KR102302407B1 - 전극 구조체 및 그것의 터치 패널 - Google Patents
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Abstract
전극 구조체, 및 전극 구조체를 포함하는 터치 패널이 제공된다. 전극 구조체는 멤브레인 층 및 금속성 나노와이어들을 갖는 금속성 나노와이어 층을 포함한다. 금속성 나노와이어 층의 제 1 부분은 멤브레인 층에 의해 커버되며, 금속성 나노와이어 층의 제 2 부분은 멤브레인 층 밖으로 노출된다. 상기 멤브레인 층은 상이한 작용기들을 갖는 2개 이상의 재료들을 혼합함으로써 형성되는 코폴리머로 만들어진다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 02월 25일자로 출원된 중국 출원 일련번호 제201910137451.2호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 본원에 참조로서 포함된다.
기술분야
본 개시는 전극 구조체 및 그것의 터치 패널에 관한 것이다.
투명 전도체가 양호한 투과율 및 적절한 전도율을 동시에 가지기 때문에, 투명 전도체는 디스플레이 패널 또는 터치 패널과 연관된 디바이스에 적용될 수 있다. 일반적으로, 투명 전도체는 다양한 종류의 금속 산화물들, 예컨대 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO), 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide; IZO), 카드뮴 주석 산화물(Cadmium Tin Oxide; CTO), 또는 알루미늄-도핑형 아연 산화물(Aluminum-doped Zinc Oxide; AZO)일 수 있다. 그러나, 이러한 금속 산화물들의 특정 특징들은 가요성의 결여와 같은 도전들에 직면해 왔다. 특정 상황들 하에서, 패턴화된 금속 산화물의 얇은 필름이 사용자들에 의해 용이하게 관찰될 수 있다는 문제점이 존재한다. 결과적으로, 나노와이어들 또는 유사한 것을 포함하는 재료들로 만들어진 투명 전도체들과 같은 다양한 투명 전도체들이 최근에 개발되어 왔다.
그러나, 터치 전극들이 나노와이어들에 의해 제조될 때 극복되어야 할 필요가 있는 프로세스들 및 재료들과 관련된 다수의 문제점들이 여전히 존재한다. 예를 들어, 나노와이어들을 보호하기 위하여 나노와이어들 상에 보호 층이 배치될 것이 요구된다. 그러나, 보호 필름은 이미지 디스플레이를 위한 애플리케이션 시나리오들의 상황들 하에서 출력 광학 품질에 영향을 줄 수 있다.
본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 금속성 나노와이어 층 및 멤브레인(membrane) 층을 포함하는 전극 구조체가 제공되며, 여기에서 금속성 나노와이어 층의 제 1 부분은 멤브레인 층에 의해 커버되고, 금속성 나노와이어 층의 제 2 부분은 멤브레인 층 밖으로 노출되며, 여기에서 멤브레인 층은 상이한 작용기들을 갖는 2개 이상의 재료들을 혼합함으로써 형성된 코폴리머로 만들어진다.
본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 멤브레인 층은 성분 A 및 성분 B를 포함하며, 성분 A는 탄화수소기, 카르복실기, 술폰산기, 아민기, 이상에서 언급된 기(group)들로부터 유도된 작용기, 또는 이의 유도체(derivative) 작용기들을 갖는 유도체/조성물/화합물을 포함하며, 성분 B는 아크릴레이트, 방향족, 또는 지방족 작용기를 갖는 유도체/조성물/화합물을 포함한다.
본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 코폴리머 내의 성분 A 대 성분 B의 비율은 1:1 내지 1:5이다. 본 개시의 일부 실시예들에 있어서, 코폴리머 내의 성분 A의 비율은 코폴리머 내의 성분 B의 비율(중량비 또는 체적비)보다 더 작거나 또는 동일하다.
본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 멤브레인 층은 염기성 용매 내에 용해될 수 있다. 염기성 용매의 pH는 7보다 더 크거나 또는 동일하다.
본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 금속성 나노와이어 층의 제 1 부분의 금속성 나노와이어는 복합 전도성 층을 형성하기 위하여 멤브레인 층 내에 내장된다.
본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 기판, 금속성 나노와이어들을 갖는 금속성 나노와이어 층, 멤브레인 층으로서, 여기에서 멤브레인 층은 상이한 작용기들을 갖는 2개 이상의 재료들을 혼합함으로써 형성되는 코폴리머로 만들어지는, 멤브레인 층, 및 주변 라우팅(peripheral routing)을 포함하는 전극 구조체가 제공되며, 여기에서 금속성 나노와이어 층의 제 1 부분은 멤브레인 층에 의해 커버되고, 금속성 나노와이어 층의 제 2 부분은 멤브레인 층 밖으로 노출되며 터치 센싱 전극을 형성하고, 여기에서 주변 라우팅은 주변 회로, 멤브레인 층, 및 금속성 나노와이어들의 제 1 부분을 포함하며, 터치 센싱 전극은 주변 라우팅에 전기적으로 연결된다.
본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 터치 센싱 전극은 복수의 센싱 전극들, 및 인접한 센싱 전극들 사이의 비-전도성 영역을 포함한다.
본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 비-전도성 영역은 간극(gap)이다.
본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 센싱 전극들은 기판의 제 1 표면 및 제 2 표면 상에 배치된다.
본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 터치 센싱 전극은 제 1 방향을 따라 배열된 제 1 터치 센싱 전극, 제 2 방향을 따라 배열된 제 2 터치 센싱 전극, 인접한 제 1 터치 센싱 전극에 전기적으로 연결된 연결 전극, 연결 전극 상에 배치된 절연 블록, 절연 블록 상에 배치된 브리징(bridging) 전도체를 포함하며, 여기에서 브리징 전도체는 인접한 제 2 터치 센싱 전극들에 연결된다.
본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 멤브레인 층은 시각적 영역이 아니라 주변 영역 내에 형성된다.
터치 패널 및 이를 제조하는 방법이 본 출원에서 제공되며, 이는 최근 기술에 비하여 높은 제조 효율, 좁은 프레임들, 및 시각적 영역의 양호한 광학적 및 전기적 속성들의 효능을 달성한다.
이상의 요약은, 독자들이 본 개시의 기본적인 이해를 가질 수 있도록 본 개시의 간략화된 요약을 제공하도록 의도된다. 본 요약은 본 개시의 포괄적인 개괄이 아니며, 본 개시의 실시예들의 중요한/임계적인 특징들을 나타내거나 또는 본 개시의 범위를 정의하도록 의도되지 않는다.
본 개시의 이상의 그리고 다른 목적들, 특징들, 장점들 및 실시예들을 보다 이해하기 쉽게 하기 위하여, 도면들의 설명은 다음과 같다:
도 1은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 터치 패널을 제조하는 방법의 제 1 단계의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 터치 패널을 제조하는 방법의 제 2 단계의 개략도이다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 터치 패널을 제조하는 방법의 제 3 단계의 개략도이다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 터치 패널을 제조하는 방법의 제 4 단계의 개략도이다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 터치 패널을 제조하는 방법의 제 5 단계의 개략도이다.
도 6은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 터치 패널을 제조하는 방법의 제 6 단계의 개략도이다.
도 7은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 터치 패널을 제조하는 방법의 제 7 단계의 개략도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 패널의 개략도이다.
도 8a는 라인 A-A를 따른 도 8의 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따른 개략도이다.
도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따른 개략도이다.
도 11은 본 개시의 다른 실시예에 따른 개략도이다.
도 12는 본 개시의 다른 실시예에 따른 개략도이다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 터치 패널을 제조하는 방법의 제 1 단계의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 터치 패널을 제조하는 방법의 제 2 단계의 개략도이다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 터치 패널을 제조하는 방법의 제 3 단계의 개략도이다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 터치 패널을 제조하는 방법의 제 4 단계의 개략도이다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 터치 패널을 제조하는 방법의 제 5 단계의 개략도이다.
도 6은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 터치 패널을 제조하는 방법의 제 6 단계의 개략도이다.
