지 170 ℃가 바람직하며, 130 ℃미만의 경우에는, 은(Ag)이 포토 레지스트와 잘 접합 되도록 활성화되지 않으며, 170 ℃를 초과하는 경우에는, 은나노 와이어의 형태가 변형될 수 있다.
상기 S503 단계는 포토 레지스트(130)를 은나노 와이어 전도층(120) 상부에 코팅하여 적층 형성한 후, 포토 레지스트(130) 상에 원하는 패턴을 형성하기 위한 패터닝 단계를 수행하고, 패터닝된 포토 레지스트는 현상단계를 수행할 수 있다.
상기 S503 단계에서 상기 포토 레지스트의 형성과정은 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정, 롤투롤 공정 또는 DFR 코팅 공정을 이용하여 수행할 수 있다.
DFR 코팅공정은 포토 레지스트가 형성되어 있는 기판을 일정 가압과 일정 열로 은나노 와이어와 라미네이션공정을 거친 후 노광공정이 이루어진다. 이는 은나노 와이어 전도층이 형성된 기판 상에 PR용액으로 스핀공정시 PR과 은나노 와이어 및 은나노 와이어를 보호를 하는 오버코트층과의 결합으로 현상 시 마스크패턴의 형태를 원할히 시행하기가 어렵다. PR용액과 은나노 와이어 혹은 은나노 와이어 전도층을 보호하는 오버코트층과의 결합으로 현상공정으로 인한 PR이 제거되어야 할 부분에 잔류PR이 남아있게 되므로 이를 시인성을 향상시키는 에칭액 조성물로 완벽하게 에칭 처리를 할 수 없다. 이를 보완하기 위하여 드라이필름레지스트(DFR)을 이용하여 DFR 현상시 잔류 찌꺼기가 존재하지 않으며 또한 원하는 패턴형성을 손쉽게 형성할 수 있다.
상기 포토 레지스트를 형성한 후, 잔류하는 용매를 제거하고, 은과 포토 레지스트를 잘 접합시키기 위하여 건조과정을 수행할 수 있다. 건조온도는 80 내지 120℃가 바람직하며, 건조시간은 1 내지 5 분이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 건조온도는 90 내지 110 ℃이며, 건조시간은 2 내지 4분일 수 있다. 상기 건조온도가 80 ℃미만이면, 용매가 충분히 제거되지 않고, 130 ℃를 초과하면 은과 포토 레지스트의 부착면이 들뜨거나 코팅되는 포토 레지스트의 표면이 갈라짐 현상을 야기시킬 수 있다. 건조시간이 1분 미만이 되면 용매가 충분히 제거되지 않으며, 5분을 초과하면 포토 레지스트의 표면이 갈라질 수 있다.
한편 DRF 코팅공정으로 포토 레지스트를 형성하는 경우에는 드라이필름 레지스트를 형성 후 라미네이션 롤의 온도를 100℃가 바람직하며 필름 라미네이터 속도는 1m/min가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 110℃ 내지 120℃이며 라이네이터 속도는 1.0 내지 1.5m/min이 바람직하다. 온도가 100℃미만이면 드라이필름레지스트와 은나노 와이어와의 접합이 어려우며 120℃이상이 되면 필름의 열적 손상으로 인하여 드라이필름의 변형이 이루어질 수 있다.
상기 S503 단계에서 패턴을 형성하는 패너팅 단계는 마스킹 공정돠 노광 공정을 통하여 수행될 수 있다.
상기 포토 레지스트가 형성된 후, 포토 레지스트 상에 원하는 패턴의 마스킹을 하고, UV 노광공정을 수행하면, 비마스킹이 된 부분은 노광에 의해 포토 레지스트가 변성되어 마스킹된 부분과 다른 물리화학적 성질을 갖게 되어 패터닝된 레지스트를 얻을 수 있다.
다음으로, 상기 S503 단계에서 현상단계는 포토 레지스트의 패터닝 영역을 제거하는 단계로서, 이 과정은 포토 레지스트의 성분에 따라 다양한 조성의 현상액을 이용할 수 있다. 현상단계 후, 포토 레지스트가 제거된 부분의 기판의 상부에는 은나노 와이어 전도층이 존재하며, 상기 전도층에 포함되어 있는 은나노 와이어는 도전성을 가지고 있다.
