WO2016129937A1 - 전도성 구조체 및 이의 제조방법 - Google Patents

전도성 구조체 및 이의 제조방법 Download PDF

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    • G06F2203/04103—Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices

Definitions

  • the present application relates to a conductive structure and a method of manufacturing the same.
  • Forming the darkening layer provides a method for producing a conductive structure, characterized in that performed by reactive sputtering using CO 2 .
  • another exemplary embodiment of the present application provides a conductive structure manufactured by the method for manufacturing the conductive structure.
  • another exemplary embodiment of the present application provides an electronic device including the conductive structure.
  • FIG. 1 to 3 are views illustrating a laminated structure of a conductive structure including a darkening layer, respectively, as an exemplary embodiment of the present application.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating reflectance changes before and after heat treatment according to partial pressure ratio (%) of CO 2 reactive gas or O 2 reactive gas of the conductive structures of Example 1 and Comparative Example 1 as an exemplary embodiment of the present application.
  • the touch screen panel may be differentiated from the conventional ITO-based transparent conductive thin film layer, and may be applied to the touch screen panel having improved hiding property of the metal fine pattern electrode and reflection and diffraction characteristics against external light.
  • the darkening layer may include one or more selected from the group consisting of metal oxides, metal nitrides, and metal oxynitrides, but is not limited thereto.
  • the metal oxide, metal nitride or metal oxynitride may include at least one metal selected from the group consisting of Fe, Co, Ti, V, Al, Au, Cu and Ag, but is not limited thereto. no.
  • the darkening layer may further include a dielectric material such as SiO, SiO 2 , MgF 2 , SiNx (x is an integer of 1 or more) in addition to the metal oxide, metal nitride, or metal oxynitride described above. Can be.
  • reactive sputtering may be performed by simultaneously inputting CO 2 and Ar when forming a darkening layer.
  • the partial pressure of CO 2 may be 66% or more, 80% or more, and 90% or more, but is not limited thereto.
  • the darkening layer may contain a small amount of C, more specifically, the content of C in the darkening layer may be less than 0.3% by weight, but is not limited thereto.
  • the value of Equation 3 to 5 in the metal pattern may be calculated within the unit area of the electrically conductive pattern.
  • the unit area may be an area where a metal pattern is formed, and for example, 3.5 cm ⁇ 3.5 cm, but is not limited thereto.
  • a fine metal pattern required for the touch screen can be realized.
  • physical properties required for the touch screen such as resistance cannot be achieved.
  • the metal pattern of the irregular pattern form according to the exemplary embodiment of the present application, it is possible to suppress the pulling phenomenon of the lines constituting the pattern, to obtain a uniform transmittance from the display and to maintain the same line density for the unit area It is possible to provide a uniform conductivity.
  • the line width of the metal pattern is 10 ⁇ m or less, and the metal pattern may have a number of vertices of closed figures of 6,000 to 245,000 within an area of 3.5 cm ⁇ 3.5 cm.
  • a line width of the metal pattern is 7 ⁇ m or less, and the metal pattern may have a number of vertices of 7,000 to 62,000 vertices of closed figures within an area of 3.5 cm ⁇ 3.5 cm.
  • the line width of the metal pattern is 5 ⁇ m or less, the metal pattern may be 15,000 ⁇ 62,000 number of vertices of the closed figures within an area of 3.5cm ⁇ 3.5cm.
  • At least one of the figures constituting the pattern within the unit area may have a shape different from the remaining figures.
  • the darkening pattern and the metal pattern may have a forward taper angle at the side thereof, but the darkening pattern or the metal pattern positioned on the opposite side of the substrate side of the metal pattern may have an inverse tapering angle. .
  • FIG. 2 illustrates a case where the darkening layer 200 is disposed on the metal layer 300. This can greatly reduce the reflectivity by the metal layer when the user looks at the touch screen panel from the opposite side of the substrate side.
  • the darkening layers 200 and 220 are disposed between the substrate 100 and the metal layer 300 and on the metal layer 300. This can greatly reduce the reflectivity by the metal layer when the user looks at the touch screen panel from the substrate side and the opposite side.
  • the structure of the conductive structure according to the exemplary embodiment of the present application may be a structure in which a substrate, a darkening layer, a metal layer, and a darkening layer are sequentially stacked.
  • the conductive structure may include an additional metal layer and a darkening layer on the outermost darkening layer.
  • the structure of the conductive structure is a structure of the substrate / darkening layer / metal layer, the structure of the substrate / metal layer / darkening layer, the structure of the base / darkening layer / metal layer / darkening layer, the substrate / metal layer / dark The structure of the layer / metal layer, the structure of the substrate / darkening layer / metal layer / darkening layer / metal layer / darkening layer, the structure of the substrate / darkening layer / metal layer / darkening layer / metal layer / darkening layer and the like.
  • the conductive structure may have a sheet resistance of 1 ⁇ / square or more and 300 ⁇ / square or less, specifically 1 ⁇ / square or more and 100 ⁇ / square or less, more specifically 1 ⁇ / square It may be more than 50 ⁇ / square, even more specifically may be more than 1 ⁇ / square 20 ⁇ / square.
  • the sheet resistance of the conductive structure is 1 ⁇ / square or more and 300 ⁇ / square or less, there is an effect of replacing the conventional ITO transparent electrode.
  • the sheet resistance of the conductive structure is 1 ⁇ / square or more and 100 ⁇ / square or less, or 1 ⁇ / square or more and 50 ⁇ / square or less, in particular, 1 ⁇ / square or more and 20 ⁇ / square or less than when using a conventional ITO transparent electrode Since the sheet resistance is very low, the RC delay is shortened when the signal is applied, which significantly improves the touch recognition speed. Based on this, it is easy to apply a large area touch screen of 10 inches or more.
  • the thickness of the darkening layer may be 20nm to 60nm, specifically 25nm to 50nm, more specifically 30nm to 50nm.
  • the darkening pattern may have a different preferred thickness depending on the material used and the manufacturing process, but considering the etching characteristics, the process may be difficult to control when the thickness is less than 20 nm, and when the thickness exceeds 60 nm, it is disadvantageous in terms of production speed. can do.
  • the thickness is greater than or equal to 25 nm and less than or equal to 50 nm, more specifically, when the thickness is 30 nm to 50 nm, the process control may be easy, and the production speed may be improved, which may be more advantageous in the manufacturing process. In this case, the reflectance is further reduced, so that the darkening layer is better formed, which has a more advantageous effect.
  • the total reflection of the darkening layer may be 20% or less, specifically 15% or less, more specifically 10% or less, and even more specifically 5% or less. And 3% or less. The smaller the total reflectance, the better the effect.
  • the darkening layer may be provided between the metal layer and the substrate and measured on the substrate side.
  • the total reflectance may be 20% or less, specifically 15% or less, more specifically 10% or less, even more specifically 5% or less, or 3% or less have. The smaller the total reflectance, the better the effect.
  • the total reflectance is a wavelength of 300 to 800 nm, specifically 380 to 780 nm, which is incident at 90 ° to the surface to be measured after treating the surface opposite to the surface to be measured with a perfect black. Specifically, it means a reflectance of light of 550 nm.
