KR20140122338A - 터치패널, 그 제조방법 및 터치패널용 Ag-Pd-Nd 합금 - Google Patents

터치패널, 그 제조방법 및 터치패널용 Ag-Pd-Nd 합금 Download PDF

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KR20140122338A
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Abstract

본 발명은 투명 기재, 상기 기재상에 형성되는 투명 전도성 물질, 상기 투명 전도성 물질상에 형성되는 Ag-Pd-Nd 합금층을 포함하는 터치패널에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 터치패널의 제조방법, 상기 터치패널을 포함하는 디스플레이에 관한 것이다. 본 발명은 또한 합금 전체 100중량%를 기준으로, Ag를 97.9~99.2 중량% 함유하고, Pd를 0.7~1.8 중량% 함유하고, Nd를 0.1~0.3 중량% 함유하는 터치패널용 Ag-Pd-Nd 합금에 관한 것이다.

Description

터치패널, 그 제조방법 및 터치패널용 Ag-Pd-Nd 합금{Touch Panel, Preparing Method Thereof, and Ag-Pd-Nd Alloy for Touch Panel}
본 발명은 터치패널 및 그 제조방법, 터치패널을 포함하는 디스플레이, 터치패널용 합금에 관한 것이다.
터치스크린패널(TSP)은 키보드나 마우스와 같은 입력장치를 사용하지 않고 화면(스크린) 상의 특정 위치를 손가락 등으로 누르거나 접촉할 경우, 그 접촉점의 좌표값을 인식하여 위치를 파악함으로써 특정한 기능을 처리하도록 한, 감지기가 내장된 패널이다. 터치패널은 컨트롤러 IC, 드라이버 SW 등과 함께 터치스크린패널(TSP)을 이루는 주요 구성으로서, 투명전극 또는 투명전도막(ITO)이 증착된 상판(필름)과 하판(필름 또는 유리)으로 구성되며, 접촉 또는 전기적 용량 변화에 따른 신호발생 위치를 파악하여 이를 컨트롤러 IC에 전송하는 역할을 수행한다.
최근 풀 터치 휴대폰의 성장에 기인하여 터치패널에 대한 수요가 급증하고 있으며 면적이 넓은 노트북, 태블릿 PC 등에서도 터치패널의 수요가 증가하고 있다.
터치패널은 그 적용기술에 따라 저항막(Resistive) 방식, 정전용량(Capacitive) 방식, 초음파(SAW) 방식, 적외선(IR) 방식 등으로 구분되며 이 중 저항막 방식과 정전용량 방식이 주로 사용되고 있다.
저항막 방식은 손가락이나 펜으로 기판을 터치하면 일정한 간격을 두고 배치된 상하부 기판의 투명전극이 서로 접촉하면서 전기적 신호를 발생시키게 되고 이에 따라 위치를 파악하는 방식으로, 가격이 저렴하고 정확도가 높아 소형화에 유리하므로 PDA, PMP, 네비게이션, 핸드셋 등에 주로 채택되고 있다.
반면 정전용량 방식은 기판 위의 투명 전극 상에 손가락을 터치하는 등 도전체를 접촉시키면 절연층에 일정한 정전용량 층이 형성되고(예컨대 손가락을 터치하면 사람의 신체에 흐르는 정전류에 의하여 형성됨) 이 부분을 통하여 신호가 전달되어 위치를 검출하는 방식이다. 정전용량 방식은 내구성이 강하고 반응시간이 짧으며 빛 투과성이 우수할 뿐 아니라, 멀티터치 등에서 저항막 방식에 비하여 우수하기 때문에 최근 모바일 기기 분야에 더 많이 적용되고 있다. 정전용량 방식의 경우 최상위층에 강화유리나 플라스틱 기판을 적용할 수 있다.
도 1에는 일반적인 터치패널 모듈의 구조가 도시되어 있다. LCD 패널(50) 위에 PET(10a), 투명 전도성 막(20), 유리(10b)가 순서대로 적층된 형태이며 각각의 층은 광학용 투명 접착제(40)에 의하여 접착되어 있다.
