WO2022050623A1 - 투명 전극 적층체 및 이를 포함하는 터치센서 - Google Patents

투명 전극 적층체 및 이를 포함하는 터치센서 Download PDF

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WO2022050623A1
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WO
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transparent electrode
metal oxide
electrode laminate
oxide layer
layer
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PCT/KR2021/011266
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안유미
김승국
오근태
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동우 화인켐 주식회사
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    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0026—Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal

Definitions

  • the present invention relates to a transparent electrode laminate and a touch sensor including the same.
  • the conductive transparent electrode can be applied to various technical fields.
  • it is used as a core electrode material for functional thin films such as antistatic films and electromagnetic shielding, flat panel displays, solar cells, touch panels, transparent transistors, flexible optoelectronic devices, and transparent optoelectronic devices.
  • ITO indium doped tin oxide
  • an OMO transparent electrode having an oxide/metal/oxide structure that can provide high electrical conductivity and high visible light transmittance for example, a transparent electrode having an ITO/metal/ITO structure has been used.
  • Such an OMO transparent electrode is patterned by forming a transparent conductive film of an OMO structure, that is, a transparent electrode laminate, on a substrate by a known coating method or deposition method, and forming a desired pattern by a photolithography process using a patterned mask.
  • a transparent electrode is formed.
  • ITO/metal/ITO is etched to form a transparent electrode pattern in the photolithography process, it is difficult to uniformly etch the three layers due to the difference in thickness of each layer and the difference in etching rate.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-115180 mentions the problems of ITO/metal/ITO, but only recognizes problems with respect to moisture resistance deterioration and corrosion of the metal film.
  • An object of the present invention is to provide a transparent electrode laminate exhibiting high transmittance and excellent etching properties, and a touch sensor including the same.
  • the present invention includes a first metal oxide layer, a metal layer and a second metal oxide layer sequentially stacked, wherein the first metal oxide layer and the second metal oxide layer are 10 to 40 wt% Of metal oxide and 60 to 90% by weight of indium oxide (In 2 O 3 )
  • a transparent electrode laminate is provided.
  • the present invention provides a touch sensor including the transparent electrode laminate.
  • the transparent electrode laminate according to the present invention may provide improved visibility by exhibiting high transmittance.
  • the transparent electrode laminate of the present invention has excellent etching properties, as the line width is finely formed when the transparent electrode pattern is formed, it is possible to improve the disadvantages such as a decrease in transmittance and moiré interference, as well as the user when applied to a touch sensor. It has the advantage of being able to receive input operation sensitively.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a transparent electrode laminate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the etching properties of a transparent electrode laminate according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention includes a sequentially stacked first metal oxide layer, a metal layer, and a second metal oxide layer, the metal oxide and indium oxide (In 2 O 3 ) included in the first metal oxide layer and the second metal oxide layer
  • a transparent electrode laminate exhibiting high transmittance and excellent etching properties through control of the content of , and a touch sensor including the same.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a transparent electrode laminate according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the etching property of a transparent electrode laminate according to an embodiment of the present invention.
  • the transparent electrode stack 100 includes a first metal oxide layer 110 , a metal layer 120 , and a second metal oxide layer 130 sequentially stacked.
  • the 'transparent electrode' refers not only to an electrode that is actually transparent, but also an electrode that is substantially transparent to the user by being manufactured with a line width so narrow that the user cannot identify it even though it is made of an opaque material. it means.
  • the transparent electrode laminate of the present invention is a transparent electrode of an OMO structure including a first metal oxide layer 110, a metal layer 120, and a second metal oxide layer 130 sequentially stacked instead of a conventional ITO transparent electrode. By using it, visibility can be remarkably improved by having a low reflectance while having a high transmittance.
  • the transparent electrode laminate 100 may be formed on a base layer (not shown).
  • the substrate layer may be used to encompass a film-type substrate used as a base layer to form the transparent electrode laminate 100 , or an object on which the transparent electrode laminate 100 is formed.