  • the darkening pattern may include a first surface in contact with the metal pattern and a second surface opposite to the first surface.
  • the total reflectance (Rt) of the conductive structure may be calculated by Equation 1 below.
  • the difference between the case with and without the darkening pattern depends on the reflectance of the darkening pattern.
  • the total reflectance (Rt) of the conductive structure according to the exemplary embodiment of the present application is reduced by 10 to 20% compared to the total reflectance (R 0 ) of the conductive structure having the same configuration except for the absence of the darkening pattern It may be, may be 20 to 30% reduced, may be 30 to 40% reduced, 40 to 50% reduced, 50 to 70% reduced. That is, when the total reflectance range is changed to 1 to 30% while the closing rate range is changed to 1 to 10% in Equations 1 and 2, the total reflectance may be reduced by up to 70%, and at least 10% It can reduce the total reflectance.
  • the darkening pattern includes a first surface in contact with the metal pattern and a second surface facing the first surface, and the second surface side of the darkening pattern
  • the total reflectance (Rt) of the conductive structure may be 40% or less, 30% or less, 20% or less from the total reflectance (R 0 ) of the substrate And may be up to 10%.
  • the darkening pattern may be formed of a single layer or may be formed of two or more layers.
  • the electronic device may include a touch screen panel, a display device, a solar cell, but is not limited thereto.
  • the touch screen panel may be applied to display devices such as OLED display panels (PDPs), liquid crystal displays (LCDs), cathode-ray tubes (CRTs), and PDPs.
  • PDPs OLED display panels
  • LCDs liquid crystal displays
  • CRTs cathode-ray tubes
  • PDPs PDPs
  • the darkening pattern may be provided on the side that the user looks at.

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Abstract

본 출원은 전도성 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체의 제조방법은, 기재 상에 금속층을 형성하는 단계, 및 상기 금속층 상에 암색화층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 암색화층을 형성하는 단계는 CO2를 이용한 반응성 스퍼터링에 의하여 수행되는 것을 특징으로 한다.

Description

전도성 구조체 및 이의 제조방법
본 출원은 2015년 2월 10일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2015-0020520호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 전도성 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 터치 스크린 패널은 신호의 검출 방식에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다. 즉, 직류 전압을 인가한 상태에서 압력에 의해 눌려진 위치를 전류 또는 전압 값의 변화를 통해 감지하는 저항막 방식(resistive type)과, 교류 전압을 인가한 상태에서 캐패시턴스 커플링(capacitance coupling)을 이용하는 정전 용량 방식(capacitive type)과, 자계를 인가한 상태에서 선택된 위치를 전압의 변화로서 감지하는 전자 유도 방식(electromagnetic type) 등이 있다.
최근 대면적의 터치 스크린 패널에 대한 필요가 증가함에 따라 전극의 저항을 줄이면서도 시인성이 우수한 대형 터치 스크린 패널을 구현할 수 있는 기술 개발이 필요하였다.
당 기술분야에서는, 상기 다양한 방식의 터치 스크린 패널의 성능 향상을 위한 기술 개발이 요구되고 있다.
본 출원의 일 실시상태는,
기재 상에 금속층을 형성하는 단계, 및
상기 금속층 상에 암색화층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 암색화층을 형성하는 단계는 CO2를 이용한 반응성 스퍼터링에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전도성 구조체의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는,
기재 상에 암색화층을 형성하는 단계, 및
상기 암색화층 상에 금속층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 암색화층을 형성하는 단계는 CO2를 이용한 반응성 스퍼터링에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전도성 구조체의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 전도성 구조체의 제조방법에 의하여 제조되는 전도성 구조체를 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는,
기재;
상기 기재 상에 구비된 금속층; 및
상기 금속층의 적어도 일면에 구비된 암색화층을 포함하고,
상기 암색화층은 (CuOx)aCb를 포함하고, x는 0 < x ≤ 1 이며, a + b = 1 이고, b는 0 < b ≤ 0.1인 것을 특징으로 하는 전도성 구조체를 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는, 전도성 패턴의 전도도에 영향을 미치지 않으면서도 전도성 패턴에 의한 반사를 방지할 수 있고, 흡광도를 향상시킴으로써 전도성 패턴의 은폐성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는, 암색화층 형성시 CO2를 이용한 반응성 스퍼터링을 이용함으로써, 종래의 O2를 이용한 반응성 스퍼터링을 이용하여 암색화층을 형성한 경우보다, 고온 변성을 억제할 수 있어서 안정적인 암색화층을 제공할 수 있고, 증착속도 측면에서도 향상된 공정을 제공할 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체를 이용하여 시인성이 개선된 터치 스크린 패널, 디스플레이 장치, 태양 전지 등과 같은 전자 소자를 개발할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 각각 본 출원의 일 실시상태로서, 암색화층을 포함하는 전도성 구조체의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 4는 본 출원의 일 실시상태로서, 실시예 1 및 비교예 1의 전도성 구조체의 CO2 반응성 기체 또는 O2 반응성 기체의 분압 비율(%)에 따른 열처리 전후의 반사율 변화를 나타낸 도이다.
도 5는 본 출원의 일 실시상태로서, CO2를 이용한 반응성 스퍼터링에 의하여 형성된 암색화층의 조성 프로파일을 나타낸 도이다.
도 6은 종래기술로서, O2를 이용한 반응성 스퍼터링에 의하여 형성된 암색화층의 조성 프로파일을 나타낸 도이다.
<부호의 설명>
100: 기재
200: 암색화층
220: 암색화층
300: 금속층
이하 본 출원을 보다 상세히 설명한다.
본 명세서에서, 디스플레이 장치란 TV나 컴퓨터용 모니터 등을 통틀어 일컫는 말로서, 화상을 형성하는 디스플레이 소자 및 디스플레이 소자를 지지하는 케이스를 포함한다.
상기 디스플레이 소자로는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 전기영동 디스플레이 (Electrophoretic display) 및 음극선관(Cathode-Ray Tube, CRT), OLED 디스플레이 등을 예로 들 수 있다. 디스플레이 소자에는 화상 구현을 위한 RGB 화소 패턴 및 추가적인 광학 필터가 구비되어 있을 수 있다.
한편, 디스플레이 장치와 관련하여, 스마트 폰 및 태블릿 PC, IPTV 등의 보급이 가속화됨에 따라 키보드나 리모컨 등 별도의 입력 장치 없이 사람의 손이 직접 입력 장치가 되는 터치 기능에 대한 필요성이 점점 커지고 있다. 또한, 특정 포인트 인식뿐만 아니라 필기가 가능한 다중 인식(multi-touch) 기능도 요구되고 있다.
현재, 상용화된 대부분의 터치 스크린 패널(TSP, touch screen panel)은 투명 전도성 ITO 박막을 기반으로 하고 있으나, 대면적 터치 스크린 패널 적용시 ITO 투명 전극 자체의 비교적 높은 면저항(최저 150 Ω/square, Nitto denko 社 ELECRYSTA 제품)으로 인한 RC 지연 때문에 터치 인식 속도가 느려지게 되고, 이를 극복하기 위한 추가적인 보상 칩(chip)을 도입해야 하는 등의 문제점이 있다.