투명 전도성 물질위에 금속 회로 배선을 하는 통상적인 방법은 은 페이스트를 인쇄하는 방법이다. 그러나 은페이스트 인쇄방법은 50 ㎛ 이하의 회로를 구현하기 힘들어 최근 금속 증착법이 사용되고 있다. 금속으로는 구리 또는 은이 주로 사용된다. 금속 증착법의 경우에도 증착된 금속의 두께가 0.3 ㎛ 이하로 은 인쇄 방법에 의한 두께보다 매우 얇아 구리나 은이 공기 중에서 산화가 되는 문제가 있다. 이에 이를 개선하기 위하여 합금이나 코팅 처리가 시도되어 왔다.
일본특허공개공보 제2004-2929호에는 은을 주성분으로 포함하며 Ti, Zr, Pd 등의 원소를 함유할 수 있는 은 합금이 개시되어 있다. 상기 문헌에 개시된 은 합금은 스퍼터링 타겟에 사용되어 반사형 LCD용 반사판 또는 반사 배전 전극 제조에 사용될 수 있다. 그러나 상기 문헌에는 은 합금의 터치패널용으로의 사용은 개시되어 있지 않다. 또한, 상기 합금에는 Nd가 포함되어 있지 않다.
한국등록특허공보 제908101호에는 금속코팅층으로서 Cu 또는 Al를 함유하는 터치패널 및 그 제조방법이 기재되어 있다. 그 밖에 터치패널용 패드로는 패턴 형성을 위하여 Cu, Ag, Al이, 습기와 염으로부터의 보호를 위하여 Ni/Cr, Ni/Cu, Mo이 사용되어 왔다. 그러나 종래에 사용되던 Cu와 Ni/Cr, Ag과 Mo 등의 합금들은 고온 고습의 환경이나 염분과 같은 땀의 성분에 산화되거나 얼룩이 발생하여 전기적 특성이 저하되는 문제가 나타났다.
일본특허공개공보 제2004-2929호, 한국등록특허공보 제908101호
본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하여 산화안정성이 우수한 신규의 터치패널, 그 제조방법 및 이를 포함하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이러한 터치패널에 사용되는 Ag-Pd-Nd 합금을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 예는 투명 기재, 상기 기재상에 배치되는 투명 전도성 물질, 및 상기 투명 전도성 물질상에 배치되는 Ag-Pd-Nd 합금층을 포함하는 터치패널을 제공한다.
상기 터치패널에서 상기 Ag-Pd-Nd 합금층은, 합금 전체 100 중량%를 기준으로, Ag를 바람직하게는 97.9~99.2 중량%, 더 바람직하게는 98.45~99.05 중량% 함유하고, Pd를 바람직하게는 0.7~1.8 중량%, 더 바람직하게는 0.8~1.3 중량% 함유하고, Nd를 바람직하게는 0.1~0.3 중량%, 더 바람직하게는 0.15~0.25 중량% 함유한다.
상기 터치패널에서, 상기 투명 기재는 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리페닐렌설파이드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리카보네이트 및 유리로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이 중 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)가 더 바람직하다.
상기 터치패널에서, 상기 투명 전도성 물질은 바람직하게는 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), PEDOT(폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 탄소나노튜브(CNT) 및 은나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이 중 인듐주석산화물(ITO)이 더 바람직하다.
상기 터치패널에서, 상기 Ag-Pd-Nd 합금층은 바람직하게는 증착 또는 스퍼터링에 의하여 상기 투명 전도성 물질 위에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 예는 또한 투명 필름 또는 유리로 이루어지는 투명 기재를 준비하는 단계, 상기 투명 기재상에 투명 전도성 물질을 적층하는 단계, 상기 투명 전도성 물질 위에 스퍼터링에 의하여 Ag-Pd-Nd 합금층을 형성하는 단계를 포함하는 상기 터치패널의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 예는 또한 상기 터치패널을 포함하는 디스플레이를 제공한다.
본 발명의 일 예는 또한 합금 전체 100중량%를 기준으로, Ag를 97.9~99.2 중량% 함유하고, Pd를 0.7~1.8 중량% 함유하고, Nd를 0.1~0.3 중량% 함유하는 터치패널용 Ag-Pd-Nd 합금을 제공한다.
