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KR101586902B1 - 나노구조의 패턴을 구비한 광투과성 도전체 및 그 제조방법 - Google Patents

나노구조의 패턴을 구비한 광투과성 도전체 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101586902B1
KR101586902B1 KR1020140042135A KR20140042135A KR101586902B1 KR 101586902 B1 KR101586902 B1 KR 101586902B1 KR 1020140042135 A KR1020140042135 A KR 1020140042135A KR 20140042135 A KR20140042135 A KR 20140042135A KR 101586902 B1 KR101586902 B1 KR 101586902B1
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conductive
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Abstract

본 발명은, 기판; 및 상기 기판 상의 도전층을 포함하고, 상기 도전층은 도전성 물질을 포함하며, 상기 도전층은 나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성하는 네트워크에 상응하는 패턴을 구비하며, 상기 도전층은 실질적으로 일정한 두께를 갖고, 상기 도전층은 하나의 일체로 형성된 단일체인 광투과성 도전체 및 그 제조방법을 개시한다.

Description

나노구조의 패턴을 구비한 광투과성 도전체 및 그 제조방법 {Light transmitting conductor comprising pattern of nanostructure and method of manufacturing the same}
본 발명은 광투과성 도전체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 나노구조의 패턴을 구비한 광투과성 도전체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
광투과성 도전체는 가시광 영역의 빛을 투과시키면서 동시에 전기 전도성을 갖는 얇은 도전막을 말한다. 광투과성 도전체는 다양한 전자기기에 폭넓게 널리 사용되고 있다. 예컨대, 평판 TV나 데스탑 PC의 액정 디스플레이와 같은 평판 표시 패널, 태블릿 PC나 스마트폰의 터치 패널, 전자 발광 장치 등에서 광투과성 도전체가 투명 전극으로 널리 사용되고 있다. 이러한 광투과성 도전체는 일반적으로 광투과성과 도전성이라는 서로 양립하기가 쉽지 않은 특성을 갖고 있다. 즉, 일반적으로 광투과성 도전체에서는 광투과성이 높으면 도전성이 떨어지고 도전성이 높으면 광투과성이 떨어지는 경향이 있기 때문에 광투과성과 도전성을 모두 높이기는 쉽지 않다.
기존에는 광투과성이 높으면서도 도전성을 갖도록 하기 위하여 인듐 주석 산화물(indium tin oxide: ITO)과 같은 금속 산화물이 광투과성 도전체로 널리 사용되어 왔다. 그러나 이러한 금속 산화물은 도전성을 향상시킬수록 광투과성이 떨어지는 문제점이 있었다.
금속 메쉬 구조(metal mesh structure)의 광투과성 도전체도 널리 사용되고 있다. 그러나 금속 메쉬 구조의 광투과성 도전체는 선폭을 미세하게 형성하기 어려워 시거리에 따른 시인성 문제가 있고 공정이 복잡하며 패턴구조로 인한 모아레 현상이 나타나는 문제점이 있다.
최근에는 카본나노튜브(carbon nanotube)나 실버나노와이어(silver nanowire)와 같은 나노구조체를 사용하여 광투과성 도전체를 형성하는 것이 활발하게 연구되고 있다. 그러나 이러한 나노구조체를 이용한 광투과성 도전체는 개별 나노구조체 단위들이 서로 접촉된 상태에서 연결되어 있어서 도전성이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서 광투과성 및 도전성이 모두 뛰어나고 시인성을 향상시키며 모아레 현상을 방지할 수 있으면서도 제조 공정이 용이한 광투과성 도전체를 개발할 필요성이 대두되고 있다.
미국특허청 등록번호 제8049333호 등록특허공보 미국특허청 등록번호 제8604332호 등록특허공보 대한민국특허청 등록번호 제10-1328483호 등록특허공보
본 발명은 나노구조의 패턴을 갖는 광투과성 도전체 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1에 기재된 발명은, 광투과성 도전체로서, 기판; 및 기판 상의 도전층을 포함하고, 도전층은 도전성 물질을 포함하며, 도전층은 나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성하는 네트워크에 상응하는 패턴을 구비하며, 상기 도전층은 실질적으로 일정한 두께를 갖고, 상기 도전층은 하나의 일체로 형성된 단일체이다.
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청구항 4에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 도전층이 금속을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 도전층이 도전성을 갖는 비금속인 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 나노구조체가 나노튜브, 나노와이어, 나노화이버(nano-fiber) 및 그 혼합체로 이루어진 군 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 패턴이, 네트워크의 나노구조체에 상응하는 복수의 본체부들; 본체부들이 교차하여 형성된 복수의 교차부들; 및 본체부들 사이의 개구부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 본체부들과 교차부들이 내부에 개구부를 포함하도록 연결되어 있는 적어도 하나의 폐쇄계를 형성하는 것을 특징으로 한다.