본 발명자들은 상기 투명 ITO 박막을 금속 미세 패턴으로 대체하기 위한 기술을 연구하였다. 이에, 본 발명자들은, 터치 스크린 패널의 전극 용도로서, 높은 전기전도도를 가지는 금속 박막을 이용하는 경우에는, 특정 모양의 미세 전극 패턴을 구현하고자 할 때, 높은 반사도로 인하여 시인성 측면에 있어서 패턴이 사람의 눈에 잘 인지되는 문제점과 함께 외부 광에 대하여 높은 반사도 및 헤이즈(Haze) 값 등으로 인하여 눈부심 등이 일어날 수 있다는 것을 밝혀내었다. 또한, 제조공정시 고가의 타겟(target) 값이 들거나, 공정이 복잡한 경우가 많을 수 있음을 밝혀내었다.
또한, 금속 미세선을 투명 전극으로 사용하는 경우, 가장 문제가 될 수 있는 점은 반사 색상이라 할 수 있다. 금속 특유의 광택으로 인하여, 외부 광원에 의한 반짝임 등과 같은 시인성 문제가 발생할 수 있으므로, 금속 표면에 반사율을 낮출 수 있는 추가의 층을 형성하여야 한다.
종래의 암색화 구조인 AlOxNy / Al과 같은 구조의 경우, 우수한 특성에도 불구하고 낮은 생산성으로 인한 단점이 제기되어, 본 발명자들은 Cu계 암색화 구조를 도입하였다.
Al 대비 낮은 비저항값을 가지는 Cu 기반의 전극층과 암색화층을 사용하는 경우, 터치스크린을 제조하기 위하여 요구되는 면저항을 만족시키기 위한 박막 두께를 더 작게 가져갈 수 있으며, 특히 스퍼터링 공정에 있어서는 Cu 물질이 Al 대비 약 3배의 우수한 스퍼터링 수율값을 가지므로, 이론적으로는 약 3배의 증착속도 향상을 기재할 수 있다.
Cu 전극 역시 Cu의 산화물을 이용한 암색화가 가능하고, Cu 전극층의 경우 물리적 증착방식과 화학적 증착방식으로 형성이 가능하며, CuO 또한 직접 스퍼터링, 반응성 스퍼터링, 증발증착법 등의 방법으로 형성이 가능하다.
그러나, Cu 산화물을 암색화층의 재료로 사용하는 경우, 고온 및 고습을 유지할 때 Cu 암색화 구조의 변색이 관찰되며, 이는 본래의 취지인 금속의 암색화 기능이 떨어지게 되어, 최종적으로는 터치스크린의 시인성 문제를 야기시킬 수 있다. 또한, 필름 열처리, 배선전극 추가공정 등과 같은 후공정 중 발생하는 고온 공정 등에서, 안정성의 문제를 야기할 수 있다.
이에, 본 출원에서는 종래의 ITO 기반의 투명 전도성 박막층을 사용한 터치 스크린 패널과 차별화될 수 있고, 금속 미세 패턴 전극의 은폐성 및 외부광에 대한 반사 및 회절 특성이 개선된 터치 스크린 패널에 적용할 수 있는 전도성 구조체를 제공하고자 한다.
또한, 본 출원에서는 종래의 O2를 이용한 반응성 스퍼터링 방식의 낮은 생산성, 고온 및 고습에서의 변색 문제 등을 극복할 수 있는 전도성 구조체 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체의 제조방법은, 기재 상에 금속층을 형성하는 단계, 및 상기 금속층 상에 암색화층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 암색화층을 형성하는 단계는 CO2를 이용한 반응성 스퍼터링에 의하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태에 따른 전도성 구조체의 제조방법은, 기재 상에 암색화층을 형성하는 단계, 및 상기 암색화층 상에 금속층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 암색화층을 형성하는 단계는 CO2를 이용한 반응성 스퍼터링에 의하여 수행되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 금속층 상에 암색화층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 상기 암색화층은 흡광성을 가져서 금속층 자체로 입사되는 빛과 금속층으로부터 반사되는 빛의 양을 감소시킬 수 있는 층을 의미하는 것으로서, 암색화층은 흡광층, 흡광성층, 흑화층, 흑화성층 등의 용어로 표현될 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 암색화층은 금속 산화물, 금속 질화물 및 금속 산질화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 이 때, 상기 금속 산화물, 금속 질화물 또는 금속 산질화물은 Fe, Co, Ti, V, Al, Au, Cu 및 Ag로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 암색화층은 전술한 금속 산화물, 금속 질화물 또는 금속 산질화물 이외에 SiO, SiO2, MgF2, SiNx(x는 1 이상의 정수) 등의 유전성 물질을 추가로 포함할 수 있다.
특히, 상기 암색화층은 (CuOx)aCb를 포함할 수 있고, 이 때 x는 0 < x ≤ 1 이며, a + b = 1 이고, b는 0 < b ≤ 0.1 일 수 있다.
본 출원에 따른 전도성 구조체의 제조방법에서는, 암색화층 형성시 CO2를 이용한 반응성 스퍼터링을 이용함으로써 종래의 O2를 이용한 반응성 스퍼터링을 이용하여 암색화층을 형성한 경우보다, 고온 변성을 억제할 수 있어서 안정적인 암색화층을 제공할 수 있고, 증착속도 측면에서도 향상된 공정을 제공할 수 있는 특징이 있다.
본 출원에 따른 전도성 구조체의 제조방법에 따르면, 암색화층 형성시 CO2 및 Ar을 동시에 투입하여 반응성 스퍼터링을 수행할 수 있다. 이 때, CO2의 분압은 66% 이상일 수 있고, 80% 이상일 수 있으며, 90% 이상일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 암색화층 내에는 C를 미량 포함할 수 있고, 보다 구체적으로 암색화층 내 C의 함량이 0.3 중량% 미만일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원에 있어서, 상기 기재로는 투명 기판을 사용할 수 있으나, 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 유리, 플라스틱 기판, 플라스틱 필름 등을 사용할 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 금속층의 재료는 전기 전도도가 우수하고, 식각(etching)이 용이한 금속 재료일수록 좋다. 다만, 일반적으로 전기 전도도가 우수한 재료는 반사도가 높은 단점이 있다. 그러나, 본 출원에서는 상기 암색화층을 사용함으로써 반사도가 높은 재료를 이용하여 금속층을 형성할 수 있다. 본 출원에서는 반사도가 70 ~ 80% 이상인 재료를 이용하는 경우에도, 상기 암색화층을 추가함으로써 반사도를 낮추고, 금속층의 은폐성을 향상시킬 수 있으며, 콘트라스트 특성을 유지 또는 향상시킬 수 있다.
상기 금속층의 재료의 구체적인 예로는 구리, 알루미늄, 은, 네오디윰, 몰리브덴, 니켈, 이들의 합금 등을 1종 이상 포함하는 단일막 또는 다층막일 수 있고, 더욱 바람직하게는 구리 또는 알루미늄일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 금속층 및 암색화층은 서로 상이한 금속 원자를 포함할 수 있고, 서로 동일한 금속 원자를 포함할 수도 있다.