  • the base layer may refer to a display panel on which a touch sensor is formed or laminated.
  • the base layer may include a window substrate of the image display device.
  • the substrate layer may be a substrate or a film material commonly used in a touch sensor without particular limitation.
  • it may include glass, a polymer and/or an inorganic insulating material.
  • the thickness of the base layer is not particularly limited and may be appropriately selected according to the type of the final product.
  • the thickness of the base layer may be 0.5 ⁇ m or more, 1 ⁇ m or more, or 10 ⁇ m or more, 20 ⁇ m or more, or 30 ⁇ m or more, but is not limited thereto.
  • the thickness of the substrate may be 1 mm or less, for example 500 ⁇ m or less, or 200 ⁇ m or less, but is not limited thereto.
  • the first metal oxide layer 110 may be formed on the base layer, and the second metal oxide layer 130 may be formed on the metal layer 120 , but is not limited thereto.
  • MOCVD Metal Organic Chemical Vapor Deposition
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • PECVD Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition
  • MBE Molecular Beam Growth
  • HVPE Hydride Vapor Phase Epitaxy
  • Sputtering sputtering
  • the transparent electrode laminate according to the present invention may further include an organic layer between the base layer and the first metal oxide layer.
  • the organic layer may be acrylic, but is not limited thereto.
  • any one of the first metal oxide layer 110 and the second metal oxide layer 130 may be formed to include indium oxide, preferably indium zinc. It may be formed to include oxide (IZO).
  • the first metal oxide layer 110 and the second metal oxide layer 130 may be formed through a sputtering process using a target in which the content ratio of indium oxide (In 2 O 3 ) and metal oxide is adjusted.
  • each of the first metal oxide layer 110 and the second metal oxide layer 130 may include 10 to 40 wt% of a metal oxide and 60 to 90 wt% of an indium oxide (In 2 O 3 ) there is. Preferably, 20 to 30% by weight of metal oxide and 70 to 80% by weight of indium oxide (In 2 O 3 ) may be included.
  • the first metal oxide layer 110 and the second metal oxide layer 130 of the present invention slow the etching rate of the metal oxide to prevent further overetching of the metal layer during batch etching In order to do so, TiO 2 and/or SnO 2 may not be included.
  • the transparent electrode stack 100 according to the present invention includes indium oxide (In 2 O 3 ) and metal oxide in which the first metal oxide layer 110 and the second metal oxide layer 130 are adjusted to the above-described content range.
  • indium oxide In 2 O 3
  • metal oxide in which the first metal oxide layer 110 and the second metal oxide layer 130 are adjusted to the above-described content range.
  • the metal oxide and indium oxide (In 2 O 3 ) in the above-described content it is possible to exhibit high transmittance as well as excellent etching properties to produce a transparent electrode pattern having a uniform and narrow line width.
  • both ends of the etched transparent electrode stack as shown in FIG. 1 may be substantially straight, that is, a transparent electrode pattern in which the edges are aligned.
  • the etching rate of the metal oxide layer can be controlled by mixing In 2 O 3 and metal oxide in a specific content, thereby Through the etching process, it is possible to reduce the length (A) from the outermost end of one side of the etched metal layer to the outermost end of one side of the first metal oxide layer.
  • the length (A) may be 0 ⁇ m to 300 ⁇ m or less, preferably 0 ⁇ m to 200 ⁇ m or less, and most preferably 0 ⁇ m to 100 ⁇ m or less.
  • the transparent electrode laminate 100 according to the present invention has a uniform shape and can form a transparent electrode having a fine pattern, so that transmittance can be improved and the disadvantages of moiré interference can be improved.
  • the metal oxide may be zinc oxide (ZnO).
  • the metal oxide content for example, the zinc oxide (ZnO) content is less than the above range
  • the etching properties and transmittance may be reduced, and even when the zinc oxide (ZnO) content exceeds the above range, the transmittance is reduced.
  • the metal layer 120 may serve to realize the low resistance of the transparent electrode due to excellent electrical conductivity and low resistivity.