본 발명에 따른 터치패널 및 이를 포함하는 디스플레이는 전도성 투명 전극 위에 Ag-Pd-Nd 합금층을 포함하므로, 표면 특성이 우수할 뿐 아니라 산화안정성이 우수하여 장시간 사용될 수 있다.
도 1은 일반적인 터치패널 모듈의 구조를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 터치패널의 구조를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 터치패널 중 하나가 제조되는 과정을 도시한다.
도 4a는 실시예1의 샘플들 중 하나의 초기 사진(좌측)과 온도습도시험후의 사진(우측)이고, 도 4b는 비교예1의 샘플들 중 하나(온도습도시험결과 산화점이 발생한 샘플)의 초기 사진(좌측)과 온도습도시험후의 사진(우측)이다
도 5a는 Ag 99.3%, Pd 0.5%, Nd 0.2%를 함유하는 합금을 포함하는 샘플에 대하여 염수분무시험 후에 박리시험을 수행한 모습을 나타낸다.
도 5b는 Ag 99.1%, Pd 0.7%, Nd 0.2%를 함유하는 합금을 포함하는 샘플에 대하여 염수분무시험 후에 박리시험을 수행한 모습을 나타낸다.
도 5c는 Ag 98.8%, Pd 1.0%, Nd 0.2%를 함유하는 합금을 포함하는 샘플에 대하여 염수분무시험 후에 박리시험을 수행한 모습을 나타낸다.
도 6a는 에칭 시험 결과 직진성이 우수한 경우를, 도 6b는 에칭시 거친 패턴이 나타나는 경우를 도시한다.
도 7은 플래킹이 발생하는 단면을 통하여 박리강도의 등급을 보여준다.
이하 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 터치패널의 구조를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 예는 투명 기재(10), 상기 기재(10)상에 배치되는 투명 전도성 물질(20), 상기 투명 전도성 물질(20)상에 배치되는 Ag-Pd-Nd 합금층(30)을 포함하는 터치패널을 제공한다.
상기 터치패널에서 상기 Ag-Pd-Nd 합금층(30)은 Ag, Pd, Nd를 포함하며, 이들만으로 이루어질 수 있다. Pd는 공기 중의 산화, 습도, 열에 강하여 내구성을 향상시킨다. Nd는 합금층의 결정 입경을 미세화하여 열에 대하여 안정화시키는데 유용하다. 또한 Nd는 표면 특성을 개선시킨다. 상기 Ag-Pd-Nd 합금(30)은, 합금 전체 100 중량%를 기준으로, Ag를 바람직하게는 97.9~99.2 중량%, 더 바람직하게는 98.45~99.05 중량% 함유하고, Pd를 바람직하게는 0.7~1.8 중량%, 더 바람직하게는 0.8~1.3 중량% 함유하고, Nd를 바람직하게는 0.1~0.3 중량%, 더 바람직하게는 0.15~0.25 중량% 함유한다.
상기 터치패널에서, 상기 투명 기재(10)는 투명 필름 또는 유리로 이루어지며, 그 위에 투명 전도성 물질(20)이 배치된다. 상기 투명 기재(10)는 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리페닐렌설파이드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리카보네이트 및 유리로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이 중 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)가 더 바람직하다. 특히, 저항막 방식 패널의 경우 유리 또는 PET 필름을, 정전용량 방식 패널의 경우 PET 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 터치패널에서, 상기 투명 전도성 물질(20)은 상기 투명 기재(10)상에 배치되며, 이 투명 전도성 물질(20) 위에 Ag-Pd-Nd 합금층(30)이 배치된다. 상기 투명 전도성 물질(20)은 바람직하게는 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), PEDOT(폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)), 탄소나노튜브(CNT) 및 은나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이 중 인듐주석산화물(ITO)이 더 바람직하다.
인듐주석산화물(ITO) 필름은 베이스필름에 산화인듐(In2O5)+산화주석(SnO2) 복합물질을 수십nm로 박막 증착한 필름으로 광학적 투명성과 전기적 전도성, 전극 가공성을 갖고 있어 터치스크린, EL 백라이트, 전자파보호막, 태양전지 등에 활용되고 있다.