본 출원에 있어서, 상기 금속층을 형성하는 단계는 당 기술분야에 알려진 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 예컨대, 상기 금속층은 직접 스퍼터링, 반응성 스퍼터링, 증발증착법 등의 방법으로 형성이 가능하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원에 있어서, 상기 금속층 및 암색화층을 각각 또는 동시에 패터닝하는 공정을 추가로 포함할 수 있다.
즉, 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체의 제조방법은 기재 상에 금속층을 형성하고 상기 금속층을 패터닝하여 금속 패턴을 형성한 후, 상기 금속 패턴 상에 암색화층 또는 암색화 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 본 출원의 다른 실시상태에 따른 전도성 구조체의 제조방법은 기재 상에 금속층을 형성하고 상기 금속층 상에 암색화층을 형성한 후, 상기 금속층 및 암색화층을 동시에 패터닝하여 금속 패턴 및 암색화 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체의 제조방법은 기재 상에 암색화층을 형성하고 상기 암색화층을 패터닝하여 암색화 패턴을 형성한 후, 상기 암색화 패턴 상에 금속층 또는 금속 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 본 출원의 다른 실시상태에 따른 전도성 구조체의 제조방법은 기재 상에 암색화층을 형성하고 상기 암색화층 상에 금속층을 형성한 후, 상기 금속층 및 암색화층을 동시에 패터닝하여 금속 패턴 및 암색화 패턴을 형성할 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 금속 패턴의 선폭은 0㎛ 초과 10㎛ 이하일 수 있고, 구체적으로 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하일 수 있으며, 더욱 구체적으로 0.2㎛ 이상 내지 8㎛ 이하일 수 있고, 더욱 더 구체적으로 0.5㎛ 이상 내지 5㎛ 이하일 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 금속 패턴의 개구율, 즉 패턴에 의하여 덮여지지 않는 면적 비율은 70% 이상일 수 있고, 85% 이상일 수 있으며, 95% 이상일 수 있다. 또한, 상기 금속 패턴의 개구율은 90 내지 99.9%일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원에 있어서, 상기 금속 패턴은 규칙적 패턴일 수도 있고, 불규칙적인 패턴일 수도 있다.
상기 규칙적인 패턴으로는 메쉬 패턴 등 당 기술분야의 패턴 형태가 사용될 수 있다. 상기 불규칙 패턴으로는 특별히 한정되지 않으나, 보로노이 다이어그램을 이루는 도형들의 경계선 형태일 수도 있다. 본 출원에서 불규칙 패턴과 암색화 패턴을 함께 사용하는 경우, 불규칙 패턴에 의하여 지향성이 있는 조명에 의한 반사광의 회절 패턴을 제거할 수도 있고, 암색화 패턴에 의하여 빛의 산란에 의한 영향을 최소화할 수 있어 시인성에 있어서의 문제점을 최소화할 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 금속 패턴은 연속하여 연결된 폐쇄도형들의 테두리 구조를 포함하며, 상기 금속 패턴은 임의의 단위면적(1cm × 1cm) 내에서 동일한 형태의 폐쇄도형이 존재하지 않고, 상기 폐쇄도형들의 꼭지점 개수는, 상기 폐쇄도형들과 동일한 개수의 사각형들의 꼭지점 개수와 상이한 것일 수 있다.
상기 폐쇄도형들의 꼭지점 개수는, 상기 폐쇄도형들과 동일한 개수의 사각형들의 꼭지점 개수와 상이하다. 보다 구체적으로, 상기 폐쇄도형들의 꼭지점 개수는, 상기 폐쇄도형들과 동일한 개수의 사각형들의 꼭지점 개수와 비교하였을 때 더 많을 수 있고, 1.9 ~ 2.1배 더 많을 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원에 있어서, 상기 폐쇄도형들은 서로 연속하여 연결된 것으로서, 예컨대 상기 폐쇄도형들이 다각형인 경우에는 서로 이웃하는 폐쇄도형들이 적어도 하나의 변을 공유하는 형태일 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 금속 패턴은 연속하여 연결된 폐쇄도형들의 테두리 구조를 포함하며, 상기 금속 패턴은 임의의 단위면적(1cm × 1cm) 내에서 동일한 형태의 폐쇄도형이 존재하지 않고, 상기 폐쇄도형들의 꼭지점 개수는, 상기 폐쇄도형들 각각의 무게중심들간의 최단거리를 연결하여 형성한 다각형의 꼭지점의 개수와 상이한 것일 수 있다.
상기 폐쇄도형들의 꼭지점 개수는, 상기 폐쇄도형들 각각의 무게중심들간의 최단거리를 연결하여 형성한 다각형의 꼭지점의 개수와 상이하다. 보다 구체적으로, 상기 폐쇄도형들의 꼭지점 개수는, 상기 폐쇄도형들 각각의 무게중심들간의 최단거리를 연결하여 형성한 다각형의 꼭지점의 개수와 비교하였을 때 더 많을 수 있고, 1.9 ~ 2.1배 더 많을 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원에 있어서, 상기 금속 패턴은 연속하여 연결된 폐쇄도형들의 테두리 구조를 포함하며, 상기 금속 패턴은 임의의 단위면적(1cm × 1cm) 내에서 동일한 형태의 폐쇄도형이 존재하지 않고, 상기 폐쇄도형들은 하기 수학식 3의 값이 50 이상일 수 있다.
[수학식 3]
(꼭지점간의 거리의 표준편차 / 꼭지점간 거리의 평균) × 100
본 출원에 있어서, 상기 금속 패턴의 일면에 광원으로부터 나온 직진광을 조사하여 투과형 회절 패턴의 이미지를 얻었을 때, 상기 이미지는 하기 수학식 4의 값이 21 미만일 수 있다.
[수학식 4]
(각도영역에 따른 투과형 회절 패턴의 강도의 표준편차 / 각도영역에 따른 투과형 회절 패턴의 평균 강도) × 100
상기 수학식 4에서, 각도영역은 투과형 회절 패턴의 이미지 중심으로부터 0 ~ 360도를 각각 10도씩 구분한 영역을 의미한다.
상기 투과형 회절 패턴의 이미지를 얻었을 때, 상기 이미지는 수학식 4의 값이 21 미만일 수 있고, 15 이하일 수 있으며, 10 이하일 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 금속 패턴은 연속하여 연결된 폐쇄도형들의 테두리 구조를 포함하고, 상기 폐쇄도형들의 테두리 구조는 직선, 곡선, 지그재그, 이들의 조합 등 다양하게 변형될 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 금속 패턴은 단위면적 내에서 서로 동일한 폐쇄도형이 존재하지 않을 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 전도성 패턴은 연속하여 연결된 폐쇄도형들의 테두리 구조를 포함하고, 상기 폐쇄도형들의 테두리를 구성하는 선들을 임의의 직선에 대하여 이루는 각을 0 ~ 180도에서 10도 단위로 구분하였을 때, 각각의 각도범위에 속하는 선들의 개수들에 대하여, 하기 수학식 5의 값이 21 미만일 수 있고, 15 이하일 수 있으며, 10 이하일 수 있다.