  • the metal layer 120 may include silver (Ag) or a silver (Ag) alloy.
  • the silver alloy includes silver as a main component and other metals such as Nd, Cu, Pd, Nb, Ni, Mo, Ni, Cr, Mg, W, Pa, In, Zn, Sn, Al and Ti. ; It may include, but is not limited to, silver nitride, silicide, carbide, oxide, and the like.
  • the metal layer 120 when an alloy of Ag/Palladium/Cu is used as the metal layer 120, it has a low sheet resistance and a transparent property when formed into a thin film. .
  • the thickness of the first metal oxide layer 110 , the metal layer 120 and the second metal oxide layer 130 is not particularly limited, and high transmittance and low reflectance are ensured, and the etching characteristics are improved.
  • the thickness of the first metal oxide layer 110 and the second metal oxide layer 130 may be each independently 10 to 60 nm, and the thickness of the metal layer 120 may be 3 to 20 nm. . More preferably, the thickness of the first metal oxide layer 110 and the second metal oxide layer 130 may be each independently 25 to 45 nm, and the thickness of the metal layer 120 may be 5 to 15 nm.
  • the thickness of the metal layer may be 7 nm or more and 20 nm or less.
  • the thickness of the first metal oxide layer 110 and the second metal oxide layer 130 exceeds the above range, the low resistance and high transmittance characteristics of the metal oxide layers 110 and 130 may be reduced.
  • the transparent electrode may have excellent electrical conductivity and low resistance. Specifically, when the thickness of the metal layer is less than the above range, it is difficult to form a continuous film, so it is difficult to obtain a low resistance, and when it exceeds 20 nm, there is a problem in that the transmittance of the transparent electrode is lowered.
  • embodiments of the present invention provide a touch sensor or touch screen panel including the above-described transparent electrode laminate.
  • embodiments of the present invention provide an image display device including, for example, an OLED device or an LCD device including the touch sensor.
  • a touch sensor or touch screen panel including a transparent electrode laminate according to the present invention includes a series of contents described above with respect to the transparent electrode laminate.
  • the touch sensor or touch screen panel including the transparent electrode laminate according to the present invention may employ a configuration of a known touch sensor or touch screen panel in addition to the point including the transparent electrode laminate of the present invention.
  • a transparent electrode was prepared.
  • the transparent electrode pattern was formed by simultaneously etching by photolithography and wet etching. Each layer had a thickness of 35 nm of a first metal oxide layer, 10 nm of a metal layer, and 35 nm of a second metal oxide layer.
  • each layer is the same, but according to Table 1 below, only the amounts of indium oxide (In 2 O 3 ) and zinc oxide (ZnO) included in the first metal oxide layer and the second metal oxide layer are varied.
  • Transparent electrode laminates of Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 were prepared according to the method of 1 .
  • the transmittance of the transparent electrode laminates prepared in Examples and Comparative Examples was measured with a spectrophotometer (CM-3600A, Konica Minolta) under a 550 nm wavelength condition. The results are shown in Table 2.
  • the etching properties of the transparent electrode laminates prepared by Examples and Comparative Examples after the etching process is completed, the length (A) from the end of one side of the metal layer to the end of one side of the first metal oxide layer is FIB-SEM was measured, and the evaluation criteria are as follows.
  • the etching property evaluation result is described in Table 2.
  • Example 1 88.3% ⁇ 8
  • Example 2 89.0% ⁇ 9
  • Example 3 88.4% ⁇ 8
  • Example 4 87.8% ⁇ 7 Comparative Example 1 86.5% X 4 Comparative Example 2 86.7% ⁇ 5
  • the transparent electrode laminate according to the embodiment of the present invention exhibited excellent properties in transmittance, etching property and visibility.
  • the transparent electrode laminate according to the comparative example showed slightly lower transmittance and visibility compared to the example.
  • the length (A) from the end of one side of the metal layer to the end of one side of the first metal oxide layer exceeded 300 ⁇ m, confirming that the metal layer was over-etched.