상기 투명 전도성 물질과 Ag-Pd-Nd 합금층은 밀착력이 우수할 수도 있고 우수하지 않을 수도 있다. 예를 들면 비결정 상태의 투명 전도성 물질 상에 Ag-Pd-Nd 합금층이 존재하면 양자간의 밀착력이 우수하지만 결정 상태의 투명 전도성 물질 상에 Ag-Pd-Nd 합금층이 존재하면 결정화 정도에 따라 밀착력이 우수하지 않을 수도 있다.
이러한 경우 투명 전도성 물질과 Ag-Pd-Nd 합금 코칭층간의 밀착력을 향상시키기 위하여 상기 투명 전도성 물질과 Ag-Pd-Nd 합금층 사이에는 Mo, Ag, Ni, Cu, Ti, 및 Cr로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속으로 형성된 금속층이 추가로 포함될 수 있다. 여기서 금속층은 바람직하게는 Mo, Mo-Ag 합금, Ni-Cu-Ti 합금 또는 Ni-Cr 합금으로 형성된 층이다. Mg-Ag 합금층은 바람직하게는 Mo 50 내지 70중량%, Ag 30 내지 50 중량%를 함유하고, Ni-Cr 합금층은 바람직하게는 Ni 92중량% 내지 95중량%, Cr 5 내지 8중량%를 함유한다.
금속층이 Mo 층, Ni-Cr 합금층인 경우 각각의 두께는 1 내지 30nm 인 것이 바람직하고, 3 내지 10nm인 것이 더 바람직하며, 금속층이 Mo-Ag 합금층, Ni-Cu-Ti 합금층인 경우 각각의 두께는 10 내지 50nm인 것이 바람직하다.
또한 상기 투명 전도성 물질과 Ag-Pd-Nd 합금층 사이에는 Mo, Ag, Ni, Cu, Ti, 및 Cr로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종의 금속층; 상기 금속층 상에 적층된 Mo, Ag, Ni, Cu, Ti, 및 Cr로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2종 이상의 금속합금층이 추가로 포함될 수 있다. 여기서, 적층은 스퍼터링과 같은 통상적인 방법에 의하여 수행될 수 있다. 바람직하게는 금속층으로서 Mo가, 금속합금층으로서 Mo-Ag 또는 Ni-Cu-Ti 합금이 사용될 수 있다. Mg-Ag 합금층은 바람직하게는 Mo 50 내지 70중량%, Ag 30 내지 50 중량%를 함유한다. 금속층이 Mo 층이거나, 금속합금층이 Ni-Cr 합금층인 경우 그 두께는 1 내지 30nm 인 것이 바람직하고, 3 내지 10nm인 것이 더 바람직하며, 금속합금층이 Mo-Ag 합금층이거나, Ni-Cu-Ti 합금층인 경우 그 두께는 10 내지 50nm인 것이 바람직하다.
상기 터치패널에서, 상기 Ag-Pd-Nd 합금층(30)은 바람직하게는 증착 또는 스퍼터링에 의하여 상기 투명 전도성 물질(20) 위에 형성될 수 있다. 금속 코팅층(30)의 형성을 위해서는 당업계에 알려진 다양한 방법을 사용할 수 있는데 얇은 두께로 코팅하기 위하여 증착 또는 스퍼터링을 하는 것이 바람직하다. 도 3에는 본 발명에 따른 터치패널에서 스퍼터링에 의하여 투명 전도성 물질(20) 위에 Ag-Pd-Nd 합금층(30)이 형성되는 과정이 도시되어 있다.
상기 터치패널에서, 투명 기재층(10)은 식각시 제조 용이성, 단차의 최소화를 위하여 투명 필름의 경우 10~1000 ㎛, 유리의 경우 100~300 ㎛로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 투명기재(10)의 두께가 상기 범위인 경우 내구성을 확보할 수 있다.