도 7은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 터치 패널을 제조하는 방법의 제 7 단계의 개략도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 패널의 개략도이다.
도 8a는 라인 A-A를 따른 도 8의 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따른 개략도이다.
도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따른 개략도이다.
도 11은 본 개시의 다른 실시예에 따른 개략도이다.
도 12는 본 개시의 다른 실시예에 따른 개략도이다.
본 출원의 실시예들이 이하에서 도면들에 의해 개시된다. 다음의 설명에서, 본 출원을 명확하게 예시하기 위하여 다수의 특정한 세부사항들이 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 출원이 본원에서 설명되는 특정 세부사항들에 한정되지 않는다는 것을 주목해야만 한다. 즉, 본 개시의 실시예들은 이러한 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있다. 그 외에, 잘 알려진 구조들 및 디바이스들은 도면들을 간략화하기 위하여 도면들에서 개략적으로만 예시된다.
본원에서 사용되는 "약"은 일반적으로 약 20 퍼센트 내의, 바람직하게는 약 10 퍼센트 내의, 그리고 더 바람직하게는 약 5 퍼센트 내의 수치 값의 범위 또는 오류이다. 문맥에서 명백히 언급되지 않는 한, 언급되는 수치 값들은 근사 값들, 즉, "약"에 의해 표시되는 오류들 또는 범위들로서 간주된다. 그렇지 않으면, 본원에서 사용되는 "패턴", "도면", 및 "그림"은 동일하거나 또는 유사한 의미로서 간주되며, 편의를 위하여, 용어들이 문맥 내에서 상호교환적으로 사용될 수 있는 것으로서 설명되어야만 한다.
본 출원의 실시예들에 있어서, 기판(110), 및 금속성 나노와이어 층(140A) 및 멤브레인 층(120)을 포함하는 전극 구조체를 포함하는 터치 패널(100)이 제공되며, 여기에서 금속성 나노와이어 층(140A)의 제 1 부분은 멤브레인 층(120)에 의해 커버되고, 금속성 나노와이어 층(140A)의 제 2 부분은 멤브레인 층(120) 밖으로 노출되며, 여기에서 멤브레인 층(120)은 성분 A 및 성분 B를 포함하는 화합물/혼합물을 포함한다. 성분 A는 탄화수소기, 카르복실기, 술폰산기, 아민기, 또는 이상에서 언급된 기들로부터 유도된 작용기를 갖는 유도체/조성물/화합물을 포함하며, 성분 B는 아크릴레이트, 방향족, 또는 지방족 작용기를 갖는 조성물/화합물/유도체 또는 유사한 것을 포함한다.
성분 A 및 성분 B를 포함하는 화합물들은 다음의 실시예들에 있어서 터치 패널의 제조 방법에 적용될 수 있다. 먼저, 도 1에 예시된 구조체가 형성된다. 특정 단계들은 다음을 포함할 수 있다: 기판(110)이 제공된다; 금속성 나노와이어(140)로 만들어진 금속성 나노와이어 층(140A)이 기판(110) 상에 배치된다; 멤브레인 층(120)이 금속성 나노와이어 층(140A) 상에 배치된다; 및 멤브레인 층(120)이 전도성 층(130A) 상에 배치된다. 도 1에 예시된 구조체는 이상의 단계들을 완료한 이후에 형성될 수 있다.
도 1에 예시된 구조체는 임의의 프로세스들을 통해 제조될 수 있으며, 본원에서 설명되는 단계들로 한정되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 기판(110) 상에 금속성 나노와이어 층(140A)을 제조하는 방법은 다음의 단계들을 포함할 수 있다: 금속성 나노와이어들(140)을 포함하는 분산제 또는 잉크가 코팅 방법에 의해 기판(110) 상에 몰딩되며, 그리고 금속성 나노와이어들(140)이 건조에 의해 기판(110)의 표면 상에 부착된다; 다시 말해서, 금속성 나노와이어들(140)은 전술된 건조 및 고정 단계에 의해 기판(110) 상에 배치되는 금속성 나노와이어 층(140A)이 되도록 몰딩된다. 시각적 영역(VA) 및 주변 영역(PA)이 기판(110) 상에 획정(define)될 수 있으며, 주변 영역(PA)은 시각적 영역(VA)의 측면 에지 상에 배치되고, 그 결과 주변 영역(PA)은 시각적 영역(VA)의 좌측 영역 및 우측 영역 상에 배치된다. 다른 실시예들에 있어서, 주변 영역(PA)은 시각적 영역(VA) 둘레의 프레임 영역(즉, 우측, 좌측, 상부 및 하부 측면을 포함함) 상에 배치되거나 또는 시각적 영역(VA)의 2개의 측면들에 인접한 L-형 영역 상에 배치된다.
일부 실시예들에 있어서, 기판(110)은 바람직하게는 투명 기판이며, 보다 더 구체적으로, 기판(110)은 강성 투명 기판 또는 가요성 투명 기판일 수 있고, 여기에서 재료는, 유리, 강화 유리, 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate; PMMA), 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl Chloride; PVC), 폴리프로필렌(polypropylene; PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리스티렌 (polystyrene; PS), 또는 유사한 것을 포함하는 투명 재료들로부터 선택된다.
본 출원의 실시예들에 있어서, 금속성 나노 와이어들(140)을 함유하는 분산제/잉크는 용매, 예컨대 물, 알코올, 케톤, 에테르, 탄화수소 또는 방향족 용매(벤젠, 톨루엔, 크실렌, 또는 유사한 것)를 포함하며; 분산제/잉크는 첨가제, 계면 활성제 또는 결합제, 예컨대 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose; CMC), 하이드록시에틸 셀룰로오스(hydroxyethyl cellulose; HEC), 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(hydroxypropyl methylcellulose; HPMC), 술포네이트, 황산 에스테르, 디술폰 염, 술포숙시네이트, 포스페이트 에스테르 플루오르화 계면활성제 또는 유사한 것을 포함한다. 금속성 나노와이어 층(140A)은, 비제한적으로, 은 나노와이어 층, 금 나노와이어 층, 또는 구리 나노와이어 층으로 만들어질 수 있으며; 보다 더 구체적으로, 본원에서 사용되는 "금속성 나노와이어들"은 다수의 원소 금속들, 금속 합금들 또는 금속 화합물들(금속 산화물들을 포함함)을 포함하는 금속 와이어들의 집합을 지칭하는 집합적 용어이고, 여기에서 그 안에 포함된 금속성 나노와이어들의 수는 본 출원의 청구범위에 영향을 주지 않으며, 단일 금속성 나노와이어의 적어도 하나의 단면 크기(즉, 단면 표면의 직경)는 500 nm보다 더 작고, 바람직하게는 100 nm보다 더 작으며, 보다 더 바람직하게는 50 nm보다 더 작다. 본 출원에서 "와이어"로서 지칭되는 금속성 나노구조체는, 예컨대 10 내지 100,000 사이의 높은 종횡비를 가지며; 보다 더 구체적으로, 금속성 나노와이어들의 종횡비(단면 표면의 길이:직경)는 10보다 더 클 수 있고, 바람직하게는 50보다 더 클 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 100보다 더 클 수 있다. 금속성 나노와이어들은, (비제한적으로) 은, 금, 구리, 니켈 및 금-도금 은을 포함하는 임의의 금속으로 형성될 수 있다. 다른 아이템들, 예컨대 비단, 섬유, 튜브, 또는 유사한 것이 이상에서 언급된 크기 및 높은 종횡비를 갖는 경우, 이들이 또한 본 출원의 범위에 의해 커버된다.
본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 금속성 나노와이어들(140)은 은 나노와이어들 또는 은 나노섬유들일 수 있으며, 이들은 약 20 내지 100 nm의 평균 직경 및 약 20 내지 100 μm의 평균 길이, 바람직하게는 약 20 내지 70 nm의 평균 직경 및 약 20 내지 70 μm의 평균 길이(즉, 종횡비가 1000임)를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 금속성 나노와이어들(140)은 70 nm 내지 80 nm 사이의 직경 및 약 8 nm의 직경을 갖는다.