청구항 9에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 7에 기재된 본체부들과 교차부들이 내부와 외부가 구별되지 않도록 연결되어 있는 적어도 하나의 개방계를 형성하는 것을 특징으로 한다.
청구항 10에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 7에 기재된 개구부에 본체부의 단부가 돌출되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 11에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 7에 기재된 본체부의 두께가 t일 때에, 본체부의 폭 w는 100(nm) ≤ w ≤ 5t의 범위에 속하는 것을 특징으로 한다.
청구항 12에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 11에 기재된 본체부의 두께 t가 0 < t ≤ 500nm 의 범위에 속하는 것을 특징으로 한다.
청구항 13에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 7에 기재된 교차부가 본체부와 실질적으로 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 14에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 패턴이 무정형(amorphous)인 것을 특징으로 한다.
청구항 15에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 도전층의 가장자리 외부에 대응되는 기판 상에 도전층과 전기적으로 연결되는 단자층이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 16에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 15에 기재된 단자층이 도전층과 동일한 물질로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 17에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 15에 기재된 단자층이 도전층과 실질적으로 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 18에 기재된 발명은 광투과성 도전체의 제조방법으로서, (1) 기판 상에 도전성 물질을 코팅하는 단계; (2) 도전성 물질 상에 감광성 물질을 코팅하는 단계; (3) 감광성 물질 상에 나노구조체가 교차하도록 배열된 네트워크를 형성하도록 나노구조체를 배열하는 단계; (4) 나노구조체의 네트워크를 이용하여 감광성 물질에 나노구조체의 네트워크에 상응하는 형상을 형성하는 단계; 및 (5) 감광성 물질의 형상에 따라 도전성 물질에 패턴을 형성하여 도전층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 나노구조체의 네트워크는 상기 도전성 물질에 상기 패턴을 형성한 후에 제거된다.
청구항 19에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 18에 기재된 (1) 단계의 도전성 물질이 금속을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 20에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 18에 기재된 (2) 단계의 감광성 물질이 감광성 폴리머인 것을 특징으로 한다.
청구항 21에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 18에 기재된 (3) 단계의 나노구조체가 나노튜브, 나노와이어, 나노화이버(nano-fiber) 및 그 혼합체로 이루어진 군 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 한다.
청구항 22에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 18에 기재된 (4) 단계가 나노구조체의 네트워크를 통해 감광성 물질을 노광함으로써 감광성 물질에 나노구조체의 네트워크에 상응하는 형상을 형성하는 것을 특징으로 한다.
청구항 23에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 18에 기재된 (5) 단계의 패턴이 무정형(amorphous)인 것을 특징으로 한다.
청구항 24에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 18에 기재된 도전층의 가장자리 외부에 대응되는 기판 상에 도전층과 전기적으로 연결되는 단자층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 25에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 24에 기재된 단자층을 형성하는 단계가, 기판 상에 도전성 물질을 코팅하는 단계; 도전성 물질 상에 감광성 물질을 코팅하는 단계; 감광성 물질 상에 단자층에 상응하는 형상을 갖는 마스크를 배열하여 노광함으로써 감광성 물질에 마스크의 형상에 상응하는 형상을 형성하는 단계; 및 감광성 물질의 형상에 따라 도전성 물질에 단자층의 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 26에 기재된 발명은 광투과성 도전체의 제조방법으로서, (1) 기판 상에 도전성 물질을 코팅하는 단계; (2) 도전성 물질 상에 단자층을 패터닝하는 단계; (3) 단자층이 패터닝된 부분이 포함되도록 도전성 물질 상에 감광성 물질을 코팅하는 단계; (4) 단자층에 대응되는 부분이 제외되게 선택된 감광성 물질 상에 나노구조체가 교차하도록 배열된 네트워크를 형성하도록 나노구조체를 배열하는 단계; (5) 나노구조체의 네트워크를 이용하여 감광성 물질에 나노구조체의 네트워크에 상응하는 형상을 형성하는 단계; 및 (6) 감광성 물질의 형상에 따라 단자층을 제외한 도전성 물질에 패턴을 형성하여 단자층에 연결된 도전층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 나노구조체의 네트워크는 상기 도전성 물질에 상기 패턴을 형성한 후 제거된다.
청구항 27에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 26에 기재된 (1) 단계의 도전성 물질이 도전층이 형성되는 영역과 단자층이 형성되는 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 28에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 26에 기재된 (2) 단계의 단자층이 포토리소그래피에 의해 패터닝되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 나노구조의 패턴을 갖는 광투과성 도전체 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 실시례 1로서 광투과성 도전체를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 광투과성 도전체에서 기판 상의 도전층의 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2의 도전층 패턴의 일부를 나타내는 부분 평면도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV선을 따른 단면도이다.