터치 패널이 낮은 저항을 가지며 에칭 단계에서 문제가 없으면서도 우수한 투명성을 갖기 위해서는 상기 투명 전도성 물질 코팅층(20)은 0.005 내지 0.1㎛로 이루어지는 것이 바람직하다.
터치 패널이 낮은 저항을 가지며 제조시 우수한 생산성을 갖기 위해서는 상기 합금층(30)은 0.01 내지 1㎛의 두께로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 합금층(30)과 투명 전도성 물질 코팅층(20)의 두께가 상기와 같은 경우 식각 공정이 용이하게 수행될 수 있어 공정시간이 단축될 수 있다.
본 발명의 일 예는 또한 투명 필름 또는 유리로 이루어지는 투명 기재(10)를 준비하는 단계, 상기 투명 기재(10)상에 투명 전도성 물질(20)을 적층하는 단계, 상기 투명 전도성 물질(20) 위에 스퍼터링에 의하여 Ag-Pd-Nd 합금층(30)을 형성하는 단계를 포함하는 상기 터치패널의 제조방법을 제공한다.
은 페이스트를 사용하던 종래의 터치패널의 경우 투명 기재 위에 투명 전도성 물질을 적층한 후 투명 전도성 물질의 열처리, 투명 전도성 물질층에 대한 패턴 형성을 위한 PR 도포, 노광, 현상, 식각, 스트립 등을 포함하는 포토리소그래피 공정, 상기 투명 전도성 물질 패턴이 형성된 상면에 은 페이스트 패턴을 형성하기 위해 기준을 잡기 위한 가이드가공, 가공된 가이드를 기준으로 은 페이스트 프린팅 및 상기 은 페이스트 경화를 위한 고온 경화 공정 등의 과정을 통하여 하부패널을 완성한 다음 이를 기타의 적층 레이어들과 결합하여 터치패널을 제조하였다. 상기 터치패널에서는 투명 전도성 물질층(20) 위에 이미 금속 코팅층(30)이 형성되어 있으므로 은 페이스트를 사용하는 경우에 진행되었던 가이드 가공, 은 페이스트를 경화하는 경화공정 등이 필요하지 않다.
도 3에는 본 발명의 일 예에 따른 터치패널을 제조되는 과정이 도시되어 있다. 먼저 투명 기재(10) 위에 투명 전도성 물질로서 ITO(20)를 적층한다. 이 ITO(20) 위에 스퍼터링에 의하여 Ag-Pd-Nd 합금(30)을 형성한 다음, ITO(20)와 합금(30)을 패턴화 한다. 동일한 방식으로 투명 기재(10) 위에 ITO(20), Ag-Pd-Nd 합금(30)을 형성한 후 패턴화하여 또 다른 적층구조물을 형성한다. 두 개의 적층구조물을 광학성 투명 접착제(40)를 이용하여 접착하면 패턴이 형성된 터치패널 어셈블리가 형성된다.
패턴의 형성 방법으로는 포토리소그래피 공정 등 당업계에 알려진 통상의 방법이 사용될 수 있다.
상기 터치패널은 정전용량 방식, 저항막 방식에 모두 사용될 수 있다. 이 경우 패턴이 형성된 패드의 상면에 접착제층과 절연체로 이루어진 유전체층을 결합하거나, 패턴이 형성된 패드의 상면에 패턴이 형성된 다른 패드를 뒤집어 서로 상하로 이격하여 결합하는 단계를 수행한다.
구체적으로 정전용량 방식의 경우 상기 패턴이 형성된 패드의 상면에 접착제층과 절연체로 이루어진 절연체층을 결합하여 형성될 수 있다. 이러한 정전용량 방식 터치패널의 경우 투명 필름 또는 유리로 이루어지는 투명 기재(10), 상기 기재(10)상에 투명 전도성 물질(20), 상기 투명 전도성 물질(20)상에 Ag-Pd-Nd 합금층(30)이 구비된 패드 외에 이 패드의 상면에 결합하는 접착제층, 이 접착제층의 상면에 결합하는 절연체로 이루어진 유전체층을 포함하여 구성될 수 있다.