금속성 나노와이어들(140)을 함유하는 분산제 또는 잉크는 임의의 방식으로, 예컨대, 비제한적으로, 스크린 프린팅, 노즐 코팅, 롤러 코팅, 또는 유사한 것과 같은 프로세스에 의해, 기판(110)의 표면 상에 몰딩될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 프로세스, 금속성 나노와이어들(140)을 함유하는 분산제 또는 잉크가 연속적으로 공급되는 롤-투-롤(roll-to-roll)이 기판(110)의 표면을 코팅하기 위해 사용될 수 있다. 이상의 고정/건조 단계 이후에, 물질들, 예컨대 용매 또는 유사한 것이 건조되며 휘발되고, 금속성 나노와이어들(140)은 랜덤한 방식으로 기판(110)의 표면 상에 분산되며; 바람직하게는, 금속성 나노와이어들(140)은 금속성 나노와이어 층(140A)을 형성하기 위하여 떨어지지 않도록 기판(110) 상에 고정되어 형성되고, 금속성 나노와이어들(140)은 전도성 네트워크를 형성하기 위한 연속적인 전류 경로를 제공하기 위해 서로 접촉할 수 있다. 금속성 나노와이어 층(140A)은 또한 일종의 전도성 구조체 층을 형성할 수 있다.
다음으로, 멤브레인 층(120)이 금속성 나노와이어 층(140A) 상에 배치된다. 적절한 폴리머 재료들/혼합물이 코팅 방법에 의해 금속성 나노와이어 층(140A) 상에 형성될 수 있으며, 고정 단계 이후에, 멤브레인 층(120)이 금속성 나노와이이어 층(140A) 상에 형성될 수 있다. 멤브레인 층(120)을 제조하기 위해 사용되는 재료는 상이한 작용기들을 갖는 2개 이상의 재료들을 혼합함으로써 형성되는 코폴리머이며, 이는 바람직하게는 알칼리 용해성 및 개선된 재료 속성들(예컨대, 비제한적으로, 내산성, 기판에 대한 금속성 나노와이어 층(140A)의 접착력의 증가, 내마모성, 또는 유사한 것) 둘 모두를 갖는 기능을 갖는다. 보다 더 구체적으로, 멤브레인 층(120)의 재료는 성분 A 및 성분 B를 함유하는 화합물을 포함한다. 탄화수소기, 카르복실기, 술폰산기, 아민기 등 또는 이상에서 언급된 기들로부터 유도된 작용기를 갖는 조성물/화합물/유도체를 포함하는 성분 A는 주로 알칼리 용해성을 제공하며, 알칼리 용해성은, 멤브레인 층(120)이 후속 프로세스에서 알칼리성(pH> 7) 용매, 예컨대, 알칼리성 현상제 또는 알칼리성 이형제(release agent)에 의해 용해되고 제거될 수 있음을 의미한다. 아크릴레이트들(즉, 아크릴로일기들을 함유하는 화학적 화합물들), 지방족들(예컨대, 비제한적으로, 알칸들, 알켄들, 또는 알킨들), 방향족들(예컨대, 비제한적으로, 단순 방향족 고리들, 다중 고리들 또는 헤테로원자(heteroatomic) 고리들), 또는 유사한 것을 갖는 조성물/화합물/유도체를 포함하는 성분 B는 주로 물리적/기계적 속성들을 제공한다. 성분들 A 또는 B는 프로세스에 대한 실제 요건들을 충족시키도록 임의적으로 선택되고 매칭될 수 있으며; 코폴리머는 성분 B 내의 하나 이상의 화합물들과 성분 A 내의 하나 이상의 화합물들을 혼합함으로써 형성될 수 있다. 바람직하게는, 코폴리머 내의 성분 B의 비율(예컨대, 비제한적으로, 중량비 또는 체적비)는 코폴리머 내의 성분 A의 비율보다 더 크거나 또는 동일하며, 예를 들어, 성분들 A 및 B의 비율은 약 1:1 내지 1:5일 수 있다. 이에 더하여, 용매들, 예컨대, 알코올들, 케톤들, 에스테르들, 에테르들, 또는 유사한 것은 단독으로 또는 임의의 2개 이상의 용매들의 조합으로 이상에서 언급된 코폴로머들 내에 혼합될 수 있어서 코폴리머들이 코팅 프로세스에 유익하다. 추가로, 가교제, 중합 억제제, 안정제(예컨대, 비제한적으로, 산화 방지제들, UV 안정제들), 계면활성제, 또는 이상에서 언급된 것의 유사체 또는 이들의 혼합물이 이상에서 언급된 코폴리머 또는 혼합물에 첨가될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 이상에서 언급된 코폴리머는 하나 이상의 종류의 부식 억제제들을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 멤브레인 층(120)은, 성분 A로서 산 무수물(예컨대, 비제한적으로, 아세트산 무수물 또는 포름산 아세트산 무수물)이 선택된 성분 A와, 아크릴계의 고-분자 재료인 성분 B(예컨대, 비제한적으로, 폴리(메틸메스메타크릴레이트)(poly (methylmethmethacrylate); PMMA))를 혼합함으로써 마련될 수 있으며, 여기에서, 산 무수물은 동일한 산소 원자에 결합된 2개의 아실기들을 갖는 유기 화합물이며, 아실기들은 하이드록실 작용기로부터 유도되거나 또는 카르복실산으로부터 유도된 작용기로서 간주될 수 있다. 코폴리머 내의 성분들 A 및 B의 중량비가 1:1로 조정되는 경우, pH=6 내지 6.5인 산성 용액의 용해도는 약 25 내지 70 mg/min/g이며; 코폴리머 내의 성분들 A 및 B의 중량비가 1:2로 조정되는 경우, pH≤7.0인 산성 용액의 용해도는 대략 0 mg/min/g이다. 따라서, 내산성을 고려하면, 코폴리머 내의 성분 B의 중량비는 코폴리머 내의 성분 A의 중량비보다 더 크거나 또는 동일하며; 바람직하게는, 성분 A 및 B의 중량비의 범위는 1:1 내지 1:3일 수 있고; 보다 더 바람직하게는, 성분 A 및 B의 중량비의 범위는 1:1.5 내지 1:2일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 멤브레인 층(120)은 성분 A로부터 선택된 2가지 종류의 작용기들을 갖는 화합물들 및 성분 B로부터 선택된 하나의 작용기를 갖는 화합물에 의해 혼합된 코폴리머에 의해 마련된다. 구체적으로, 탄화수소 작용기를 갖는 화합물(예컨대, 비제한적으로, 메타크릴산) 및 카르복실 작용기를 갖는 화합물(예컨대, 비제한적으로, 말레산)이 성분 A를 형성하기 위하여 혼합되며, 여기에서 2가지 화합물들의 비율은 약 1:1 내지 1:3일 수 있고; 아크릴레이트 화합물/유도체(예컨대, 비제한적으로, 폴리아크릴레이트들 또는 폴리아크릴로니트릴들)가 성분 B로서 선택된다. 이상의 실시예와 유사하게, 성분 A 및 B의 중량비는 1:1 내지 1:3일 수 있으며; 바람직하게는 성분 A 및 B의 중량비는 1:1.5 내지 1:2일 수 있다. 그러나, 멤브레인 층(120)은 2개의 이상에서 언급된 성분들을 필요에 따라 적절한 비율로 혼합한 코폴리머에 의해 마련될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 멤브레인 층(120)은, 하이드로카르빌 작용기를 갖는 화합물(예컨대, 비제한적으로, 메타크릴산)이 선택된 성분 A를 페놀 메탄(비스페놀 A, BPA(상업적 제품명은 EPON 2002임))이 선택된 성분 B에 의해 혼합된 코폴리머에 의해 마련된다. 이상에서 언급된 바와 같이, 내산성을 고려하면, 코폴리머 내의 성분 B의 중량비는 코폴리머 내의 성분 A의 중량비보다 더 크거나 또는 동일하며; 바람직하게는, 성분 A 및 B의 중량비의 범위는 1:1 내지 1:3일 수 있고; 보다 더 바람직하게는, 성분 A 및 B의 중량비의 범위는 1:1.5 내지 1:2일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 멤브레인 층(120)은, 하이드로카르빌 작용기를 갖는 화합물(예컨대, 비제한적으로, 메타크릴산)이 성분 A로서 선택된 성분 A를 탄화수소 올레핀/플루오로-올레핀 코폴리머(상업적 제품명, Lumiflon)가 성분 B로서 선택된 성분 B와 혼합함으로써 마련될 수 있다. 이상에서 언급된 바와 같이, 내산성을 고려하면, 코폴리머 내의 성분 B의 중량비는 코폴리머 내의 성분 A의 중량비보다 더 크거나 또는 동일하며; 바람직하게는, 성분 A 및 B의 중량비의 범위는 약 1:1 내지 1:3일 수 있고; 보다 더 바람직하게는, 성분 A 및 B의 중량비의 범위는 약 1:1.5 내지 1:2일 수 있다.