  • the transparent electrode laminate according to the present invention exhibits high transmittance to improve visibility, and has excellent etching properties, so that a fine line width can be formed when forming a transparent electrode pattern, thereby suppressing a decrease in transmittance and moiré interference, etc. It can receive input operation sensitively, so there is possibility of industrial application.

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Abstract

본 발명은 순차적으로 적층된 제1 금속 산화물층, 금속층 및 제2 금속 산화물층을 포함하며, 상기 제1 금속 산화물층 및 제2 금속 산화물층에 포함된 금속 산화물 및 인듐 산화물(In2O3)의 함량 조절을 통해 높은 투과율을 나타내며 에칭성이 우수한 투명 전극 적층체 및 이를 포함하는 터치센서에 관한 것이다.

Description

투명 전극 적층체 및 이를 포함하는 터치센서
본 발명은 투명 전극 적층체 및 이를 포함하는 터치센서에 관한 것이다.
전도성을 가지는 투명전극은 다양한 기술분야에 적용될 수 있다. 예를 들면, 정전기 방지막, 전자파 차폐 등의 기능성 박막과 평판 디스플레이, 태양전지, 터치패널, 투명 트랜지스터, 플렉시블 광전소자, 투명 광전소자 등의 핵심 전극 재료로 사용되고 있다.
현재 가장 널리 사용되고 있는 투명 전극 재료 중 하나는, 인듐 주석 산화물 (ITO; indium doped Tin Oxide)이다. ITO는, 가시광 전범위에서 투과도 물성도 만족할만한 수준이지만, 면저항이 약 30Ω/□로 저항이 높기 때문에, 20Ω/□이하의 저 저항이 요구되는 환경에서는 적용되기 어렵다는 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 높은 전기전도성과 높은 가시광선 투과도를 제공할 수 있는 산화물/금속/산화물 (Oxide/Metal/Oxide) 구조의 OMO 투명전극, 예컨데, ITO/금속/ITO 구조의 투명 전극이 사용되고 있다.
이러한 OMO 투명 전극은, 기판에 공지의 코팅법 또는 증착법으로 OMO 구조의 투명 전도막, 즉 투명 전극 적층체를 형성하고, 패턴화된 마스크를 사용하여 포토리소그래피 공정으로 원하는 패턴을 형성함으로써, 패턴화된 투명 전극이 형성된다. 그러나, 포토리소그래피 공정에서 투명 전극 패턴을 형성하기 위해 ITO/금속/ITO을 식각(Etching)하면, 각 층의 두께 차이 및 에칭 속도 차이에 의해 3개의 막이 균일하게 식각되기 어렵다.
한편, 일본 공개특허 제2015-115180호는 ITO/금속/ITO의 문제점을 언급하고 있으나, 내습성 저하 및 금속막 부식에 대한 문제점만을 인식하고 있는 것에 불과하다.
따라서, 높은 투과도와 낮은 면저항을 가지는 투명전극을 형성하면서도, 에칭성이 우수한 투명전극의 개발이 필요하다.
본 발명은 높은 투과율을 나타내며 에칭성이 우수한 투명 전극 적층체 및 이를 포함하는 터치센서를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 순차적으로 적층된 제1 금속 산화물층, 금속층 및 제2 금속 산화물 층을 포함하며, 상기 제1 금속 산화물층 및 제2 금속 산화물층은, 10 내지 40 중량%의 금속 산화물 및 60 내지 90 중량%의 인듐 산화물 (In2O3)을 포함하여 형성된, 투명 전극 적층체를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 투명 전극 적층체를 포함하는 터치 센서를 제공한다.