저항막 방식의 경우 상기 패턴이 형성된 패드의 상면에 상기 패턴이 형성된 다른 패드를 뒤집어 서로 상하로 이격하여 결합하는 단계를 수행하여 제조될 수 있다. 상기 마주 보는 패턴이 형성된 2개의 패드의 이격은 분리 필름층을 가장자리에 구비하여 구성할 수도 있고 이격공간에 일정한 간격으로 스페이서를 배치하여 구성할 수도 있다. 저항막 방식 터치 패널의 경우 투명 필름 또는 유리로 이루어지는 투명 기재(10), 상기 기재(10)상에 투명 전도성 물질(20), 상기 투명 전도성 물질(20)상에 Ag-Pd-Nd 합금층(30)이 구비된 하면패드 외에 이 패드의 상면에 결합하는 스페이서 또는 상면 가장자리에 결합하는 분리 필름층, 상기 스페이서 또는 분리 필름층의 상면에 결합하고, 투명기재(10), 상기 투명기재(10)의 하면에 투명 전도성 물질 코팅층(20), 상기 투명 전도성 물질 코팅층(20) 하면에 Ag-Pd-Nd 합금층(30)으로 이루어져 상기 하면 패드와 상하대칭되는 적층구조를 가지는 상면패드를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 예는 또한 상기 터치패널을 포함하는 디스플레이를 제공한다. 도 1에 도시된 바와 같이 터치패널의 패드 하부에 LCD(50) 등의 디스플레이 장치를 구비함으로써 터치패널 방식의 디스플레이로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 예는 또한 합금 전체 100중량%를 기준으로, Ag를 97.9~99.2 중량% 함유하고, Pd를 0.7~1.8 중량% 함유하고, Nd를 0.1~0.3 중량% 함유하는 터치패널용 Ag-Pd-Nd 합금을 제공한다. 상기 Ag-Pd-Nd 합금은, 합금 전체 100 중량%를 기준으로, Ag를 바람직하게는 98.45~99.05 중량% 함유하고, Pd를 바람직하게는 0.8~1.3 중량% 함유하고, Nd를 바람직하게는 0.15~0.25 중량% 함유한다.
이하에서 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
<실시예1>
결정화된 ITO 필름(PET 기반 ITO 필름) 위에 두께가 0.15㎛인 Ag-Pd-Nd 합금을 스퍼터링하여 크기가 100 X 100 mm인 동일한 샘플을 4개 (샘플1 내지 4) 제조하였다. 또한, 결정화된 ITO 필름(PET 기반 ITO 필름) 위에 두께가 0.1㎛인 Ag-Pd-Nd 합금을 스퍼터링하여 크기가 100 X 100 mm인 동일한 샘플을 4개 (샘플5 내지 8)제조하였다. 사용된 합금에서 Ag, Pd, Nd의 함량은 각각 98.8 중량%, 1.0 중량%, 0.2 중량%이었다. 샘플1-8의 각 층의 구성은 하기 표1에 나타낸 바와 같다.
층의 종류 샘플1~4 샘플5~8
합금 코팅층 두께 0.15㎛의 Ag-Pd-Nd 합금 두께 0.1㎛의 Ag-Pd-Nd 합금
투명 전도성 물질층 ITO 필름 ITO 필름
투명 기재층 PET PET
<비교예1>
하기 표2와 같이 5㎛ 두께의 PET 위에 Ni/Cr 10 nm를, Ni/Cr 위에 Cu 8㎛를, Cu 위에 Ni/Cr 30 nm를 형성하여 크기가 100 X 100 mm인 동일한 샘플을 6개(비교샘플1~6) 제조하였다. 여기서 PET 위의 Ni/Cr은 PET에 대한 Cu의 밀착력이 우수하지 않아 이를 보강하기 위한 것이고, Cu 위의 Ni/Cr은 외부 환경에 대하여 보호하기 위한 것이다.
층의 종류 비교샘플1~6
금속 또는 합금층 30 nm Ni/Cr
8㎛ Cu
10nm Ni/Cr
투명 기재층 5 mm PET
실시예1의 샘플1 내지 8과 비교예1의 비교샘플1 내지 6에 대하여 온도습도시험, 염수분무시험 등의 스트레스 시험을 실시하였다.