[수학식 5]
(각도범위에 해당되는 선의 개수의 표준편차 / 각도범위에 해당되는 선의 개수의 평균) × 100
본 출원에 있어서, 상기 금속 패턴에서 상기 수학식 3 내지 5의 값은 전기 전도성 패턴의 단위면적 내에서 계산될 수 있다. 상기 단위면적은 금속 패턴이 형성되는 면적일 수 있고, 예컨대 3.5cm × 3.5cm 등일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 꼭지점은 금속 패턴의 폐쇄도형들의 테두리를 구성하는 선들이 서로 교차하는 점을 의미하는 것으로 정의하기로 한다.
이와 같이 패턴을 형성함으로써 터치 스크린에 요구되는 미세한 금속 패턴을 구현할 수 있다. 터치 스크린에 있어서, 미세한 금속 패턴을 구현하지 못하는 경우, 저항 등 터치 스크린에 요구되는 물성을 달성할 수 없다.
본 출원에 있어서, 상기 금속 패턴은 규칙적으로 배열된 단위 유닛셀 내에 각각 임의의 점들을 배치한 후, 각각의 점들이 다른 점들로부터의 거리에 비하여 가장 가까운 점과 연결되어 이루어진 폐쇄도형들의 테두리 구조의 형태일 수 있다.
이 때, 상기 규칙적으로 배열된 단위 유닛셀 내에 임의의 점들을 배치하는 방식에 불규칙도를 도입하는 경우에 본 출원의 일 실시상태에 따른 금속 패턴이 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 불규칙도를 0으로 부여하는 경우에는 단위 유닛셀이 정사각형이면 금속 패턴이 정사각형 메쉬 구조가 형성되고, 단위 유닛셀이 정육각형이면 금속 패턴이 벌집(honeycomb) 구조가 형성되게 된다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 불규칙 패턴 형태의 금속 패턴에 의하여, 패턴을 이루는 선의 쏠림현상 등을 억제할 수 있고, 디스플레이로부터 균일한 투과율을 얻게 해줌과 동시에 단위면적에 대한 선밀도를 동일하게 유지시켜 줄 수 있으며, 균일한 전도도를 확보할 수 있게 된다.
본 출원에 있어서, 상기 금속 패턴은 단위면적(3.5cm × 3.5cm) 내에서 폐쇄도형들의 꼭지점의 수가 6,000개 이상일 수 있고, 7,000개 이상일 수 있으며, 15,000개 이상일 수 있고, 245,000개 이하일 수 있으나, 이는 당업자가 원하는 투과도 및 전도도에 따라 조정할 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 금속 패턴의 선폭은 10㎛ 이하이고, 상기 금속 패턴은 3.5cm × 3.5cm의 면적 내에서 폐쇄도형들의 꼭지점의 수가 6,000 ~ 245,000개일 수 있다. 또한, 상기 금속 패턴의 선폭은 7㎛ 이하이고, 상기 금속 패턴은 3.5cm × 3.5cm의 면적 내에서 폐쇄도형들의 꼭지점의 수가 7,000 ~ 62,000개일 수 있다. 또한, 상기 금속 패턴의 선폭은 5㎛ 이하이고, 상기 금속 패턴은 3.5cm × 3.5cm의 면적 내에서 폐쇄도형들의 꼭지점의 수가 15,000 ~ 62,000개일 수 있다.
상기 단위면적 내의 패턴을 구성하는 도형들 중 적어도 하나는 나머지 도형들과 상이한 형태를 가질 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 암색화 패턴과 상기 금속 패턴은 그 측면이 순 테이퍼각을 가질 수 있으나, 금속 패턴의 기재측 반대면 상에 위치하는 암색화 패턴 또는 금속 패턴은 역테이퍼각을 가질 수도 있다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 전도성 구조체의 제조방법에 의하여 제조되는 전도성 구조체를 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 기재; 상기 기재 상에 구비된 금속층; 및 상기 금속층의 적어도 일면에 구비된 암색화층을 포함하는 전도성 구조체를 제공한다.
특히, 상기 전도성 구조체의 상기 암색화층은 (CuOx)aCb를 포함하고, x는 0 < x ≤ 1 이며, a + b = 1 이고, b는 0 < b ≤ 0.1 인 것을 특징으로 한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체의 예를 하기 도 1 내지 도 3에 예시하였다. 도 1 내지 도 3은 기재, 금속층 및 암색화층의 적층 순서를 예시하기 위한 것이며, 상기 금속층 및 상기 암색화층은 실제로 터치 스크린 패널 등의 미세 투명 전극 용도로 적용시 전면층이 아니라 패턴 형태일 수 있다.
도 1에 따르면, 상기 암색화층(200)이 상기 기재(100)와 상기 금속층(300) 사이에 배치된 경우를 예시한 것이다. 이는 사용자가 기재 측에서 터치 스크린 패널을 바라보는 경우 금속층에 의한 반사도를 크게 감소시킬 수 있다.
도 2에 따르면, 상기 암색화층(200)이 상기 금속층(300) 위에 배치된 경우를 예시한 것이다. 이는 사용자가 기재측의 반대면에서 터치 스크린 패널을 바라보는 경우 금속층에 의한 반사도를 크게 감소시킬 수 있다.
도 3에 따르면, 상기 암색화층(200, 220)이 상기 기재(100)와 상기 금속층(300) 사이와, 상기 금속층(300) 위에 모두 배치된 경우를 예시한 것이다. 이는 사용자가 터치 스크린 패널을 기재측에서 바라보는 경우와 그 반대측에서 바라보는 경우 모두 금속층에 의한 반사도를 크게 감소시킬 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체의 구조는 암색화층이 금속층의 적어도 일면에 구비된 것일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체의 구조는 기재, 암색화층, 금속층 및 암색화층이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 또한, 상기 전도성 구조체는 최외곽의 암색화층 상에 추가의 금속층 및 암색화층을 포함할 수 있다.
즉, 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체의 구조는 기재/암색화층/금속층의 구조, 기재/금속층/암색화층의 구조, 기재/암색화층/금속층/암색화층의 구조, 기재/금속층/암색화층/금속층의 구조, 기재/암색화층/금속층/암색화층/금속층/암색화층의 구조, 기재/암색화층/금속층/암색화층/금속층/암색화층/금속층/암색화층의 구조 등일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 전도성 구조체는 면저항이 1 Ω/square 이상 300 Ω/square 이하일 수 있고, 구체적으로 1 Ω/square 이상 100 Ω/square 이하일 수 있으며, 더욱 구체적으로 1 Ω/square 이상 50 Ω/square 이하일 수 있고, 더욱 더 구체적으로 1 Ω/square 이상 20 Ω/square 이하일 수 있다.