본 발명에 따른 투명 전극 적층체는 높은 투과율을 나타냄으로써 향상된 시인성을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 투명 전극 적층체는 에칭성이 우수하여 투명전극 패턴 형성시에 선폭이 미세하게 형성됨에 따라 투과율 저하 및 모아레 간섭 등의 단점을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 터치 센서에 적용시 사용자의 입력 동작을 민감하게 입력 받을 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 투명 전극 적층체을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 투명 전극 적층체의 에칭성을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
본 발명은 순차적으로 적층된 제1 금속 산화물층, 금속층 및 제2 금속 산화물 층을 포함하며, 상기 제1 금속 산화물층 및 제2 금속 산화물층에 포함된 금속 산화물 및 인듐 산화물(In2O3)의 함량 조절을 통해 높은 투과율을 나타내며 에칭성이 우수한 투명 전극 적층체 및 이를 포함하는 터치센서를 제공한다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
< 투명 전극 적층체 >
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 투명 전극 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 투명 전극 적층체의 에칭성을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 투명 전극 적층체(100)는 순체적으로 적층된 제1 금속 산화물층(110), 금속층(120) 및 제2 금속 산화물층(130)을 포함한다.
본 명세서에 있어서, '투명 전극'은 실제로 투명한 전극뿐만 아니라, 불투명한 소재로 제조된다고 하더라도 사용자가 식별할 수 없을 정도로 좁은 선폭으로 제조되는 등에 의해 사용자에게 실질적으로 투명하게 보이는 전극도 포함하는 전극을 의미한다.
본 발명의 투명 전극 적층체는 기존의 ITO 투명 전극 대신에 순차적으로 적층된 제1 금속 산화물층(110), 금속층(120) 및 제2 금속산화물층(130)을 포함하는 OMO 구조의 투명 전극으로 사용하여, 높은 투과율을 가지면서도 낮은 반사율을 가짐으로써 시인성이 현저히 개선될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 투명 전극 적층체(100)는 기재층(미도시) 상에 형성될 수 있다.
기재층은 투명 전극 적층체(100) 형성을 위해 베이스 층으로 사용되는 필름 타입 기재, 또는 투명 전극 적층체(100)가 형성되는 대상체를 포괄하는 의미로 사용될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 기재층은 터치 센서가 형성 또는 적층되는 표시 패널을 지칭할 수도 있다. 또한, 일부 실시예에 있어서, 기재층은 화상 표시 장치의 윈도우 기판을 포함할 수도 있다.
예를 들면, 기재층은 터치 센서에 통상적으로 사용되는 기판, 또는 필름 소재가 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 예컨데, 유리(glass), 고분자 및/또는 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 기재층의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 최종 제품의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예컨대, 상기 기재층의 두께는, 0.5 ㎛ 이상, 1 ㎛ 이상, 또는 10 ㎛ 이상, 20 ㎛ 이상, 또는 30 ㎛ 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 기판의 두께는, 1 mm 이하, 예컨대 500 ㎛ 이하, 또는 200 ㎛ 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제1 금속 산화물층(110)은 기재층 상에, 제2 금속 산화물층(130)은 금속층(120) 상에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy), 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
필요에 따라, 본 발명에 따른 투명 전극 적층체는 기재층과 제1 금속 산화물층 사이에 유기층을 더 포함할 수 있다.
상기 유기층은 아크릴계 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 금속 산화물층(110) 및 제2 금속 산화물층(130) 중 어느 하나, 바람직하게 이 둘은 인듐 산화물을 포함하도록 형성될 수 있으며, 바람직하게는 인듐 아연 산화물(IZO)를 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 인듐 산화물(In2O3) 및 금속 산화물의 함량비가 조절된 타겟을 사용한 스퍼터링 공정을 통해 제1 금속 산화물층(110) 및 제2 금속 산화물층(130)을 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 각각의 제1 금속 산화물층(110) 및 제2 금속 산화물층(130)에는 금속 산화물 10 내지 40중량% 및 인듐 산화물(In2O3) 60 내지 90중량%가 포함될 수 있다. 바람직하게는, 금속 산화물 20 내지 30중량% 및 인듐 산화물(In2O3) 70 내지 80중량%가 포함될 수 있다.