이러한 단계에서, 코폴리머 또는 이의 혼합물은 코팅 방법에 의해 금속성 나노와이어 층(140A) 상에 몰딩될 수 있으며, 여기에서 충전제는 금속성 나노와이어들(140) 사이로 침투하는 코폴리머에 의해 형성될 수 있고, 고정 단계는 오버코팅(overcoat) 또는 매트릭스(matrix)로서도 지칭될 수 있는 멤브레인 층(120)을 형성하기 위하여 수행된다. 다시 말해서, 금속성 나노와이어들(140)은 또한 멤브레인 층(120) 내로 내장되는 것으로서 간주될 수 있다. 특정한 일 실시예에 있어서, 고정 단계는 다음의 단계들을 포함할 수 있다: 이상에서 언급된 코폴리머들 또는 그 혼합물을 가열하고 베이킹(bake)함으로써(온도는 약 60℃ 내지 150℃임) 금속성 나노와이어 층(140A) 상에 멤브레인 층(120)을 형성하는 단계. 그러나, 본 출원이 멤브레인 층(120)과 금속성 나노와이어 층(140A) 사이의 전술한 물리적 구조체 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 멤브레인 층(120) 및 금속성 나노와이어 층(140A)은 2-층 구조체를 획정하는 2-층 스택(stack)일 수 있거나, 또는 멤브레인 층(120) 및 금속성 나노와이어 층(140a)을 스택함으로써 복합 층(즉, 복합 유형을 갖는 전도성 구조체 층)이 형성될 수 있다. 명확한 예시를 위하여, 본 출원에서 멤브레인 층(120) 및 금속성 나노와이어 층(140A)은 2-층 구조체를 획정하기 위한 2-층 스택으로서 그려진다.
다음으로, 전도성 층(130A)이 멤브레인 층(120) 상에 배치된다. 전도성 층(130A)은 주변 회로(130)(도 4 참조)를 형성하기 위하여 주로 주변 영역(PA) 내에서 사용되며; 전도성 층(130A)을 형성하기 위하여, 구리 층과 같은 금속 층을 멤브레인 층(120) 상에 코팅함으로써 특정 방법이 수행될 수 있다. 다른 특정 방법은, 비제한적으로, 주변 영역(PA) 상에 은 페이스트 재료를 코팅하고, 그런 다음 은 페이스트 재료가 전도성 재료(130A)를 형성하기 위하여 고정되는 것일 수 있다. 특정 일 실시예에 있어서, 은 페이스트 재료 고정 단계의 온도는 약 90℃ 내지 110℃이며, 고정 시간은 약 10 내지 20 분이다.
그런 다음, 도 1에 도시된 구조체에 기초하여 다음의 단계들이 수행된다: 포토레지스트 층(150)을 형성하기 위하여 감광성 재료(예컨대 포토레지스트)를 코팅하는 단계, 패턴화된 포토레지스트를 형성하기 위하여 포토레지스트 층(150)을 패턴화하는 단계, 및 터치 패널(100)을 완성하기 위하여 전도성 층(130A), 멤브레인 층(120), 및 금속성 나노와이어 층(140A)을 패턴화하는 프로세스. 방법은, 예를 들어 그리고 비제한적으로, 다음의 단계들이다: 도 2를 참조하면, 포토레지스트 층(150)이 전도성 층(130A) 상에 형성된다. 보다 더 구체적으로, 감광성 재료는 스크린 프린팅, 노즐 코팅, 롤러 코팅, 또는 유사한 것의 방법들에 의해 전도성 층(130A) 상에 코팅될 수 있으며, 그런 다음 고정되어 포토레지스트 층(150)을 형성하도록 약 80℃ 내지 약 120℃까지 가열될 수 있고; 본 방법에서 사용되는 포토레지스트는 포지티브 유형 또는 네거티브 유형의 감광성 재료일 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 설명을 위하여 포지티브 유형의 감광성 재료가 사용된다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 포토레지스트 층(150)이 패턴화된다. 보다 더 구체적으로, 제 1 리소그래피 프로세스에서, 포토마스크는 포토레지스트 층(150)을 커버하기 위하여 사용되며, 약 200 mj/cm2 내지 약 5000 mj/cm2의 노출 에너지를 갖는 노출 소스(예컨대 UV 광)가 포토마스크의 패턴을 포토레지스트 층(150)으로 전사하기 위하여 사용되고, 그럼으로써 시각적 영역(VA) 및 주변 영역(PA) 내에 포토레지스트 층(150)의 패턴을 획정한다. 다음의 실시예에 있어서, 노출된 영역 내의 포토레지스트 층(150)은 적절한 현상액을 사용하여 제거되며; 구체적으로, 노출된 영역 내의 포토레지스트 층(150)은 TMAH, KOH, NaOH, 또는 유사한 것을 사용하여 제거될 수 있다. 리소그래피 프로세스(예컨대 노출, 현상, 또는 유사한 것의 단계들)는 일반적인 프로세스이며, 이는 본원에서 설명되지 않는다.
다음으로, 도 4를 참조하면, 전도성 층(130A)이 패턴화된다. 일 실시예에 있어서, 전도성 층(130A)은 구리 층이다. 이러한 단계에서, 포토레지스트 층(150)은 구리 층을 패턴화하기 위한 에칭 마스크로서 역할한다. 특정 일 실시예에 있어서, 구리 에칭제(즉, 제 1 에칭제)의 주요 성분들은 CH3COOH 및 NH4OH이며, 그럼으로써 이러한 에칭 단계에서 주변 영역(PA) 내에 위치된 구리 층으로부터 주변 회로(130)를 형성하고; 추가적으로, 시각적 영역(VA)의 구리 층은 후속 단계에서 제거될 것이다. 이에 더하여, 멤브레인 층(120)은 부분적으로 노출되며, 이는 구리 층이 패턴화되고, 노출된 멤브레인 층(120)은 후속 단계에서 현상액과 접촉시킴으로써 제거될 수 있기 때문이다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 포토레지스트 층(150)의 일 부분 및 멤브레인 층(120)의 일 부분이 제거된다. 구체적으로, 시각적 영역(VA) 내의 포토레지스트 층(150)이 이러한 단계에서 제거되며, 전도성 층(130A)/주변 회로(130)에 의해 커버되지 않은 주변 영역(PA) 및 시각적 영역(VA) 내의 멤브레인 층(120)(즉, 도 4를 참조하여 언급된 단계에서 노출된 멤브레인 층(120))이 또한 이러한 단계에서 제거된다. 보다 더 구체적으로, 시각적 영역(VA) 내의 포토레지스트 층(150)이 먼저 제거가능하게 만들어지며, 그런 다음, 시각적 영역(VA) 내의 포토레지스트 층(150)이 현상액을 사용하여 제거되고; 한편 멤브레인 층(120)은, 멤브레인 층(120)의 재료 내에 함유된 성분 A의 알칼리 용해성에 기인하여, 현상액 내에 용해되어 제거된다. 즉, 제 2 리소그래피 프로세스에서, 현상액은 포토레지스트 층(150)의 일 부분 및 멤브레인 층(120)의 일 부분을 제거할 수 있다. 포토레지스트 층(150)의 그 부분 및 멤브레인 층(120)의 그 부분은, 구체적으로, 염기성(pH>7) 현상액, 예컨대, TMAH, KOH, NaOH, 또는 유사한 것을 사용하여 제거된다. 이에 더하여, 멤브레인 층(120)이 패턴화되기 때문에, 금속성 나노와이어 층(140A)이 부분적으로 노출된다.