상기 전도성 구조체의 면저항이 1 Ω/square 이상 300 Ω/square 이하이면 종래의 ITO 투명 전극을 대체할 수 있는 효과가 있다. 상기 전도성 구조체의 면저항이 1 Ω/square 이상 100 Ω/square 이하인 경우, 또는 1 Ω/square 이상 50 Ω/square 이하인 경우, 특히 1 Ω/square 이상 20 Ω/square 이하인 경우에는 종래 ITO 투명 전극 사용시보다 면저항이 상당히 낮기 때문에 신호 인가시 RC 지연이 짧아져 터치 인식 속도를 현저하게 개선할 수 있으며, 이를 바탕으로 10인치 이상 대면적 터치 스크린 적용이 용이하다는 장점이 있다.
상기 전도성 구조체에서 패턴화하기 이전의 금속층 또는 암색화층의 면저항은 0 Ω/square 초과 2 Ω/square 이하, 구체적으로 0 Ω/square 초과 0.7 Ω/square 이하일 수 있다. 상기 면저항이 2 Ω/square 이하이면, 특히 0.7 Ω/square 이하이면, 패터닝 전의 금속층 또는 암색화층의 면저항이 낮을수록 미세 패터닝 설계 및 제조공정이 용이하게 진행되며, 패터닝 후의 전도성 구조체의 면저항이 낮아져서 전극의 반응 속도를 빠르게 하는 효과가 있다. 상기 면저항은 금속층 또는 암색화층의 두께에 따라 조절될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는 가시광선 영역에서의 평균 소멸계수(Extinction coefficient) k가 0.2 내지 1.5, 구체적으로는 0.4 내지 1.0 일 수 있다. 상기 평균 소멸계수 k가 0.2 이상이면 암색화를 가능하게 하는 효과가 있다. 상기 평균 소멸계수 k는 흡수계수(Absorption Coefficient)라고도 하며, 특정 파장에서 전도성 구조체가 빛을 얼마나 강하게 흡수하는지를 정의할 수 있는 척도로서, 전도성 구조체의 투과도를 결정하는 요소이다. 예를 들어, 투명한 유전체(dielectric) 물질인 경우, k < 0.2로 k 값이 매우 작다. 그러나, 물질 내부에 금속 성분이 증가할수록 k 값이 증가하게 된다. 만약, 더욱 더 금속 성분이 많아지면, 투과가 거의 일어나지 않고, 대부분 표면 반사만 일어나는 금속이 되며, 소멸계수 k는 1.5 초과가 되어 암색화층의 형성에는 바람직하지 않다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 전도성 구조체는 가시광선 영역에서의 평균 굴절율이 2 내지 3 일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 가시광선 영역은 360 내지 820nm의 파장을 갖는 영역을 의미한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 암색화층의 두께는 20nm 내지 60nm, 구체적으로 25nm 내지 50nm, 더욱 구체적으로 30nm 내지 50nm 일 수 있다. 상기 암색화 패턴은 사용하는 재료 및 제조 공정에 따라 바람직한 두께가 상이할 수 있으나, 식각(etching) 특성을 고려하면 두께가 20nm 미만이면 공정 조절이 쉽지 않을 수 있고, 60nm 초과이면 생산 속도 측면에서 불리할 수 있다. 구체적으로 두께가 25nm 이상 50nm 이하인 경우, 더욱 구체적으로 30nm 내지 50nm인 경우, 공정 조절이 쉽고, 생산 속도가 개선되어서 제조 공정에서 더욱 유리할 수 있다. 이 경우 반사율이 더욱 감소하여, 암색화층이 더 잘 형성되어 더욱 유리한 효과가 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 암색화층의 전반사율(total reflection)은 20% 이하일 수 있고, 구체적으로 15% 이하일 수 있고, 더욱 구체적으로 10% 이하일 수 있으며, 더욱 더 구체적으로 5% 이하일 수 있고, 3% 이하일 수 있다. 상기 전반사율은 작을수록 효과가 더욱 좋다.
상기 전반사율의 측정은 상기 암색화층이 상기 금속층과 접하는 면의 반대면 방향에서 측정한 것일 수 있다. 이 방향에서 측정하였을 때 전반사율은 20% 이하일 수 있고, 구체적으로 15% 이하일 수 있으며, 더욱 구체적으로 10% 이하일 수 있고, 더욱 더 구체적으로 5% 이하일 수 있고, 3% 이하일 수 있다. 상기 반사율은 작을수록 효과가 더욱 좋다.
또한, 상기 암색화층이 상기 금속층과 기재 사이에 구비되고, 상기 기재측에서 측정한 것일 수 있다. 상기 기재측에서 전반사율을 측정하였을 때 전반사율은 20% 이하일 수 있고, 구체적으로 15% 이하일 수 있으며, 더욱 구체적으로 10% 이하일 수 있고, 더욱 더 구체적으로 5% 이하일 수 있고, 3% 이하일 수 있다. 상기 전반사율은 작을수록 효과가 더욱 좋다.
본 명세서에 있어서, 상기 전반사율은 측정하고자 하는 면의 반대면을 검은 층(perfect black)으로 처리한 후, 측정하고자 하는 면에 90°로 입사한 파장 300 ~ 800nm, 구체적으로 380 ~ 780nm, 더욱 구체적으로 550nm의 빛에 대한 반사율을 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 전도성 구조체는 암색화층의 전반사율이 20% 이하일 수 있고, 구체적으로 15% 이하일 수 있으며, 더욱 구체적으로 10% 이하일 수 있고, 더욱 더 구체적으로 6% 이하일 수 있다. 상기 전반사율은 작을수록 효과가 더욱 좋다.
본 명세서에 있어서, 전반사율은 입사광을 100%로 하였을 때 광이 입사한 대상 패턴층 또는 전도성 구조체에 의하여 반사된 반사광 중 300 ~ 680nm, 구체적으로 450 ~ 650nm, 더욱 구체적으로 550nm의 파장 값을 기준으로 측정한 값일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체에 있어서, 상기 암색화 패턴은 상기 금속 패턴과 접하는 제1면 및 상기 제1면에 대향하는 제2면을 포함할 수 있다. 상기 암색화 패턴의 제2면 측에서 상기 전도성 구조체의 전반사율을 측정하였을 때, 상기 전도성 구조체의 전반사율(Rt)은 하기 수학식 1로 계산될 수 있다.
[수학식 1]
전반사율(Rt) = 기재의 반사율 + 폐쇄율 × 암색화 패턴의 반사율
또한, 상기 전도성 구조체의 구성이 전도성 구조체 2종이 라미네이션된 경우에는 전도성 구조체의 전반사율(Rt)는 하기 수학식 2로 계산될 수 있다.
[수학식 2]
전반사율(Rt) = 기재의 반사율 + 폐쇄율 × 암색화 패턴의 반사율 × 2
상기 수학식 1 및 2에서 기재의 반사율은 터치 강화유리의 반사율일 수 있고, 표면이 필름인 경우에는 필름의 반사율일 수 있다.
또한, 상기 폐쇄율은 전도성 구조체의 평면을 기준으로 금속 패턴에 의하여 덮여지는 영역이 차지하는 면적 비율, 즉 (1 - 개구율)로 나타낼 수 있다.