<시험예1 온도습도 시험>
ESPEC, PR-2SP를 이용하여 실시예1의 샘플1 내지 4와 비교예1의 비교샘플1 내지 6에 대하여 각각 다음과 같이 온도습도시험을 수행하였다.
- IEC749, Semiconductor Device mechanical and Climatic Test Method
- JIS C 7021, Type Designation System for Discrete Semiconductor Device
샘플1 내지 4에 대하여 각각 온도습도시험을 2회 수행하였다.
맨 처음에는 샘플1 내지 4를 85℃, 85%의 상대습도 하에서 120 시간 동안 유지시킨 후 24시간 동안 실온에서 방치한 다음 부식여부를 관찰하였다.
다음에는 샘플1 내지 4를 85℃, 85%의 상대습도 하에서 192 시간 동안 유지시켰다는 점을 제외하고는 처음과 동일하게 시험을 수행한 후 부식여부를 관찰하였다.
비교예1의 비교샘플1 내지 6에 대하여 85℃, 85%의 상대습도 하에서 144시간 동안 유지시킨 후 24 시간 동안 실온에서 방치한 후 부식여부를 관찰하였다.
그 결과를 하기 표3에 나타내었다.
산화점 발견 여부
제1회 실시예1의 샘플1 없음
실시예1의 샘플2 없음
실시예1의 샘플3 없음
실시예1의 샘플4 없음
제2회 실시예1의 샘플1 없음
실시예1의 샘플2 없음
실시예1의 샘플3 없음
실시예1의 샘플4 없음
비교예1의 비교샘플1 없음
비교예1의 비교샘플2 있음
비교예1의 비교샘플3 없음
비교예1의 비교샘플4 없음
비교예1의 비교샘플5 없음
비교예1의 비교샘플6 없음
상기와 같이 실시예1의 샘플1~4는 두 차례의 실험에서 모두 산화점이 발생되지 않아 부식이 전혀 일어나지 않은 것을 알 수 있는 반면 비교예1의 비교샘플2는 산화점이 발생되어 부식이 일어났음을 알 수 있다.
도 4a는 실시예1의 샘플1의 초기 사진(좌측)과 온도습도시험후의 사진(우측)이고, 도 4b는 비교예1의 비교샘플2(온도습도시험결과 산화점이 발생한 샘플)의 초기 사진(좌측)과 온도습도시험후의 사진(우측)이다.
도 4a, 4b를 보면 실시예1의 샘플1과 비교예1의 비교샘플2 모두 초기에는 깨끗한 형태를 나타내었다. 온도습도시험 후에는 실시예1의 샘플1은 얼룩이 약간 발생되기는 하였으나 비교적 깨끗한 형태를 유지한 반면(도4a의 우측), 비교예1의 비교샘플2에는 산화점이 발생한 것을 확인할 수 있다(도4b의 우측).
<시험예2- 표면저항시험>
실시예1의 샘플1~4와 비교예1의 비교샘플1~6에 대하여 4 프로브 테스터를 이용하여 TD 방향으로 10mm 간격으로 여섯 개의 지점에서 표면 저항을 측정하였다. 상기 표면 저항값을 초기 및 온도습도시험 후에 측정하여 그 결과의 평균값을 하기 표4에 나타내었다.
초기저항값 120시간 경과후 144시간 경과후 192시간 경과후
실시예1의 샘플1~4 0.21±0.01Ω 0.19±0.01Ω 0.19±0.01Ω
비교예1의
비교샘플 1~6		 6.1mΩ 8.5mΩ
상기와 같이 실시예1의 샘플들은 일정시간이 경과한 후에도 저항값이 크게 저하되지 않은 반면, 비교예1의 비교샘플들은 저항값이 크게 높아지는 것으로 관찰되었다.
<시험예3- 염수분무 시험>
(1) 실시예1의 샘플5, 6에 대하여 KS D9502 방법에 의하여 염수분무 시험을 수행하였다. 샘플5, 6에 대하여 염수분무 시간을 24시간, 48시간, 72시간으로 늘려가면서 시험을 수행하였다.