다음으로, 도 6을 참조하면, 전도성 층(130A)의 일 부분 및 금속성 나노와이어 층(140A)의 일 부분이 제거된다. 구체적으로, 시각적 영역(VA) 내의 전도성 층(130A)이 이러한 단계에서 제거되며, 멤브레인 층(120)에 의해 커버되지 않은 주변 영역(PA) 및 시각적 영역(VA) 내의 금속성 나노와이어 층(140A)(즉, 도 5를 참조하여 언급된 단계에서 노출된 금속성 나노와이어 층(140A))이 또한 이러한 단계에서 제거된다. 보다 더 구체적으로, 이러한 단계에서, 금속성 나노와이어 층(140A) 및 전도성 층(130A)을 동시에 에칭할 수 있는 구리 에칭제(즉, 제 2 에칭제)가 시각적 영역(VA) 내에 위치된 전도성 층(130A) 및 동일한 프로세스에서 시각적 영역(VA) 및 주변 영역(PA) 밖으로 노출된 금속성 나노와이어 층(140A)을 제거하기 위해 사용된다.
특정 일 실시예에 따르면, 금속성 나노와이어 층(140A)이 나노 은 층이며 전도성 층(120A)이 구리 층인 동안 동일한 프로세스에서 은 및 구리의 재료들을 제거하기 위하여, H3PO4(비율은 5% 내지 15% 사이임) 및 HNO3(비율은 55% 내지 70% 사이임)와 같은 에칭제가 구리 및 은을 에칭하기 위하여 사용될 수 있다. 다른 특정 실시예에 있어서, 구리 및 은을 에칭하는 레이트(rate)를 조정하기 위하여, 에칭 선택 비율에 대한 조절제와 같은 첨가제들이 에칭제의 주요 성분들에 첨가될 수 있다; 예를 들어, 5% 내지 10% 벤조트리아졸(Benzotriazole; BTA)이, 구리 과도-에칭의 문제를 해결하기 위하여, H3PO4(비율은 5% 내지 15% 사이임) 및 HNO3(비율은 55% 내지 70% 사이임)인 주요 성분에 첨가될 수 있다.
이상에서 언급된 에칭 단계 이후에, 패턴화된 금속성 나노와이어 층(140A)이 형성된다. 시각적 영역(VA)에서, 센싱 전극들은 패턴화된 금속성 나노와이어 층(140A)으로 만들어질 수 있으며(즉, 이후에 설명되는 터치 센싱 전극들(TE)), 비-전도성 영역(136)(에칭 영역으로서도 지칭됨)은 인접한 센싱 전극들 사이에 존재하고; 주변 영역(PA)에서, 패턴화된 금속성 나노와이어 층(140A)은 주변 회로(130)에 대응한다. 구체적으로, 주변 영역(PA) 내의 금속성 나노와이어 층(140A)은 주변 회로(130)와 동일한 패턴을 가지며, 그럼으로써, 디스플레이의 좁은 프레임들의 요건들을 충족시키기 위하여 가능한 한 많이 주변 회로(130)의 폭을 감소시키기 위한 정렬 프로세스에 대하여 요구되는 예약 정렬 허용오차(reserved alignment tolerance)를 감소시키고 다수의 정렬들에 의해 초래되는 저 수율의 전통적인 문제를 회피한다. 바람직하게는, 패턴화된 금속성 나노와이어 층(140A), 주변 회로(130) 및 멤브레인 층(120)의 측방 표면들은 동일 평면 표면을 형성하기 위하여 서로 정렬된다. 금속성 나노와이어 층(140A) 및 멤브레인 층(120)이 실질적으로 복합 투명 전도성 구조체를 형성한다는 점을 주목할 가치가 있다. 따라서, 주변 회로(130)는 아래의 터치 센싱 전극들(TE) 및 투명 전도성 구조체의 전기적 연결에 의해 신호 송신의 효과를 달성할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 비-전도성 영역(136)은 간극이며, 이는, 어떠한 고체 재료로 비-전도성 영역(136) 내에 위치되지 않는다는 것을 의미하고; 다시 말해서, 비-전도성 영역(136) 내의 금속성 나노와이어들(140)의 농도가 0이며, 이러한 에칭 단계는 완전 에칭 또는 과도-에칭으로서 지칭될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 이상에서 언급된 에칭 프로세스는 비-전도성 영역(136) 내의 금속성 나노와이어들(140)을 완전히 제거하지 않는다. 다시 말해서, 금속성 나노와이어들(140)이 비-전도성 영역(136) 내에 남아 있지만, 남아 있는 금속성 나노와이어들(140)의 농도는 침투(percolation) 임계보다 더 낮다. 이러한 에칭 단계는 불완전 에칭 또는 부분적 에칭으로서 지칭될 수 있다. 금속성 나노와이어들(140)의 전도율은 주로 다음의 인자들에 의해 제어될 수 있다: a) 단일 금속성 나노와이어(140)의 전도율, b) 금속성 나노와이어들(140)의 수, 및 c) 이러한 금속성 나노와이어들(140)의 연결성(접촉으로도 지칭됨); 금속성 나노와이어들(140)의 농도가 침투 임계보다 더 낮은 경우, 금속성 나노와이어들(140) 사이의 간격이 너무 멀기 때문에, 나노와이어 층의 전체 전도율이 매우 낮거나, 또는 심지어 0이며, 이는, 연속적인 전류 경로가 비-전도성 영역(136)의 금속성 나노와이어들(140) 내에 제공되지 않는다는 것을 의미하고; 따라서, 전도성 네트워크가 형성될 수 없고; 즉, 비-전도성 영역(136)의 금속성 나노와이어들(140) 내에 형성되는 것은 비-전도성 네트워크이다. 일 실시예에 있어서, 영역 또는 구조체의 시트 저항은 다음의 범위들 내에서 비-전도성으로서 간주될 수 있다: 시트 저항은 108 옴/스퀘어(ohm/square)보다 더 높거나, 104 옴/스퀘어보다 더 높거나, 3000 옴/스퀘어보다 더 높거나, 1000 옴/스퀘어보다 더 높거나, 350 옴/스퀘어보다 더 높거나, 또는 100 옴/스퀘어(옴/스퀘어)보다 더 높다. 다시 말해서, 이러한 실시예에 있어서, 인접한 전도성 회로들(예컨대 터치 센싱 전극들(TE) 또는 주변 회로(130)) 사이의 비-전도성 영역(136)은 침투 임계보다 더 낮은 농도를 갖는 금속성 나노와이어들(140)로 충전될 수 있으며, 이는 비-전도성 네트워크를 형성하여 인접한 전도성 회로들 사이의 절연을 달성한다.