따라서, 암색화 패턴이 있는 경우와 없는 경우의 차이는 암색화 패턴의 반사율에 의하여 의존하게 된다. 이러한 관점에서, 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체의 전반사율(Rt)은 상기 암색화 패턴이 없는 것을 제외하고 동일한 구성을 갖는 전도성 구조체의 전반사율(R0)에 비하여 10 ~ 20% 감소된 것일 수 있고, 20 ~ 30% 감소된 것일 수 있으며, 30 ~ 40% 감소된 것일 수 있고, 40 ~ 50% 감소된 것일 수 있으며, 50 ~ 70% 감소된 것일 수 있다. 즉, 상기 수학식 1 및 2에서 폐쇄율 범위를 1 ~ 10% 범위로 변화시키면서 전반사율 범위를 1 ~ 30%까지 변화시키는 경우 최대 70%의 전반사율 감소 효과를 나타낼 수 있고, 최소 10%의 전반사율 감소 효과를 나타낼 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체에 있어서, 상기 암색화 패턴은 상기 금속 패턴과 접하는 제1면 및 상기 제1면에 대향하는 제2면을 포함하고, 상기 암색화 패턴의 제2면 측에서 상기 전도성 구조체의 전반사율을 측정하였을 때, 상기 전도성 구조체의 전반사율(Rt)은 상기 기재의 전반사율(R0)과의 차이가 40% 이하일 수 있고, 30% 이하일 수 있으며, 20% 이하일 수 있고, 10% 이하일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 전도성 구조체는 CIE(국제조명위원회: Commission Internationale de l'Eclairage) L*a*b* 색좌표 기준으로 명도값(L*)이 50 이하일 수 있고, 더욱 구체적으로는 20 이하일 수 있다. 명도값이 낮을수록 전반사율이 낮아져서 유리한 효과가 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체에 있어서, 상기 암색화 패턴은 접착층 또는 점착층을 개재하지 않고, 직접 상기 기재 상에 또는 직접 상기 금속 패턴 상에 구비될 수 있다. 상기 접착층 또는 점착층은 내구성이나 광학 물성에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는 접착층 또는 점착층을 이용하는 경우와 비교할 때 제조방법이 전혀 상이하다. 더욱이, 접착층이나 점착층을 이용하는 경우에 비하여, 본 출원의 일 실시상태에에서는 기재 또는 금속 패턴과 암색화 패턴의 계면 특성이 우수하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 암색화 패턴은 단일층으로 이루어질 수도 있고, 2층 이상의 복수층으로 이루어질 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 암색화 패턴은 무채색(無彩色) 계열의 색상을 띠는 것이 바람직하다. 이 때, 무채색 계열의 색상이라 함은 물체의 표면에 입사(入射)하는 빛이 선택 흡수되지 않고, 각 성분의 파장(波長)에 대해 골고루 반사 흡수될 때에 나타나는 색을 의미한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자를 제공한다.
상기 전자 소자는 터치 스크린 패널, 디스플레이 장치, 태양 전지 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
보다 구체적으로, 예컨대, 정전용량식 터치스크린 패널에 있어서, 상기 본 발명의 일 구현예에 다른 전도성 구조체는 터치 감응식 전극 기판으로 사용될 수 있다.
상기 터치 스크린 패널은 전술한 기재, 금속층 및 암색화층을 포함하는 전도성 구조체 이외에 추가의 구조체를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 2개의 구조체가 서로 같은 방향으로 배치될 수도 있으며, 2개의 구조체가 서로 반대 방향으로 배치될 수도 있다. 본 발명의 터치 스크린 패널에 포함될 수 있는 2개 이상의 구조체는 동일한 구조일 필요는 없으며, 어느 하나, 바람직하게는 사용자에 가장 가까운 측의 구조체만 전술한 기재, 금속층 및 암색화층을 포함하는 것이기만 해도 좋으며, 추가로 포함되는 구조체는 패턴화된 암색화층을 포함하지 않아도 좋다. 또한, 2개 이상의 구조체 내의 층 적층 구조가 서로 상이해도 좋다. 2개 이상의 구조체가 포함되는 경우 이들 사이에는 절연층이 구비될 수 있다. 이 때, 절연층은 점착층의 기능이 추가로 부여될 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 터치 스크린 패널은 하부 기재; 상부 기재; 및 상기 하부 기재의 상부 기재에 접하는 면　및 상기 상부 기재의 하부 기재에 접하는 면 중 어느 한 면 또는 양면에 구비된　전극층을 포함할 수 있다. 상기 전극층은 각각 X축 위치 검출 및 Y축 위치 검출 기능을 할 수 있다.
이 때, 상기 하부 기재 및 상기 하부 기재의 상부 기재에 접하는 면에 구비된 전극층; 및 상기 상부 기재 및 상기 상부 기재의 하부 기재에 접하는 면에 구비된 전극층 중 하나 또는 두 개 모두가 전술한 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체일 수 있다. 상기 전극층 중 어느 하나만이 본 출원에 따른 전도성 구조체인 경우, 나머지 다른 하나는 당 기술분야에 알려져 있는 금속 패턴을 가질 수 있다.
상기 상부 기재와 상기 하부 기재 모두의 일면에 전극층이 구비되어 ２층의　전극층이 형성되는 경우, 상기 전극층의 간격을 일정하기 유지하고 접속이 일어나지 않도록 상기 하부 기재와 상부 기재 사이에 절연층 또는 스페이서가 구비될　수　있다. 상기 절연층은 점착제 또는 UV 혹은 열 경화성 수지를 포함할 수 있다. 상기 터치 스크린 패널은 전술한 전도성 구조체 중의 금속 패턴과 연결된 접지부를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 접지부는 상기 기재의 금속 패턴이 형성된 면의 가장자리부에 형성될 수 있다. 또한，상기 전도성 구조체를 포함하는 적층재의 적어도 일면에는 반사 방지 필름, 편광 필름, 내지문 필름 중 적어도 하나가 구비될 수 있다. 설계사양에 따라 전술한 기능성 필름 이외에 다른 종류의 기능성 필름을 더 포함할 수도 있다. 상기와 같은 터치 스크린 패널은 OLED 디스플레이 패널(OLED Display Panel, PDP), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 및 음극선관(Cathode-Ray Tube, CRT), PDP와 같은 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 터치 스크린 패널에 있어서, 상기 기재의 양면에 각각 금속 패턴 및 암색화 패턴이 구비될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 터치 스크린 패널은 상기 전도성 구조체 상에 전극부 또는 패드부를 추가로 포함할 수 있으며. 이 때 유효화면부와 전극부 및 패드부는 동일한 전도체로 구성될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 터치 스크린 패널에 있어서, 상기 암색화 패턴은 사용자가 바라보는 측에 구비될 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 장치에서 컬러필터 기판 또는 박막 트랜지스터 기판 등에 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체가 사용될 수 있다.
또한, 상기 태양 전지는 애노드 전극, 캐소드 전극, 광활성층, 정공 수송층 및/또는 전자 수송층을 포함할 수 있는데, 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는 상기 애노드 전극 및/또는 캐소드 전극으로 사용될 수 있다.
상기 전도성 구조체는 디스플레이 장치 또는 태양 전지에서 종래의 ITO를 대체할 수 있고, 플렉서블(flexible) 가능 용도로 활용할 수 있다. 또한, CNT, 전도성 고분자, 그래핀(Graphene) 등과 함께 차세대 투명 전극으로 활용할 수 있다.