또한, 일 실시예에 있어서, 본 발명의 제1 금속 산화물 층(110) 및 제2 금속 산화물층(130)은 금속 산화물의 에칭 속도를 느리게 하여 일괄 에칭시 금속층의 과에칭이 더 심해지는 것을 방지하기 위하여 TiO2 및/또는 SnO2를 포함하지 않는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 투명 전극 적층체(100)는 제1 금속 산화물층(110) 및 제2 금속 산화물층(130)이 상술한 함량범위로 조절된 인듐 산화물(In2O3) 및 금속 산화물을 포함하여 형성됨으로써, 투명 전극 패턴을 형성하기 위한 식각(Etching) 과정에서 금속 산화물층들(110, 130)과 금속층(120)의 식각속도 차이를 줄일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 투명 전극 적층체를 식각하면 투명 전극 패턴이 균일한 형상을 나타낼 수 있다.
본 발명에 있어서, 금속 산화물 및 인듐 산화물(In2O3)을 상술한 함량으로 함유함으로써, 높은 투과율을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 에칭성이 우수하여 투명 전극 패턴을 균일하고 좁은 선폭을 갖도록 제조할 수 있다.
예를 들면, 식각 공정 후에, 도 1에서와 같이 식각된 투명 전극 적층체의 양측 말단이 실질적으로 일직선인, 즉 가장자리가 정렬(align)된 상태의 투명전극 패턴을 형성할 수 있다.
구체적으로, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 투명 전극 적층체(100)는 In2O3와 금속 산화물을 특정 함량으로 혼합하여 사용함으로써 금속 산화물 층의 식각 속도가 조절될 수 있으며, 이에 의해 식각 과정을 통해 식각된 금속층의 일측면 최말단에서 제1 금속 산화물층의 일측면 최말단까지의 길이(A)를 감소시킬 수 있다.
이 때, 상기 길이(A)는 0 ㎛ ~ 300 ㎛ 이하 일 수 있고, 바람직하게는 0 ㎛ ~ 200 ㎛ 이하이며, 가장 바람직하게는 0 ㎛ ~ 100 ㎛ 이하이다.
본 발명에 따른 투명 전극 적층체(100)는 형상이 균일하고 미세 패턴의 투명 전극을 형성할 수 있어, 투과율을 향상시킬 수 있으며 모아레 간섭 발생의 단점을 개선할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 금속 산화물은 아연 산화물(ZnO)일 수 있다.
한편, 본 발명에서 금속 산화물 함량, 예컨데 아연 산화물(ZnO) 함량이 상기 범위 미만인 경우, 에칭 특성과 투과율이 저감될 수 있으며, 아연 산화물(ZnO)의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에도 투과율 감소가 발생할 수 있다.
본 발명에 있어서, 금속층(120)은 우수한 전기 전도도 및 낮은 비저항에 의하여 상기 투명전극의 저저항을 구현하는 역할을 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 금속층(120)은 은(Ag) 또는 은(Ag) 합금을 포함할 수 있다.
상기 은 합금은 은을 주성분으로 하여 Nd, Cu, Pd, Nb, Ni, Mo, Ni, Cr, Mg, W, Pa, In, Zn, Sn, Al 및 Ti 등의 다른 금속을 포함하는 합금 형태와; 은의 질화물, 규화물, 탄화물, 산화물 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 금속층(120)으로 Ag/Palladium/Cu의 합금을 사용하면, 면저항이 낮고 얇게 성막할 경우 투명한 특성을 갖기 때문에, 저 저항 특성과 고 투과 특성을 동시에 필요로 하는 전자소자에 적합하다.
본 발명에 있어서, 제1 금속 산화물층(110), 금속층(120) 및 제2 금속 산화물층(130)의 두께는 특별히 한정하지 않으며, 높은 투과율 및 낮은 반사율을 확보하고, 아울러 에칭 특성을 향상시키는 측면에서 예를 들면 상기 제1 금속 산화물층(110) 및 제2 금속 산화물층(130)의 두께는 각각 독립적으로 10 내지 60 nm이고, 상기 금속층(120)의 두께는 3 내지 20 nm일 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 제1 금속 산화물층(110) 및 제2 금속 산화물층(130)의 두께는 각각 독립적으로 25 내지 45 nm이고, 상기 금속층(120)의 두께는 5 내지 15 nm일 수 있다.