다음으로, 도 7을 참조하면, 포토레지스트 층(150)의 일 부분 및 멤브레인 층(120)의 일 부분이 제거된다. 구체적으로, 주변 영역(PA) 내의 포토레지스트 층(150)(즉, 도 6을 참조하여 언급된 단계 이후에 남아 있는 포토레지스트)이 이러한 단계에서 제거되며, 시각적 영역(VA) 내의 멤브레인 층(120)(즉, 도 6을 참조하여 언급된 노출된 멤브레인 층(120))이 또한 이러한 단계에서 제거된다. 보다 더 구체적으로, 주변 영역(PA) 내의 포토레지스트 층(150)이 먼저 제거가능하게 만들어지며, 그런 다음, 주변 영역(PA) 내의 포토레지스트 층(150)이 현상액을 사용하여 제거되고; 한편 멤브레인 층(120)은, 멤브레인 층(120)의 재료 내에 함유된 성분 A의 알칼리 용해성에 기인하여, 현상액 내에 용해되어 제거된다. 즉, 제 3 리소그래피 프로세스에서, 현상액은 포토레지스트 층(150)의 그 부분 및 멤브레인 층(120)의 그 부분을 제거할 수 있다. 이상과 동일한 단계가 주변 영역(PA) 내의 포토레지스트 층(150) 및 시각적 영역(VA) 내의 멤브레인 층(120)을 제거하기 위하여 염기성(pH>7) 현상액, 예컨대 TMAH, KOH, NaOH, 또는 유사한 것을 사용하여 수행될 수 있으며, 멤브레인 층(120)이 패턴화되기 때문에 시각적 영역(VA) 내의 금속성 나노와이어 층(140A)(즉, 이하에서 설명되는 터치 센싱 전극들(TE))이 노출된다.
지금까지, 어떠한 멤브레인 층(120)도 시각적 영역(VA) 내의 금속성 나노와이어 층(140A) 상에 존재하지 않고; 즉, 이상에서 설명된 금속성 나노와이어 층(140A)의 제 2 부분이 터치 센싱 전극들(TE)을 형성하며, 주변 영역(PA) 내의 금속성 나노와이어 층(140A)은 멤브레인 층(120)에 의해 커버되고; 즉, 이상에서 설명된 금속성 나노와이어 층(140A)의 제 1 부분, 및 주변 영역(PA) 내의 금속성 나노와이어 층(140A), 멤브레인 층(120), 및 주변 회로(130)는 함께 주변 라우팅을 형성하는 것으로서 간주되며; 이러한 실시예의 전극 구조체는 이상의 구조체로 만들어진다. 시각적 영역(VA) 내의 금속성 나노와이어 층(140A)이 멤브레인 층(120)에 의해 커버되지 않기 때문에, 멤브레인 층(120)에 의한 시각적 효과의 영향은 광학적 관점에서 감소될 수 있다.
이상에서 언급된 프로세스들은 단지, "멤브레인 층(120)에 의해 커버된 금속성 나노와이어 층(140A)의 제 1 부분, 및 멤브레인 층(120) 밖으로 노출된 금속성 나노와이어 층(140A)의 제 2 부분"을 제조하는 예시적인 설명을 설명하기 위하여 사용되며, 본 출원을 제한하도록 의도되지 않는다.
도 8은, 기판(110), 주변 라우팅, 및 터치 센싱 전극들(TE)을 포함하는, 본 출원의 일 실시예에 따른 터치 패널(100)을 도시한다. 주변 영역(PA)은 주변 회로(130), 주변 회로(130) 아래에 있는 멤브레인 층(120), 및 금속성 나노와이어 층(140A)을 가지며, 주변 라우팅은 대응하는 주변 회로(130), 멤브레인 층(120), 및 금속성 나노와이어 층(140A)으로 만들어지고; 시각적 영역(VA)은 금속성 나노와이어 층(140A)으로 만들어진 터치 센싱 전극들(TE)를 가지며, 어떠한 멤브레인 층(120)도 터치 센싱 전극들(TE) 상에 존재하지 않고, 따라서 더 양호한 시각적 효과가 제공될 수 있으며; 이에 더하여, 터치 센싱 전극들(TE)은 제어 신호들 및 터치 센싱 신호들을 송신하기 위하여 주변 라우팅/주변 회로(130)에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 도 8 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 이러한 실시예에 있어서, 터치 센싱 전극들(TE)은 일반적으로 시각적 영역(VA) 내에 위치되고 비-엇갈림(non-staggered) 배열로 증착된다. 다시 말해서, 터치 센싱 전극들(TE)은 동일한 방향(예컨대 제 1 방향(D1))을 따라 연장하는 다수의 스트립-형(strip-shaped) 센싱 전극들을 포함할 수 있으며, 제 2 방향(D2)에서의 각각의 센싱 전극의 크기는 증가하거나 또는 감소하고, 에칭-제거된 영역은 비-전도성 영역(136)으로서 획정될 수 있으며, 여기에서 비-전도성 영역(136)은 인접한 센싱 전극들을 전기적으로 절연하기 위하여 인접한 센싱 전극들 사이에 배치된다. 이러한 실시예에 있어서, 기판(110)의 주변 영역(PA) 내에 배치된 주변 회로들(130)의 총 8개의 세트들이 존재한다. 비-전도성 영역(136)은, 인접한 주변 회로들(130)을 전기적으로 절연하기 위하여 각각의 스택 구조체(즉, 주변 회로들(130)로 만들어진 주변 라우팅, 멤브레인 층(120), 및 금속서 나노와이어 층(140A)) 사이에 존재한다. 이러한 실시예에 있어서, 비-전도성 영역(136)은 인접한 주변 회로들(130) 또는 인접한 센싱 전극들을 절연하기 위한 간극이다. 일 실시예에 있어서, 이상에서 언급된 간극은 이상의 에칭 방법을 사용하여 제조될 수 있으며, 따라서 금속성 나노와이어들은 이상에서 언급된 에칭 단계에 의해 금속성 나노와이어 층(140A)의 측면 표면들(즉, 에칭된 표면)으로부터 돌출하지 않는다. 추가로, 주변 영역(PA) 내의 주변 회로들(130), 멤브레인 층(120), 및 금속성 나노와이어 층(140A)은 동일하거나 또는 유사한 패턴들, 크기들, 예컨대 긴 직선 패턴들 또는 유사한 것, 및 동일하거나 또는 유사한 폭을 갖는다.
도 9는 본 출원의 다른 실시예에 따른 터치 패널(100)을 도시하며, 이러한 실시예와 도 8/도 8a에 도시된 실시예 사이의 차이점은 적어도, 터치 패널(100)이 보호 층(160)을 더 포함할 수 있다는 점이다. 보호 층(160)은 터치 센싱 전극들(TE)/주변 영역(PA) 내의 주변 회로들(130), 멤브레인 층(120), 및 금속성 나노와이어 층(140A)을 커버하며, 따라서 터치 패널은 스크래치들 및 마모에 대하여 더 양호한 표면 보호를 갖는다. 이러한 상황 하에서, 보호 층(160)이 또한 하드 코팅(hard coat)으로서 지칭될 수도 있으며, 구조체는, 예컨대 폴리아크릴레이트, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리실란, 폴리실록산, 폴리(실리콘-아크릴), 또는 유사한 것을 사용하여 스크래치 저항을 증가시키기 위한 더 높은 표면 강도를 갖는다. 추가로, UV 안정제가 터치 패널의 UV 저항을 증가시키기 위하여 보호 층(160)에 첨가될 수 있다.
본 출원의 일 실시예는 추가로 이중면/양면 터치 패널(100)을 제공한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 금속성 나노와이어 층(140A), 멤브레인 층(120), 및 전도성 층(130A)은 이상에서 언급된 프로세스들에 따라 기판(110)의 제 1 표면(예컨대 상부 표면) 및 제 2 표면(하부 표면) 상에 제조된다. 이상의 설명을 참조하기 바라며, 이는 여기에서 다시 설명되지 않는다. 구체적으로, 시각적 영역(VA) 내에서, 제 1 터치 센싱 전극(TE1)은 기판(110)의 제 1 표면 상에 형성되며, 제 2 터치 센싱 전극(TE2)은 기판(110)의 제 2 표면 상에 형성된다. 주변 영역(PA) 내에서, 주변 회로들(130), 멤브레인 층(120), 및 금속성 나노와이어 층(140A)을 갖는 주변 라우팅이 또한 기판(110)의 제 1 및 제 2 표면 상에 배치되며, 주변 회로들(130)은 제 1 터치 센싱 전극들(TE1) 및 제 2 터치 센싱 전극들(TE2)에 연결된다. 일 실시예에 있어서, 제 1 터치 센싱 전극(TE1)은 대략적으로 시각적 영역(VA) 내에 위치되며, 이는 동일한 방향(예컨대 제 1 방향(D1))을 따라 연장하는 복수의 긴 스트립-형 센싱 전극들을 포함할 수 있고, 에칭-제거된 영역은 인접한 제 1 터치 센싱 전극들(TE1)을 전기적으로 절연하기 위한 비-전도성 영역(136)으로서 획정될 수 있다. 유사하게, 제 2 터치 센싱 전극(TE2)은 대략적으로 시각적 영역(VA) 내에 위치되며, 이는 동일한 방향(예컨대 제 2 방향(D2))을 따라 연장하는 복수의 긴 스트립-형 센싱 전극들을 포함할 수 있고, 에칭-제거된 영역은 인접한 제 2 터치 센싱 전극들(TE2)을 전기적으로 절연하기 위한 비-전도성 영역(136)으로서 획정될 수 있다.