이하 실시예, 비교예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예, 비교예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
<실시예 1>
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 기재 상에 Cu 단일 타겟(target)을 이용하여 직류 전원 스퍼터링(DC sputtering) 방법에 의하여 전도성층으로 두께 60nm인 Cu층을 형성하고, Cu 단일 타겟(target)에 CO2 반응성 스퍼터링(reactive sputtering) 방법으로 두께 35nm인 C가 미량(0.3 중량% 미만) 함유된 CuOx(0 < x < 1)를 포함하는 암색화층을 형성하여 실시예 1의 전도성 구조체를 제조하였다. 이 때, CO2 : Ar 가스(gas)의 분압은 0% ~ 100%까지 실험을 진행하였으며, 66% 이상의 분압에서 목적하는 물질을 형성 가능하다. 증착에 사용한 방전 전압은 150W이며 3인치 스퍼터링 장비를 이용하였으며 이를 환산하면 3.29 W/cm2 수준이다. 증착시 공정압은 3mTorr 수준을 유지하였다.
<비교예 1>
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 기재 상에 Cu 단일 타겟(target)을 이용하여 직류 전원 스퍼터링(DC sputtering) 방법에 의하여 전도성층으로 두께 60nm인 Cu층을 형성하고, Cu 단일 타겟(target)에 O2 반응성 스퍼터링(reactive sputtering) 방법으로 두께 35nm인 CuOx(0 < x < 1)를 포함하는 암색화층을 형성하여 비교예 1의 전도성 구조체를 제조하였다. 이 때, O2 : Ar 가스(gas)의 분압은 0% ~ 100%까지 실험을 진행하였으며, 20% 이상의 분압에서 목적하는 물질을 형성 가능하다. 증착에 사용한 방전 전압은 150W이며 3인치 스퍼터링 장비를 이용하였으며 이를 환산하면 3.29 W/cm2 수준이다. 증착 시 공정압은 3mTorr 수준을 유지하였다.
<실험예>
1) 열처리 전후의 반사율 변화
실시예 1에서 제조한 및 비교예 1에서 제조한 전도성 구조체의 CO2 반응성 기체의 분압 비율(%) 또는 O2 반응성 기체의 분압 비율(%)에 따른 열처리 전후의 반사율 변화를 하기 도 4에 나타내었다. 하기 도 4의 상단에 있는 분압 비율(%)은 CO2/O2와 Ar의 분압비를 의미한다. 이 때, 열처리 조건은 150℃, 30분으로 하였다.
하기 도 4의 결과에 따르면, 본 출원과 같이 CO2 반응성 기체를 이용한 경우에, 열처리 전후의 반사율 변화가 거의 없음을 알 수 있다.
2) 암색화층의 조성 프로파일
실시예 1에서 제조한 전도성 구조체의 열처리 전후의 암색화층의 조성 프로파일을 하기 도 5에 나타내었고, 비교예 1에서 제조한 전도성 구조체의 열처리 전후의 암색화층의 조성 프로파일을 하기 도 6에 나타내었다. 이 때, 열처리 조건은 150℃, 30분으로 하였다.
3) 증착속도
실시예 1 및 비교예 1의 전도성 구조체의 제조시, 반응성 기체의 종류에 따른 증착속도를 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure PCTKR2016001403-appb-I000001
상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는, 전도성 패턴의 전도도에 영향을 미치지 않으면서도 전도성 패턴에 의한 반사를 방지할 수 있고, 흡광도를 향상시킴으로써 전도성 패턴의 은폐성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는, 암색화층 형성시 CO2를 이용한 반응성 스퍼터링을 이용함으로써, 종래의 O2를 이용한 반응성 스퍼터링을 이용하여 암색화층을 형성한 경우보다, 고온 변성을 억제할 수 있어서 안정적인 암색화층을 제공할 수 있고, 증착속도 측면에서도 향상된 공정을 제공할 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체를 이용하여 시인성이 개선된 터치 스크린 패널, 디스플레이 장치, 태양 전지 등과 같은 전자 소자를 개발할 수 있다.

Claims (17)

  1. 기재 상에 금속층을 형성하는 단계, 및
    상기 금속층 상에 암색화층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 암색화층을 형성하는 단계는 CO2를 이용한 반응성 스퍼터링에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전도성 구조체의 제조방법.
  2. 기재 상에 암색화층을 형성하는 단계, 및
    상기 암색화층 상에 금속층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 암색화층을 형성하는 단계는 CO2를 이용한 반응성 스퍼터링에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전도성 구조체의 제조방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 암색화층 형성시 CO2 및 Ar을 동시에 투입하여 반응성 스퍼터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 전도성 구조체의 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 CO2의 분압은 66% 이상인 것을 특징으로 하는 전도성 구조체의 제조방법.
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 암색화층은 금속 산화물, 금속 질화물 및 금속 산질화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 구조체의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 금속 산화물, 금속 질화물 또는 금속 산질화물은 Fe, Co, Ti, V, Al, Au, Cu, Ag 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 구조체의 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 금속층 및 암색화층은 동일한 금속 원자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 구조체의 제조방법.
  8. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 암색화층은 (CuOx)aCb를 포함하고, x는 0 < x ≤ 1 이며, a + b = 1 이고, b는 0 < b ≤ 0.1인 것을 특징으로 하는 전도성 구조체의 제조방법.
  9. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 금속층 및 암색화층을 각각 또는 동시에 패터닝하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 구조체의 제조방법.
  10. 청구항 1 또는 2의 전도성 구조체의 제조방법에 의하여 제조되는 전도성 구조체.
  11. 기재;
    상기 기재 상에 구비된 금속층; 및
    상기 금속층의 적어도 일면에 구비된 암색화층을 포함하고,
    상기 암색화층은 (CuOx)aCb를 포함하고, x는 0 < x ≤ 1 이며, a + b = 1 이고, b는 0 < b ≤ 0.1인 것을 특징으로 하는 전도성 구조체.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 암색화층이 상기 금속층과 접하는 면의 반대면 방향에서 측정한 전반사율이 20% 이하인 것을 특징으로 하는 전도성 구조체.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 암색화층은 상기 금속층과 기재 사이에 구비되고, 상기 기재측에서 측정한 전반사율이 20% 이하인 것을 특징으로 하는 전도성 구조체.
  14. 청구항 11에 있어서, 상기 전도성 구조체의 면저항은 1 Ω/square 이상 300 Ω/square 이하인 것을 특징으로 하는 전도성 구조체.
  15. 청구항 11에 있어서, 상기 전도성 구조체의 가시광선 영역에서의 평균 소멸계수(k)는 0.4 내지 1.0 인 것을 특징으로 하는 전도성 구조체.
  16. 청구항 11에 있어서, 상기 전도성 구조체는 CIE L*a*b* 색좌표 기준으로 명도값(L*)이 50 이하인 것을 특징으로 하는 전도성 구조체.
  17. 청구항 11 내지 16 중 어느 한 항의 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자.
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