도 5는 실시례 2로서 광투과성 도전체에서 기판 상의 도전층의 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 6은 실시례 3으로서 광투과성 도전체에서 기판 상의 도전층의 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 7은 실시례 4로서 광투과성 도전체에 단자층이 구비된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 8a 내지 도 8h는 실시례 5로서 광투과성 도전체의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 실시례 6으로서 광투과성 도전체의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 10은 실시례 7로서 광투과성 도전체의 제조방법을 나타내는 도면이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시례에 기초하여 설명한다. 이러한 실시례는 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 실시하기 위해 구체적인 내용을 이해할 수 있도록 예시적으로 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명이 이하의 실시례에 의해 한정되는 것은 아니다.
(실시례 1)
본 실시례에서는, 예시적으로 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 광투과성 도전체(100)가 기판(110) 및 도전층(120)을 포함한다.
광투과성 도전체(100)는 빛을 투과시킬 수 있음과 동시에 전기 전도성을 갖는 것을 말한다. 여기서 광투과율(light transmittance)은 90% 이상인 것이 바람직하다.
기판(110)은 그 상부에 도전층(120)이 코팅(coating) 또는 적층(laminating) 등에 의해 형성된 것을 말한다. 기판(110)은 강성(rigid) 또는 연성(flexible)일 수 있다. 기판(110)은 광투과성(light transmitting) 또는 광비투과성(light non-transmitting)일 수 있다. 기판(110)은 유리(glass)나 폴리카보네이트 또는 아크릴 등과 같은 강성 물질이나, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리비닐, 폴리이미드, 실리콘 등과 같은 연성 물질로 형성될 수 있다. 또한 기판(110)은 시클로올레핀폴리머(COP)(cyclic olefin polymer), 시클로올레핀코폴리머(COC)(cyclic olefin copolymer), 트리아세틸셀룰로스(TAC)(triacetyle cellulose)로 형성될 수 있다. 다만, 기판(110)을 형성하는 물질은 이에 한정되지는 않는다.
도전층(120)은 기판(110) 상에 형성되는 전기 전도성 층(electric conductive layer)을 말한다. 도전층(120)은 150Ω/□ 이하의 전기 전도성을 가질 수 있다. 바람직하게는, 도전층(120)은 50Ω/□ 이하의 전기 전도성을 가질 수 있다. 이러한 도전층(120)의 전기 전도성은 도전층(120)을 구성하는 도전성 물질의 특성을 고려하여 적절히 선택하여 이룰 수 있다. 도전층(120)은 실질적으로 일정한 두께를 가질 수 있다. 이에 의해 도전층(120)에는 외측으로 돌출된 부분이 존재하지 않게 되어 정전기가 형성되기 어렵게 되므로 정전기로 인한 피해를 방지할 수 있고 정전기 예방을 위한 별도의 코팅층을 부가할 필요가 없게 된다. 예컨대, 도전층(120)의 두께는 100nm 내지 300nm인 것이 바람직하다. 도전층(120)은 실질적으로 일정한 두께를 갖는 것이 바람직하지만 이에 한정되지는 않고 층을 형성하는 것이면 어떠한 두께라도 가질 수 있다. 도전층(120)은 또한 하나의 일체로 형성된 단일체, 예컨대, 구리 단일층일 수 있다. 다만, 도전층(120)은 하나의 일체로 형성된 단일체에 한정되지는 않고, 예컨대, 몰리브덴-알루미늄-몰리브덴(molybdenum-aluminum-molybdenum, Mo-Al-Mo)의 세 개의 층과 같이 복수 층으로 형성될 수도 있다.
도전층(120)은 도전성 물질을 포함한다. 도전층(120)에 포함된 도전성 물질은 구리, 알루미늄, 은, 몰리브덴, 니켈과 같은 금속을 포함할 수 있다. 다만, 도전층(120)에 포함된 도전성 물질은 금속으로 한정되지는 않으며 도전성을 갖는 것이면, 예컨대, 도전성 비금속이나 할로겐은(silver halide)과 같은 금속화합물도 될 수 있다. 도전성 물질은 기판(110) 상에 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 예컨대, 도전성 물질은 스퍼터링에 의한 증착에 의해 기판(110) 상에 형성될 수 있다.
도전층(120)은 나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성된 네트워크에 상응하는 패턴을 포함한다. 여기서 나노구조체는 나노튜브, 나노와이어, 나노화이버(nano-fiber) 또는 그 혼합체일 수 있다. 나노구조체에 해당되면 어떠한 물질로 되어 있는 것이든 이에 포함된다. 예컨대, 카본나노튜브, 실버나노와이어, 카본나노화이버 등을 나노구조체로 사용할 수 있다. 이와 같이 도전층(120)이 나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성된 네트워크에 상응하는 패턴을 포함하므로, 도전층(120)을 형성하는 각각의 나노구조체에 상응하는 부분의 폭을 고도로 좁게 형성할 수 있게 되어서 고도의 광투과성을 확보할 수 있게 된다. 따라서 도전층(120)은 높은 도전성을 갖는 도전성 물질로 형성되면서 동시에 고도의 광투과성을 확보할 수 있는 나노구조체 네트워크에 상응하는 패턴으로 형성됨으로써 광투과성과 도전성을 동시에 대폭 향상시킬 수 있게 된다.