구체적으로, 본 명세서의 일 구현예에 따른 투명전극 적층체에 있어서, 상기 금속층의 두께는 7 nm 이상 20 nm 이하 일 수 있다.
제1 금속 산화물층(110) 및 제2 금속 산화물층(130)의 두께가 상기 범위를 초과하는 경우, 상기 금속 산화물층들(110, 130)의 저저항, 고투과 특성이 저감될 수 있다.
상기 금속층(120)의 두께가 상기 범위 내에 있는 경우, 상기 투명전극은 우수한 전기 전도도 및 낮은 저항값을 가질 수 있는 장점이 있다. 구체적으로, 상기 금속층의 두께가 상기 범위 미만인 경우 연속적인 막이 형성되기 어려우므로 저저항을 구형하기 곤란한 문제점이 있으며, 20 nm 초과인 경우 투명전극의 투과율이 낮아지는 문제점이 있다.
< 터치 센서 또는 터치 스크린 패널>
또한, 본 발명의 실시예들은 상술한 투명 전극 적층체를 포함하는 터치 센서 또는 터치 스크린 패널을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 상기 터치 센서를 포함하는 예를 들면, OLED 장치 또는 LCD 장치와 같은 화상 표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 투명전극 적층체를 포함하는 터치센서는, 투명전극 패턴이 균일하게 형성되므로, 사용자의 입력 동작을 민감하게 입력 받을 수 있고, 디스플레이 유닛에서 출력되는 화상이 선명하게 출력되는 장점을 가진다. 본 발명에 따른 투명전극 적층체를 포함하는 터치센서 또는 터치 스크린 패널은, 상기 투명 전극 적층체에 대해 상술한 일련의 내용을 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 투명전극 적층체를 포함하는 터치센서 또는 터치 스크린 패널은, 본 발명의 투명전극 적층체를 포함하는 점 이외에, 공지된 터치센서 또는 터치 스크린 패널의 구성을 채용할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예 및 비교예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이는 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. 또한, 이하에서 함유량을 나타내는 “%” 및 “부”는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
실시예 및 비교예: 투명 전극 적층체의 제조
실시예 1
본 발명의 투명 전극 적층체의 광학적 특성, 전기적 특성 및 굽힘 특성을 평가하기 위하여 투명 전극을 제조하였다. 제1 금속 산화물층 및 제2 금속 산화물층은 인듐 산화물(In2O3) 80 중량% 및 아연산화물(ZnO) 20 중량%를 혼합 사용하였고, 금속층은 은-팔라듐-구리(APC) 합금(Ag:Pd:Cu=98:1:1 중량%)을 사용하였으며, 제1 금속 산화물층, 금속층, 제2 금속 산화물층을 스퍼터링을 이용하여 Glass 상에 금속 산화물 / 금속층 / 금속 산화물을 순차적으로 적층한 뒤, 동시에 포토리소그래피와 wet etching에 의해 식각하여 투명 전극 패턴을 형성하였다. 각 층의 두께는 제1 금속 산화물층 35 nm, 금속층 10 nm, 제2 금속 산화물층 35 nm으로 형성하였다.
실시예 2 내지 4 및 비교예 1 내지 2
각 층의 소재는 동일하게 하되, 하기 표 1에 따라 제1 금속 산화물층 및 제2 금속 산화물층에 포함된 인듐 산화물(In2O3) 및 아연산화물(ZnO)의 사용양만을 달리하여 실시예 1의 방법에 따라 실시예 2 내지 4 및 비교예 1 내지 2의 투명 전극 적층체를 제조하였다.