상기 S504 단계는 상기 S503 단계를 통하여 은나노 와이어 전도층(120)의 포토 레지스트가 제거된 부분(141, 142)에 대하여 에칭을 수행하는 단계로서, 상기 S504 단계는 산소계 산화제, 카르복실산 및 환원방지제를 포함하는 에칭액 조성물을 이용하여 에칭할 수 있다. 상기 에칭액 조성물을 은나노 와이어 전도층과 접촉시키면 은산화물 또는 변형된 은(Ag) 성분으로 도전성의 은(Ag)성분이 변화되어 절연성을 띄게 된다. 상기 접촉시간은 2 내지 15분이 바람직하며, 보다 바람직하게는 3 내지 10분 동안 접촉시킬 수 있다. 접촉시간이 2분 미만이면, 은(Ag) 성분이 충분히 변형되지 않아 전도성을 띄게 되며, 15분을 초과하면 전도성 영역과 절연성 영역간의 헤이즈 차이가 크게 발생할 수 있다.
상기 에칭 단계를 거치면, 마스킹된 부분은 도전성이 보호되어 있는 전도성 영역으로, 비마스킹된 부분은 절연성 영역으로 나뉘어져 원하는 패턴의 도체를 형상화할 수 있다.
상기 산소계 산화제는 염소산나트륨(NaClO3), 치아염소산나트륨(NaOCl) 및 과염소산(HClO)를 포함할 수 있다.
한편, 산소계 산화제에 의해 은(Ag)의 성분을 변환시켜 생성된 은 산화물은 전도성을 낮추면서도 터치센서 적층체의 기판상에 잔류함으로써, 전도성 영역과 절연성 영역간에 비슷한 은(Ag) 성분의 분포도를 갖도록 할 수 있다.
또한, 상기 은(Ag)성분의 분포가 일정하게 유지되도록 하기 위해서는 상기 은을 산화시킬 수 있는 산화력이 중요한데, 적절한 산화력을 유지하도록 하기 위해서는 상기의 산소계 산화제에 카르복실산을 가할 수 있다. 상기 카르복실산은 상기 산소계 산화제가 은(Ag)과 반응하여 산화물을 형성할 수 있는 시간을 조절할 뿐만 아니라 은 산화물의 반사도와 투과도가 은(Ag)과 유사하여 경시변화를 최소화할 수 있다.
상기 카르복실산은 모노카르복실산, 다이카르복실산, 트리카브복실산 및 아크릴산으로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2종 이상의 혼합된 것일 수 있다.
상기 모노카르복실산은 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부틸산 또는 벤조산일 수 있으며, 상기 다이카르복실산은 옥살산, 말론산, 숙신산, 말레익산, 푸마릭산 또는 프탈산일 수 있으며, 상기 트리카르복실산은 시트르산 또는 이소시트르산일 수 있다.
상기 환원방지제는 산화된 은 산화물이 은(Ag)으로 환원되는 것을 방지한다.
보다 구체적으로, 상기 에칭액 조성물은 물을 더 포함하며, 염소산나트륨(NaClO3) 5 내지 30 중량%, 치아염소산나트륨(NaOCl) 1 내지 20 중량%, 과염소산(HClO) 1 내지 20 중량%, 카르복실산 0.1 내지 2 중량%, 환원방지제 0.01 내지 2 중량% 및 물 50 내지 85 중량%로 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 에칭액 조성물은 염소산나트륨(NaClO3) 10 내지 20 중량%, 치아염소산나트륨(NaOCl) 5 내지 15 중량%, 과염소산(HClO) 5 내지 15 중량%, 카르복실산 0.1 내지 2 중량%, 환원방지제 0.01 내지 2 중량% 및 물 60 내지 75 중량%일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 염소산나트륨(NaClO3) 13 내지 15 중량%, 치아염소산나트륨(NaOCl) 8 내지 10 중량%, 과염소산(HClO) 8 내지 10 중량%, 카르복실산 0.1 내지 1 중량%, 환원방지제 0.01 내지 0.3 중량% 및 물 65 내지 70 중량%일 수 있다.