나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성된 네트워크에 상응하는 패턴은 나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성된 네트워크 자체가 아니라 그러한 네크워크에 상응하도록 형성되는 패턴을 말한다. 이러한 패턴은, 예시적으로 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 복수의 본체부(121)들, 복수의 교차부(122)들 및 개구부(123)들을 구비한다. 본체부(121)들은 나노구조체 네트워크의 나노구조체에 상응하는 부분을 말하며, 교차부(122)들은 본체부(121)들이 교차하여 형성되는 부분을 말하고, 개구부(123)는 본체부(121)들 사이의 부분을 말한다. 본체부(121)와 교차부(122)는 도전층(120)이 도전성을 갖도록 하는 요소들이며 개구부(123)는 도전층(120)이 광투과성을 갖도록 하는 요소이다. 본체부들(121a, 121b, 121c, 121d)과 교차부들(122a, 122b, 122c, 122d)은 내부에 개구부(123a)를 포함하도록 연결되어 있는 폐쇄계(closed system)(125)를 형성할 수 있다. 이에 의해 본체부(121)들이 서로 중복적으로 연결됨으로써 이 부분들간의 전기적 연결의 신뢰성을 향상시켜 광투과성 도전체(100)의 제조공정상 또는 사용상 이 부분들간의 전기적 연결의 끊김을 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 또한 다른 본체부들(121e, 121f, 121g)과 다른 교차부들(122e, 122f, 122g)은 내부와 외부가 구별되지 않도록 연결되어 있는 개방계(open system)(126)를 형성할 수 있다. 개구부(123)는 폐쇄계(125) 내부에 형성되는 폐쇄계 개구부(123a)와 개방계(126)에 의해 형성되는 개방계 개구부(123b)로 될 수 있다. 폐쇄계(125)와 개방계(126)는 서로 분리되어 독립적으로 위치할 수도 있고 인접하여 위치할 수도 있다. 또한 폐쇄계(125) 내부에 개방계(126)가 위치하거나 반대로 개방계(126) 내에 폐쇄계(125)가 위치할 수도 있다. 본체부(121)는 단부(124)를 형성할 수 있다. 이러한 본체부(121)의 단부(124)는 폐쇄계 개구부(123a)나 개방계 개구부(123b)로 돌출될 수 있다.
본체부(121)의 폭 w는, 예시적으로 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 나노구조체의 네트워크를 무엇으로 형성하느냐에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 예컨대, 본체부(121) 폭 w는 100nm ≤ w ≤ 2500nm의 범위에 속할 수 있다. 또한, 본체부(121)의 폭 w는 본체부(121)의 두께 t에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 예컨대, 본체부(121)의 두께가 t일 때에, 본체부(121)의 폭 w는 100(nm) ≤ w ≤ 5t의 범위에 속할 수 있다. 따라서, 예컨대, 본체부(121)의 두께 t가 0 < t ≤ 100nm 일 때에 본체부(121)의 폭 w는 100nm ≤ w ≤ 500nm의 범위에 속할 수 있고, 본체부(121)의 두께 t가 100nm < t ≤ 300nm 일 때에 본체부(121)의 폭 w는 100nm ≤ w ≤ 1500nm의 범위에 속할 수 있으며, 본체부(121)의 두께 t가 300nm < t ≤ 500nm 일 때에 본체부(121)의 폭 w는 100nm < w ≤ 2500nm의 범위에 속할 수 있다. 한편, 교차부(122)는 본체부(121)와 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 이에 의해 도전층(120)의 패턴을 단일체로 형성할 수 있으며 교차부(122)는 본체부(121)와 실질적으로 동일한 도전성을 갖게 됨으로써 교차부(122)가 본체부(121)들 간의 접촉에 의해 형성된 경우 접촉저항으로 인한 터치 감도 저하의 원인이 되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도전층(120)의 패턴은 무정형(amorphous)일 수 있다. 이와 같이 무정형의 패턴을 형성함으로써 정형화된 패턴의 반복으로 인해 줄무늬가 보이게 되는 모아레(moire) 현상을 방지할 수 있게 된다. 다만, 도전층의 패턴은 무정형으로 한정되지는 않으며 나노구조체가 교차하여 배열되어 형성된 네트워크에 상응하는 패턴을 포함하는 것이면 어떠한 것도 가능하다.