구분
(단위:중량%)		 제1 금속 산화물 층 및 제2 금속 산화물 층의 조성
ZnO In2O3
실시예 1 20 80
실시예 2 30 70
실시예 3 40 60
실시예 4 10 90
비교예 1 5 95
비교예 2 45 55
실험예
1. 투과율 측정
실시예 및 비교예에 의해 제조된 투명 전극 적층체의 투과율은 550 nm 파장 조건 하에서 분광측색계(CM-3600A, KonicaMinolta)로 측정하였다. 그 결과를 표 2에 기재하였다.
2. 에칭성 평가
실시예 및 비교예에 의해 제조된 투명 전극 적층체의 에칭성은, 식각 공정이 완료된 후에, 금속층의 일측면 최말단에서 제1 금속 산화물층의 일측면 최말단까지의 길이(A)를 FIB-SEM로 측정하였으며, 평가기준은 하기와 같다. 에칭성 평가결과는 표 2에 기재하였다.
<평가기준>
◎: 0 ㎛ < A ≤ 100 ㎛
○: 100 ㎛ < A ≤ 200 ㎛
△: 200 ㎛ < A ≤ 300 ㎛
X: 300 ㎛ < A
3. 시인성 평가
실시예 및 비교예에 의해 제조된 투명 전극 적층체의 시인성은, 미세 패터닝 후 패턴 시인성을 기준으로 육안으로 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다. 시인성은 10점이 만점이면 10에 가까울수록 패턴 모양을 육안으로 시인하지 못 한다.
구분 투과율 에칭성 시인성
실시예 1 88.3 % ○ 8
실시예 2 89.0 % ◎ 9
실시예 3 88.4 % ◎ 8
실시예 4 87.8 % △ 7
비교예 1 86.5 % X 4
비교예 2 86.7 % ◎ 5
표 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 투명 전극 적층체는 투과율, 에칭성 및 시인성에 있어서 우수한 특성을 나타냄을 확인할 수 있었다. 반면, 비교예에 따른 투명 전극 적층체는 실시예 대비 투과율 및 시인성이 다소 저하된 결과를 나타내었다. 특히 에칭성면에서, 금속층의 일측면 최말단에서 제1 금속 산화물층의 일측면 최말단까지의 길이(A)가 300 ㎛를 초과하여 금속층이 지나치게 과식각된 것을 확인할 수 있었다.
본 발명에 따른 투명 전극 적층체는, 높은 투과율을 나타내어 시인성이 향상되고, 에칭성이 우수하여 투명 전극 패턴 형성 시 선폭이 미세하게 형성될 수 있어 투과율 저하 및 모아레 간섭 등을 억제할 수 있으며, 사용자의 입력 동작을 민감하게 입력 받을 수 있어, 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (9)

  1. 순차적으로 적층된 제1 금속 산화물층, 금속층 및 제2 금속 산화물층을 포함하며,
    상기 제1 금속 산화물층 및 제2 금속 산화물층은,
    10 내지 40 중량%의 금속 산화물 및 60 내지 90 중량%의 인듐 산화물(In2O3)을 포함하여 형성된, 투명 전극 적층체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 금속층은 은 또는 은 합금을 포함하는, 투명 전극 적층체.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 금속 산화물층 및 제2 금속 산화물층의 두께는, 각각 독립적으로, 10 nm ~ 60 nm인, 투명 전극 적층체.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 금속층의 두께는 3 nm ~ 20 nm인, 투명 전극 적층체.
  5. 청구항 1에 있어서, 식각을 통해 패턴 형성시, 식각된 투명 전극 적층체의 양측 말단은 실질적으로 일직선인, 투명 전극 적층체.
  6. 청구항 5에 있어서, 식각된 금속층의 일측면 최말단에서 제1 금속 산화물층의 일측면 최말단까지의 길이(A)가 0 ㎛ ~ 300 ㎛ 이하인, 투명 전극 적층체.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 금속 산화물은 ZnO인, 투명 전극 적층체.
  8. 청구항 1에 있어서, 유기층을 더 포함하는, 투명 전극 적층체.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 투명전극 적층체를 포함하는 터치 센서.
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