제 1 터치 센싱 전극(TE1) 및 제 2 터치 센싱 전극(TE2)은 구조적으로 서로 엇걸리게 배치되며, 2개의 터치 센싱 전극들(TE1, TE2)은 디바이스 상의 터치 또는 제어 제스처들을 센싱하기 위한 터치 센싱 전극으로서 기능한다. 제 1 터치 센싱 전극들(TE1) 및 제 2 터치 센싱 전극들(TE2) 둘 모두가 멤브레인 층(120)에 의해 커버되지 않으며, 따라서 시각적/광학적 효과 및 품질이 증가될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 있어서, 터치 패널(100)이 추가로 제공된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 금속성 나노와이어 층(140A), 멤브레인 층(120), 및 전도성 층(130A)은 제 1 기판(110A) 및 제 2 기판(110B) 상에 제조되며, 그런 다음, 이상에서 언급된 프로세스들에 따른 패턴화 또는 유사한 것을 포함하는 단계들이 수행된다. 세부사항들에 대하여 이상의 설명을 참조하기 바라며, 이는 여기에서 다시 설명되지 않는다. 구체적으로, 시각적 영역(VA) 내에서, 제 1 터치 센싱 전극들(TE1) 및, 주변 회로들(130), 멤브레인 층(120) 및 금속성 나노와이어 층(140A)으로 만들어진 주변 라우팅이 제 1 기판(110A) 상에 형성되며, 제 2 터치 센싱 전극들(TE2) 및, 주변 회로들(130), 멤브레인 층(120) 및 금속성 나노와이어 층(140A)을 갖는 주변 라우팅이 제 2 기판(110B) 상에 형성된다. 일 실시예에 있어서, 제 1 기판(110A) 및 제 2 기판(110B)은 서로 결합될 수 있다. 예를 들어, 2개의 기판들은 광학 투명 접착제(optically clear adhesive; OCA, 도면들에 미도시)를 사용하여 함께 결합되고 고정되며, 그 결과 제 1 터치 센싱 전극들(TE1) 및 제 2 터치 센싱 전극들(TE2)은 터치 센싱 전극(TE)을 추가로 구성하기 위하여 구조적으로 서로 엇갈린다. 이에 더하여, 도 11에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(110A) 및 제 2 기판(110B)이 대향되는 방향들로 결합되지만; 그러나, 2개의 기판들이 또한 동일한 방향으로 결합됨으로써 조립될 수도 있다.
도 12는, 단면 브리지 터치 패널인 본 출원의 터치 패널(100)의 다른 실시예를 도시한다. 본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 이러한 실시예와 이상에서 언급된 실시예 사이의 차이점은 적어도, 이상에서 설명된 패턴화하는 단계 이후에 기판(110) 내에 형성된 터치 센싱 전극(TE)(즉, 금속성 나노와이어 층(140A))이 제 1 방향(D1)을 따라 배열된 제 1 터치 센싱 전극, 제 2 방향(D2)를 따라 배열된 제 2 터치 센싱 전극, 및 인접한 제 1 터치 센싱 전극에 전기적으로 연결된 연결 전극(CE)을 포함할 수 있다는 점이다. 추가적으로, 예시적으로 실리콘 이산화물로 형성된 절연 블록(164)이 연결 전극(CE) 상에 배치될 수 있으며, 예시적으로 Cu로 형성된 브리징 전도체(162)가 추가로 절연 블록(164) 상에 배치되며, 브리징 전도체(162)는 제 2 방향(D2)에서 2개의 인접한 제 2 터치 센싱 전극들(TE2)에 연결되고, 여기에서 절연 블록(164)은 연결 전극(CE) 및 브리징 전도체(162)를 전기적으로 절연하기 위하여 연결 전극(CE)과 브리징 전도체(162) 사이에 증착되며, 그 결과 제 1 방향(D1) 및 제 2 방향(D2)에서 터치 전극들은 서로 전기적으로 절연된다.
이에 더하여, 도 12에 도시된 실시예에 있어서, 금속성 나노와이어 층(140A), 멤브레인 층(120), 및 주변 회로(130)를 갖는 주변 라우팅은 주변 영역(PA) 내에 증착될 수 있으며, 결합 패드(170)가 주변 회로(130)의 단자에 존재한다. 상세화된 프로세스에 대하여 이상의 설명을 참조하기 바라며, 이는 여기에서 다시 설명되지 않는다. 이상에서 언급된 실시예와 유사하게, 제 1 터치 센싱 전극(TE1) 및 제 2 터치 센싱 전극(TE2)이 멤브레인 층(120)에 의해 커버되지 않으며, 그 결과 이미징 디스플레이의 품질 및 광학적 성능이 증가될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 본 출원의 터치 패널(100)(예를 들어, 전술된 단일면 터치 패널(100), 이중면/양면 터치 패널(100), 또는 유사한 것)은 광학 투명 접착제(OCA)를 사용하여 외부 커버 유리(보호 유리로도 지칭됨, 도면들에 미도시)에 결합될 수 있으며, 이는 또한 터치 기능을 갖는 디스플레이를 형성하기 위하여 다른 전자 디바이스들(예컨대 액정 디스플레이 엘리먼트들 또는 유가 발광 다이오드 디스플레이 엘리먼트들)과 함께 조립될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 형성된 금속성 나노와이어들(140)의 전도율이 후 처리를 수행함으로써 추가로 개선될 수 있다. 후 처리는 가열, 플라즈마, 코로나 방전, UV 오존, 또는 압박(pressure)과 같은 프로세스들 또는 단계들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속성 나노와이어 층(140A)을 형성하기 위한 고정하는 단계 이후에, 그 위에 압력을 제공하기 위하여 롤러가 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 하나 또는 복수의 롤러들에 의해 제공되는 50 내지 3400 psi가 금속성 나노와이어 층(140A)에 인가될 수 있으며, 바람직하게는, 제공되는 압력은 100 내지 1000 psi, 200 내지 800 psi, 또는 300 내지 500 psi이다. 일부 실시예들에 있어서, 후 처리의 가열 및 압박은 동시에 수행될 수 있다. 상세하게, 이상에서 설명된 바와 같이 하나 또는 복수의 롤러들에 의해 제공되는 압력 및 가열이 형성된 금속성 나노와이어들(140)에 동시에 인가될 수 있다. 예를 들어, 롤러에 의해 제공되는 압력은 10 내지 500 psi, 또는 40 내지 100 psi이며; 한편, 롤러는 약 70℃ 내지 200℃ 사이로, 또는 약 100℃ 내지 175℃ 사이로 가열되고, 이는 금속성 나노와이어 층(140A)의 전도율을 증가시킬 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 금속성 나노와이어들(140)은 바람직하게는 후 처리를 위하여 환원제에 노출되며, 예를 들어, 은 나노와이어들로 만들어진 금속성 나노와이어들(140)은 후 처리를 위하여 은 환원제에 노출되고, 은 환원제는 수소화붕소 예컨대 수소화붕소 나트륨, 붕소 질소 화합물 예컨대 디메틸아미노보레인(dimethylaminoborane; DMAB), 또는 가스 환원제 예컨대 수소(H2)를 포함한다. 노출 시간은 약 10 초 내지 약 30 분, 또는 약 1 분 내지 약 10 분이다. 이상에서 언급된 압력을 제공하는 단계들은 실제 필요에 따라 적절한 단계들에서 구현될 수 있다.