도전층(120)의 상측면에는, 예시적으로 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 흑색과 같은 암색을 갖는 암색층(dark color layer)(130)이 형성될 수 있다. 이에 의해 상측면에 암색층(130)을 갖는 도전층(120)을 통과한 빛은 뿌옇게 보이지 않고 선명하게 보이게 되며 시인성을 향상시킬 수 있게 된다. 도전층(120)이 금속으로 이루어진 경우 암색층(130)은 그 상측면을 산화시키는 것과 같은 방법으로 용이하게 형성될 수 있다. 도전층(120)이 비금속으로 이루어진 경우 암색층(130)은 도전층(120)의 상측면에 별도의 층을 추가하는 방법으로 형성할 수 있다.
(실시례 2)
본 실시례에서는, 예시적으로 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 광투과성 도전체(200)의 기판(210) 상에 형성된 도전층(220)이, 나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성된 네트워크에 상응하는 패턴을 구비함으로써 본체부(221)와 교차부(222)를 포함하는 패턴을 구비하지만, 본체부(221)가 도전층(220)의 일 가장자리에서 타 가장자리로 연속적으로 연장되어 있어서 패턴 내에 본체부(221)의 단부가 존재하지 않는 것을 특징으로 한다.
이에 의해 본체부(221)와 교차부(222)에 의한 도전층의 전기적 연결의 신뢰성을 더욱 확실히 할 수 있음은 물론 본체부(221)의 단부와 같은 단절된 부분이 존재하지 아니하여 단절된 부분에서 발생할 수 있는 정전기 현상을 더욱 확실하게 방지할 수 있게 된다.
본 실시례의 도전층(220) 패턴은 나노구조체로 종횡비가 매우 큰 나노화이버를 사용함으로써 매우 용이하게 형성할 수 있게 된다.
(실시례 3)
본 실시례에서는, 예시적으로 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 광투과성 도전체(300)의 기판(310) 상에 형성된 도전층(320)이, 나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성된 네트워크에 상응하는 패턴을 구비함으로써 본체부(321), 교차부(322) 및 본체부(321)의 단부(324)를 구비하지만, 본체부(321)가 도전층(320)의 일 가장자리에서 타 가장자리로 연속적으로 연장되어 있지 않아서, 본체부들(321a, 321b, 321c)과 교차부들(322a, 322b)들은 내부와 외부가 구별되지 않도록 연결되어 있는 개방계(326)를 형성할 수 있으나, 본체부(321)들과 교차부(322)들은 내부에 개구부(323)를 포함하도록 연결되어 있는 폐쇄계를 형성할 수는 없는 것을 특징으로 한다.
이에 의해 종횡비가 크지 않은 나노구조체를 이용하여서도 도전층의 전기적 연결의 신뢰성을 확보할 수 있는 패턴을 형성할 수 있게 된다.
본 실시례의 도전층(320) 패턴은 나노구조체로 종횡비가 나노화이버에 비해 작은 나노튜브나 나노와이어를 사용함으로써 매우 용이하게 형성할 수 있게 된다.
(실시례 4)
본 실시례에서는, 예시적으로 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 광투과성 도전체(400)의 도전층(420)의 가장자리 외부에 대응되는 기판(410) 상에 도전층(420)과 전기적으로 연결되는 단자층(430)이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
이에 의해 광투과성 도전체(400)는 외부 회로(미도시)와 단자층(430)을 통해 연결됨으로써 터치 스크린 패널 등과 같은 시스템의 구성 부분으로 작용할 수 있게 된다.
단자층(430)은 도전층(420)과 동일한 물질로 형성될 수 있으며 이에 의해 도전층(420)에서의 사용자의 터치 등의 전기적 작용이 단자층(430)으로 원활하게 전달될 수 있게 할 수 있다.
도전층(420)은 외부의 터치를 감지하여 전기적 신호를 전달하도록 소정의 간격으로 이격되어 있는 복수의 감지부(427)들로 이루어져 있다. 단자층(430)은 복수의 단자부(431)들과 도전층(420)의 각 감지부(427)들과 연결되는 접속부(432)들로 이루어져 있다. 감지부(427)에서 감지된 전기적 신호는 단자층(430)의 접속부(432)와 단자부(431)를 거쳐 외부 회로에 전달된다.
단자층(430)은 도전층(420)과 실질적으로 동일한 두께를 갖게 형성할 수 있으며 이에 의해 단자층(430)을 도전층(420)과 함께 형성할 수 있어서 공정을 단순화시킬 수 있다.
(실시례 5)
본 실시례에 있어서는, 예시적으로 도 8a 내지 도 8h에 나타나 있는 바와 같이, 광투과성 도전체의 제조방법이 나타나 있다.