상기 S505 단계는 변성된 포토 레지스트(150)를 제거하기 위한 것으로, 포토 레지스트의 성분에 따라 다양한 박리액 조성물을 이용할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
은나노 와이어 전도층의 면저항을 측정한 후, 150 ℃에서 60분간 전열처리를 한다. 상기 전도층상에 필름형태의 포토 레지스트(DFR)를 라미네이션을 1.2m/min의 롤 속도로 롤의 온도를 120℃에서 진행된 은나노 와이어상에 형성된DFR 필름을 20 mJ의 노광량으로 노광을 한 후, 20 초간 현상액과 접촉시켜 포토 레지스트를 제거한다. 다음으로 포토 레지스트가 제거된 상기의 기판은 하기 표 1의 실시예 1과 같은 조성비로 준비된 에칭액 조성물에 4분간 접촉시킨 후 건조한다. 다음으로 변성된 포토 레지스트를 제거하기 위하여 박리액에 60 초간 접촉 시킨 후 건조하고 투과율, 헤이즈 및 면저항을 측정한다.
본 발명의 일실시예에 따라 제조된 투명기판에 은노나와이어만 코팅이 될 경우(표 1의 AgNW 필름) 투과율은 91.3%로 질산계산성 에칭액을 이용한 투과도는 92.37 내지 92.47%로 향상되었으며, 헤이즈(Haze) 값은 0.65%에서 0.21 내지 0.37%로 감소하였다. 이는 질산계 산성 에칭용액을 이용할 경우 전도성 영역과 비전도성 영역간의 헤이즈(Haze) 값이 0.28 내지 0.39%의 차이를 나타내는 것을 의미하며, 이 헤이즈값의 차이는 패턴의 시인성을 야기시키는 요인이 된다.
본 발명의 일실시예의 91.3 내지 91.58%로 은나노 와이어 필름(표 1의 AgNW 필름)과 거의 유사한 정도의 투과율을 나타내며, 그에 따른 헤이즈(Haze) 값은 0.54 내지 0.66%로 0.11%만의 차이를 보였다.
이상으로 본 발명에 따른 투명패널 제조 방법 및 이를 이용한 투명패널의 실시예를 설시하였으나 이는 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 작용이 제한되지는 아니하는 것으로, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 도면 또는 도면을 참조한 설명에 의해 한정／제한되지는 아니하는 것이다. 또한 본 발명에서 제시된 발명의 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로써 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 사용되어질 수 있을 것인데, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의한 수정 또는 변경된 등가 구조는 청구범위에서 기술되는 본 발명의 기술적 범위에 구속되는 것으로서, 청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능한 것이다.

Claims (5)

  1. 투명한 기판의 단면 또는 양면에 은나노와이어 전도층을 형성하는 단계;
    상기 은나노와이어 전도층 상에 포토 레지스트를 적층 형성하는 단계;
    베젤영역에 금속배선을 형성하는 단계;
    상기 포토 레지스트 상에 패턴을 형성한 후 현상하는 단계;
    상기 은나노와이어 전도층을 에칭하는 단계; 및
    상기 변성된 포토레지스트를 제거하는 박리단계를 포함하되,
    상기 전도층은 기판의 일면에 구비되고, 금속배선은 투명필름의 타면에 구비되며,
    상기 투명전극은, 은나노 와이어 하이브리드 잉크에 이온성 액체를 첨가하여 형성되는 것을 특징으로 하는,
    터치패널의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 PET(PolyEthylene Terephthalate) 필름인 것을 특징으로 하는,
    터치패널의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에칭하는 단계는,
    산소계 산화제, 카르복실산 및 환원방지제를 포함하는 에칭액 조성물을 이용하여 에칭하는 것을 특징으로 하는,
    터치패널의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    이온성 액체를 첨가하는 단계를 더 포함하는,
    터치패널의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이온성 액체의 제조는,
    Toluene과 imidazole물질, Ethyl sulfate의 투입속도, 반응 온도 및 층분리 용매 조절 중 적어도 하나를 조절하여 제조하는 것을 특징으로 하는,
    터치패널의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113436806A (zh) * 2021-05-13 2021-09-24 福州大学 一种高稳定性银纳米线图形化导电薄膜的制备方法

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