본 출원의 상이한 실시예들에서 구조체들, 재료들, 및 프로세스들은 상호 참조될 수 있으며, 이상에서 언급된 특정 실시예들에 한정되지 않는다.
본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 시각적 영역(가시 영역으로도 지칭됨) 내의 금속성 나노와이어 층은 터치 센싱 전극을 형성하기 위하여 멤브레인 층 밖으로 노출된다. 따라서, 전체적으로, 이는 멤브레인 층의 광학적 특성의 손실을 감소시키는 것을 도우며, 특히, 디스플레이 엘리먼트들에 적용되는 이미징의 출력 품질을 개선하는 것을 돕는다.
본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 주변 회로의 복합 구조체 층은 터치 신호의 송신을 개선하기 위하여 외부 회로 보드의 솔더(solder) 패드 및 양호한 전도율을 갖는 상부 층 내의 금속을 사용하여 저-임피던스 전도성 회로를 형성할 수 있으며, 그럼으로써 터치 신호들의 송신의 손실 및 왜곡을 감소시킨다.
본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 주변 회로의 복합 구조체 층은 정렬 없이 에칭 프로세스에서 형성될 수 있으며, 따라서 정렬 단계에서의 오류들이 회피될 수 있어서 프로세스 수율을 개선할 수 있고; 한편, 이는 예약된 정렬 오류 공간을 감소시킬 수 있으며, 그럼으로써 주변 영역의 폭을 효과적으로 감소시키고 좁은/극도로-좁은 프레임들을 형성할 수 있다.
본 출원의 일부 실시예들에 있어서, 프로세서는 단면/이중면 전극 구조체들을 갖는 터치 패널들을 연속적으로 그리고 복수의 배치(batch)들로 형성하기 위하여 롤-투-롤 제조 기술과 결합될 수 있다.
본 출원이 예로서 그리고 선호되는 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 출원이 개시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 이와 반대로, 이는 (당업자들에게 자명할) 다양한 수정예들 및 유사한 배열들을 포괄하도록 의도된다. 따라서, 첨부된 청구항들의 범위는, 이러한 모든 수정예들 및 유사한 배열들을 포괄하도록 가장 광범위하게 해석되어야만 한다.
Claims (14)
- 전극 구조체로서,
금속성 나노와이어들을 갖는 금속성 나노와이어 층; 및
멤브레인(membrane) 층을 포함하며,
상기 금속성 나노와이어 층의 제 1 부분은 상기 멤브레인 층에 의해 커버되고,
상기 금속성 나노와이어 층의 제 2 부분은 상기 멤브레인 층 밖으로 노출되며,
상기 멤브레인 층은 상이한 작용기들을 갖는 2개 이상의 재료들을 혼합함으로써 형성되는 코폴리머(copolymer)로 만들어지고,
상기 멤브레인 층은 성분 A 및 성분 B를 포함하고,
상기 성분 A는 탄화수소기, 카르복실기, 술폰산기, 아민기, 상기 탄화수소기, 상기 카르복실기, 상기 술폰산기, 또는 상기 아민기 중 적어도 하나로부터 유도된 작용기, 또는 이의 유도체(derivative)를 갖는 화합물을 포함하며,
상기 성분 B는 아크릴레이트 작용기, 방향족 작용기, 지방족 작용기, 또는 이의 유도체를 갖는 화합물을 포함하고,
상기 코폴리머 내의 상기 성분 A 대 상기 성분 B의 중량비는 1:1 내지 1:3인, 전극 구조체.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 코폴리머 내의 상기 성분 A 대 상기 성분 B의 중량비는 1:1.5 내지 1:2인, 전극 구조체.
- 청구항 1에 있어서,
상기 멤브레인 층은 염기성 용매 내에 용해되는, 전극 구조체.
- 청구항 1에 있어서,
상기 금속성 나노와이어 층의 상기 제 1 부분의 상기 금속성 나노와이어들은 복합 전도성 층을 형성하기 위하여 상기 멤브레인 층 내에 내장되는, 전극 구조체.
- 터치 패널로서,
기판;
금속성 나노와이어들을 갖는 금속성 나노와이어 층;
멤브레인 층으로서, 상기 멤브레인 층은 상이한 작용기들을 갖는 2개 이상의 재료들을 혼합함으로써 형성되는 코폴리머로 만들어지는, 상기 멤브레인 층; 및
주변 라우팅(peripheral routing)을 포함하며,
상기 금속성 나노와이어 층의 제 1 부분은 상기 멤브레인 층에 의해 커버되고,
상기 금속성 나노와이어 층의 제 2 부분은 상기 멤브레인 층 밖으로 노출되며,
터치 센싱 전극은 상기 금속성 나노와이어 층의 상기 제 2 부분을 포함하고,
상기 주변 라우팅은 주변 회로, 상기 멤브레인 층, 및 상기 금속성 나노와이어 층의 상기 제 1 부분을 포함하며,
상기 터치 센싱 전극은 상기 주변 라우팅에 전기적으로 연결되고,
상기 멤브레인 층은 성분 A 및 성분 B를 포함하고,
상기 성분 A는 탄화수소기, 카르복실기, 술폰산기, 아민기, 상기 탄화수소기, 상기 카르복실기, 상기 술폰산기, 또는 상기 아민기 중 적어도 하나로부터 유도된 작용기, 또는 이의 유도체(derivative)를 갖는 화합물을 포함하며,
상기 성분 B는 아크릴레이트 작용기, 방향족 작용기, 지방족 작용기, 또는 이의 유도체를 갖는 화합물을 포함하고,
상기 코폴리머 내의 상기 성분 A 대 상기 성분 B의 중량비는 1:1 내지 1:3인, 터치 패널.
- 삭제
- 청구항 6에 있어서,
상기 코폴리머 내의 상기 성분 A 대 상기 성분 B의 중량비는 1:1.5 내지 1:2인, 터치 패널.
- 청구항 6에 있어서,
상기 멤브레인 층은 염기성 용매 내에 용해되는, 터치 패널.
- 청구항 6에 있어서,
상기 금속성 나노와이어 층의 상기 제 1 부분의 상기 금속성 나노와이어들은 복합 전도성 층을 형성하기 위하여 상기 멤브레인 층 내에 내장되는, 터치 패널.
- 청구항 6에 있어서,
상기 터치 센싱 전극은 복수의 센싱 전극들을 포함하며,
비-전도성 영역이 상기 복수의 센싱 전극들 중 2개의 인접한 센싱 전극들 사이에 존재하는, 터치 패널.
- 청구항 11에 있어서,
상기 비-전도성 영역은 간극(gap)인, 터치 패널.
- 청구항 11에 있어서,
상기 복수의 센싱 전극들은 상기 기판의 제 1 표면 및 제 2 표면 상에 배치되는, 터치 패널.
- 청구항 6에 있어서,
상기 터치 센싱 전극은,
제 1 방향을 따라 배열되는 복수의 제 1 터치 센싱 전극들;
제 2 방향을 따라 배열되는 복수의 제 2 터치 센싱 전극들;
상기 복수의 제 1 터치 센싱 전극들 중 2개의 인접한 제 1 터치 센싱 전극들에 전기적으로 연결되는 연결 전극;
상기 연결 전극 상에 배치되는 절연 블록; 및
상기 절연 블록 상에 배치되는 브리징(bridging) 전도체로서, 상기 브리징 전도체는 상기 복수의 제 2 터치 센싱 전극들 중 2개의 인접한 제 2 터치 센싱 전극들에 연결되는, 상기 브리징 전도체를 포함하는, 터치 패널.
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