본 실시례의 광투과성 도전체의 제조방법에 있어서는, 먼저 기판(510) 상에 도전성 물질(520)을 코팅한다(도 8a). 여기서, 도전성 물질(520)은 금, 은, 구리와 같은 도전성이 좋은 금속 또는 도전성을 갖는 비금속이 될 수 있다. 기판(520) 상에 도전성 물질(520)을 코팅하는 것은 스핀코팅, 도금 등 다양한 방법에 의할 수 있다. 다음, 도전성 물질(520) 상에 감광성 물질(530)을 코팅한다(도 8b). 감광성 물질(530)은 감광성 폴리머를 포함하여 감광성을 갖는 다양한 물질을 사용할 수 있다. 도전성 물질(520) 상에 감광성 물질(530)을 코팅하는 것은 감광성 물질 페이스트를 코팅 장치(531)를 이용하여 도전성 물질(520) 상에 인쇄하는 등 다양하게 이루어질 수 있다. 감광성 물질(530)을 코팅한 후에는 그 상면에 나노구조체가 교차하도록 배열된 네트워크(540)를 형성하도록 나노구조체를 배열한다(도 8c). 나노구조체로는 나노튜브, 나노와이어, 나노화이버(nano-fiber) 또는 그 혼합체를 사용할 수 있다. 다음, 나노구조체 네트워크(540)를 이용하여 감광성 물질(530)에 나노구조체 네트워크(540)에 상응하는 형상을 형성한다(도 8d). 이때, 나노구조체 네트워크(540)를 통해 감광성 물질(530)을 광원(550)으로 노광함으로써 감광성 물질(530)에 나노구조체 네트워크(540)에 상응하는 형상을 형성할 수 있다. 이후, 현상액을 노즐(560)과 같은 장치로 분사함으로써 감광성 물질(530)을 나노구조체 네트워크(540)에 상응하는 형상을 형성하도록 현상한다(도 8e). 나노구조체 네트워크(540)에 상응하는 형상을 갖도록 현상된 감광성 물질(530) 상부에서 에칭액을 노즐(570)과 같은 장치로 분사함으로써 도전성 물질(520)을 나노구조체 네트워크(540)에 상응하는 패턴을 갖도록 에칭한다(도 8f). 이때 패턴은 나노구조체 네트워크(540)에 상응하는 무정형의 패턴이 되도록 하는 것이 바람직하다. 다음, 나노구조체 네트워크(540)에 상응하는 패턴을 갖는 도전성 물질(520)의 상면에 남아 있는 감광성 물질(530)을 노즐(580)과 같은 장치를 이용하여 박리함으로써 도전층(550)을 형성한다(도 8g). 이와 같은 과정을 거쳐 광투과성 도전체(500)가 완성된다.
추가적으로, 도전층(550)의 가장자리 외부에 대응되는 기판(510) 상에 도전층(550)과 전기적으로 연결되는 단자층(미도시)을 형성하는 단계를 더 구비할 수 있다. 이러한 단자층을 형성하는 단계는, 기판(510) 상에 도전성 물질을 코팅하는 단계; 도전성 물질 상에 감광성 물질을 코팅하는 단계; 감광성 물질 상에 단자층에 상응하는 형상을 갖는 마스크를 배열하여 노광함으로써 감광성 물질에 마스크의 형상에 상응하는 형상을 형성하는 단계; 및 감광성 물질의 형상에 따라 도전성 물질에 단자층의 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
(실시례 6)
본 실시례에 있어서는, 예시적으로 도 9에 나타나 있는 바와 같이, 광투과성 도전체의 다른 제조방법이 나타나 있다. 본 실시례의 광투과성 도전체(600)의 제조방법은 하나의 도전성 물질 코팅 상에 도전층(620)은 물론 단자층(630)을 함께 형성하는 것이다. 이를 위하여, 먼저, 기판(610) 상에 도전성 물질을 코팅한다. 이때 도전성 물질은 도전층(620)이 형성되는 영역과 단자층(630)이 형성되는 영역을 모두 포함하도록 형성된다. 다음에, 감광성 물질을 코팅하기 전에 도전성 물질 상에 단자층(630)을 패터닝한다. 단자층(630)은 도전성 물질 상의 도전층(620)이 형성될 부분 이외에 부분에 형성된다. 단자층(630)은 포토리소그래피에 의해 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 단자층(630)은 단자부(631)를 포함하도록 형성되며, 나아가 도전층(620)과의 전기적 흐름이 원할하게 이루어질 수 있도록 접속부(632)를 포함하게 형성하는 것이 바람직하다. 단자층(630)이 형성된 후에는, 단자층(630)이 패터닝된 부분이 포함되도록 도전성 물질 상에 감광성 물질을 코팅한다. 이후, 단자층(630)에 대응되는 부분이 제외되게 선택된 감광성 물질 상에 나노구조체가 교차하도록 배열된 네트워크를 형성하도록 나노구조체를 배열한다. 이를 위하여 단자층(630)에 대응되는 부분은 막혀 있고 도전층(620)에 대응되는 부분은 개방되어 있는 섀도우마스크와 같은 장치를 이용하여 나노구조체를 감광성 물질 상에 코팅한다. 다음, 나노구조체 네트워크를 이용하여 노광 및 현상에 의해 감광성 물질을 나노구조체 네트워크에 상응하는 형상으로 형성한다. 그 다음, 이와 같이 형성된 감광성 물질의 형상에 따라 단자층(630)을 제외한 도전성 물질에 패턴을 형성하여 단자층(630)에 연결된 도전층(620)을 형성한다.
이에 의해 광투과성 도전체(600)의 제조시에 하나의 도전성 물질 상에 도전층(620) 및 단자층(630)을 함께 형성하고 도전층(620)의 감지부(627)들과 단자층(630)의 단자부(631)들을 함께 형성함으로써 공정을 단순화시키고 재료를 절약할 수 있게 된다. 또한 단자층(630)이 형성되는 기판에 해당되는 부분의 영역을 좁힐 수 있어서 디스플레이의 콤팩트화를 가능하게 한다.
(실시례 7)
본 실시례에 있어서는, 예시적으로 도 10에 나타나 있는 바와 같이, 광투과성 도전체의 또다른 제조방법이 나타나 있다. 본 실시례의 광투과성 제조방법은 제1 롤러(691)와 제2 롤러(692)를 이용하여 연속적인 공정으로 광투과성 도전체를 제조하는 것을 특징으로 한다.
제1 롤러(791)에 감겨있는 도전성 물질(720)이 코팅된 기판(710)이 제2 롤러(792)에 의해 풀리면서 제1 롤러(791)에 인접하여 설치된 코팅장치(731)에 의해 도전성 물질(720) 상에 감광성 물질(730)이 연속적으로 코팅된다. 이후 공정 흐름상 감광성 물질(730)의 코팅장치(731) 다음에 설치된 분사장치(741)에 의해 감광성 물질(730) 상에 나노구조체가 교차하도록 배열된 네트워크(740)를 형성한다. 다음에 공정 흐름상 순차로 설치된 노광장치(750), 현상장치(760), 에칭장치(770) 및 박리장치(780)에 의해 순차적으로 감광성 물질(730)의 노광 및 현상, 도전성 물질(720)의 에칭 및 잔류된 감광성 물질(730)의 박리를 거쳐 기판(710) 상에 도전층(790)의 패턴 또는 도전층(790)과 단자층(미도시)의 패턴을 형성한다. 이와 같이 광투과성 도전체(700)가 완성된다. 이후 광투과성 도전체(700)는 제2 롤러(792)에 권취된다.
이에 의해 광투과성 도전체를 연속적으로 제조할 수 있어서 공정이 단순화되고 신속하며 용이하게 된다.
본 발명은 도면에 나타난 실시례들을 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 이러한 실시례들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시례가 가능하다는 점을 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해진다.
본 발명은 광투과성 도전체 및 그 제조방법이 적용되는 분야에 이용할 수 있다.
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700: 광투과성 도전체
110, 210, 310, 410, 510, 610, 710: 기판
120, 220, 320, 420, 540, 620: 도전층
121, 221, 321: 본체부
122, 222, 322: 교차부
123, 323: 개구부
124, 324: 단부
130: 암색층
427, 627: 감지부
430, 630: 단자층
431, 631: 단자부
520, 720: 도전성 물질
530, 730: 감광성 물질
791: 제1 롤러
792: 제2 롤러

Claims (28)

  1. 기판; 및
    상기 기판 상의 도전층을 포함하고,
    상기 도전층은 나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성하는 네트워크에 상응하는 패턴을 구비하며,
    상기 도전층은 실질적으로 일정한 두께를 갖고,
    상기 도전층은 하나의 일체로 형성된 단일체인 광투과성 도전체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 도전층은 금속을 포함하는 광투과성 도전체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 도전층은 도전성을 갖는 비금속인 광투과성 도전체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 나노구조체는 나노튜브, 나노와이어, 나노화이버(nano-fiber) 및 그 혼합체로 이루어진 군 중에서 선택된 하나인 광투과성 도전체.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 패턴은,
    상기 네트워크의 나노구조체에 상응하는 복수의 본체부들;
    상기 본체부들이 교차하여 형성된 복수의 교차부들; 및
    상기 본체부들 사이의 개구부를 포함하는 광투과성 도전체.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 본체부들과 상기 교차부들은 내부에 상기 개구부를 포함하도록 연결되어 있는 적어도 하나의 폐쇄계를 형성하는 광투과성 도전체.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 본체부들과 상기 교차부들은 내부와 외부가 구별되지 않도록 연결되어 있는 적어도 하나의 개방계를 형성하는 광투과성 도전체.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 개구부에는 상기 본체부의 단부가 돌출되어 있는 광투과성 도전체.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 본체부의 두께가 t일 때에, 상기 본체부의 폭 w는 100(nm) ≤ w ≤ 5t의 범위에 속하는 광투과성 도전체.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 본체부의 두께 t는 0 < t ≤ 500nm 의 범위에 속하는 광투과성 도전체.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 교차부는 상기 본체부와 실질적으로 동일한 두께를 갖는 광투과성 도전체.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴은 무정형(amorphous)인 광투과성 도전체.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 도전층의 가장자리 외부에 대응되는 상기 기판 상에는 상기 도전층과 전기적으로 연결되는 단자층이 구비되어 있는 광투과성 도전체.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 단자층은 상기 도전층과 동일한 물질로 형성되어 있는 광투과성 도전체.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 단자층은 상기 도전층과 실질적으로 동일한 두께를 갖는 광투과성 도전체.
  18. (1) 기판 상에 도전성 물질을 코팅하는 단계;
    (2) 상기 도전성 물질 상에 감광성 물질을 코팅하는 단계;
    (3) 상기 감광성 물질 상에 나노구조체가 교차하도록 배열된 네트워크를 형성하도록 상기 나노구조체를 배열하는 단계;
    (4) 상기 나노구조체의 네트워크를 이용하여 상기 감광성 물질에 상기 나노구조체의 네트워크에 상응하는 형상을 형성하는 단계; 및
    (5) 상기 감광성 물질의 형상에 따라 상기 도전성 물질에 패턴을 형성하여 도전층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 나노구조체의 네트워크는 상기 도전성 물질에 상기 패턴을 형성한 후에 제거되는 광투과성 도전체의 제조방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 (1) 단계의 상기 도전성 물질은 금속을 포함하는 광투과성 도전체의 제조방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 (2) 단계의 상기 감광성 물질은 감광성 폴리머인 광투과성 도전체의 제조방법.
  21. 청구항 18에 있어서,
    상기 (3) 단계의 상기 나노구조체는 나노튜브, 나노와이어, 나노화이버(nano-fiber) 및 그 혼합체로 이루어진 군 중에서 선택된 하나인 광투과성 도전체의 제조방법.
  22. 청구항 18에 있어서,
    상기 (4) 단계는 상기 나노구조체의 네트워크를 통해 상기 감광성 물질을 노광함으로써 상기 감광성 물질에 상기 나노구조체의 네트워크에 상응하는 형상을 형성하는 광투과성 도전체의 제조방법.
  23. 청구항 18에 있어서,
    상기 (5) 단계의 상기 패턴은 무정형(amorphous)인 광투과성 도전체의 제조방법.
  24. 청구항 18에 있어서,
    상기 도전층의 가장자리 외부에 대응되는 상기 기판 상에 상기 도전층과 전기적으로 연결되는 단자층을 형성하는 단계를 더 포함하는 광투과성 도전체의 제조방법.
  25. 청구항 24에 있어서, 상기 단자층을 형성하는 단계는,
    기판 상에 도전성 물질을 코팅하는 단계;
    상기 도전성 물질 상에 감광성 물질을 코팅하는 단계;
    상기 감광성 물질 상에 상기 단자층에 상응하는 형상을 갖는 마스크를 배열하여 노광함으로써 상기 감광성 물질에 상기 마스크의 형상에 상응하는 형상을 형성하는 단계; 및
    상기 감광성 물질의 형상에 따라 상기 도전성 물질에 상기 단자층의 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 광투과성 도전체의 제조방법.
  26. (1) 기판 상에 도전성 물질을 코팅하는 단계;
    (2) 상기 도전성 물질 상에 단자층을 패터닝하는 단계;
    (3) 상기 단자층이 패터닝된 부분이 포함되도록 상기 도전성 물질 상에 감광성 물질을 코팅하는 단계;
    (4) 상기 단자층에 대응되는 부분이 제외되게 선택된 상기 감광성 물질 상에 나노구조체가 교차하도록 배열된 네트워크를 형성하도록 상기 나노구조체를 배열하는 단계;
    (5) 상기 나노구조체의 네트워크를 이용하여 상기 감광성 물질에 상기 나노구조체의 네트워크에 상응하는 형상을 형성하는 단계; 및
    (6) 상기 감광성 물질의 형상에 따라 상기 단자층을 제외한 상기 도전성 물질에 패턴을 형성하여 상기 단자층에 연결된 도전층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 나노구조체의 네트워크는 상기 도전성 물질에 상기 패턴을 형성한 후 제거되는 광투과성 도전체의 제조방법.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 (1) 단계의 상기 도전성 물질은 상기 도전층이 형성되는 영역과 상기 단자층이 형성되는 영역을 포함하는 광투과성 도전체의 제조방법.
  28. 청구항 26에 있어서,
    상기 (2) 단계의 상기 단자층은 포토리소그래피에 의해 패터닝되는 광투과성 도전체의 제조방법.
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