시험에 사용된 염수의 NaCl 농도는 5±1%이고 온도는 35±2℃이었다. 실시예1의 샘플5, 6에 대하여 각각 24시간, 48시간, 72시간 동안 염수를 분무한 후 상온의 흐르는 물에 7분 동안 부드러운 솔로 세정한 다음 1시간 동안 건조한 후 부식 발생 여부를 관찰하였다.
(2) 비교예1의 비교샘플1~6에 대하여 동일한 방법으로 염수분무 시험을 수행한 후 부식 발생 여부를 관찰하였다.
(3) 또한 각각 48시간, 72시간 동안 염수를 분무하였고, 부드러운 솔로 세정하는 과정이 생략되었다는 점을 제외하고는 (1)에서와 동일한 방법으로 실시예1의 샘플7, 8에 대하여 염수분무 시험을 수행한 후 부식 발생 여부를 관찰하였다.
상기 (1), (2), (3)의 시험 결과를 하기 표5에 나타내었다.
염수분무시간 세정방법 부식발생여부
실시예1의 샘플5 24시간 솔을 이용하여 세정함 없음
48시간 솔을 이용하여 세정함 없음
72시간 솔을 이용하여 세정함 없음
실시예1의 샘플6 24시간 솔을 이용하여 세정함 없음
48시간 솔을 이용하여 세정함 없음
72시간 솔을 이용하여 세정함 없음
실시예1의 샘플7 48시간 흐르는 물에 세정 없음
72시간 흐르는 물에 세정 없음
실시예1의 샘플8 48시간 흐르는 물에 세정 없음
72시간 흐르는 물에 세정 없음
비교예1의 비교샘플1 24시간 솔을 이용하여 세정함 발생
48시간 솔을 이용하여 세정함 발생
비교예1의 비교샘플2 24시간 솔을 이용하여 세정함 발생
48시간 솔을 이용하여 세정함 발생
상기 표5에서 보듯이 실시예1의 샘플5~8에서는 24시간, 48시간, 72시간 염수분무 시험을 한 경우 세정방법에 상관없이 부식이 전혀 발생되지 않은 반면, 비교예1의 비교샘플1~2에서는 24시간, 48시간 시험을 한 경우 모두 부식이 관찰되었다.
<시험예4- 박리 시험>
하기 표6와 같은 합금 성분을 갖는 것을 제외하고는 실시예1의 샘플1과 동일한 구조를 갖는 샘플9~10과 실시예1의 샘플1에 대하여 염수분무 시험 후 3M 600 (아크릴) 테이프를 이용하여 IPC-TM-650 2.4.1.6 Grid Test 방법에 따라 박리 시험을 수행하였다.
Ag Pd Nd
샘플9 99.3% 0.5% 0.2%
샘플10 99.1% 0.7% 0.2%
샘플1 98.8% 1.0% 0.2%
시험 결과를 도 5a ~ 도 5c에 나타내었다. 도 5c에서 보듯이 샘플1은 잘 박리되지 않아 밀착성이 가장 우수한 것으로 나타났으며 샘플10, 샘플9의 순으로 밀착성이 우수한 것으로 나타났다.
<실시예 2>
결정화된 ITO 필름 위에 Mo를 스퍼터링하여 금속층을 형성한 후, 이 금속층 위에 Ag-Pd-Nd 합금을 스퍼터링하여 샘플11을 제조하였다. 샘플11에서 Mo 금속층의 두께는 10nm 이었다. Ag-Pd-Nd 합금층의 두께는 100nm 이었고, Ag, Pd, Nd의 함량은 각각 98.8 중량%, 1.0 중량%, 0.2 중량% 이었다.
<실시예 3>
결정화된 ITO 필름 위에 Mo-Ag 합금을 스퍼터링하여 금속층을 형성한 후, 이 금속층 위에 Ag-Pd-Nd 합금을 스퍼터링하여 샘플12를 제조하였다. Mo-Ag 합금층의 두께는 30nm이었고, Mo, Ag의 함량은 각각 60 중량%, 40 중량% 이었다. Ag-Pd-Nd 합금층의 두께는 100nm이었고, Ag, Pd, Nd의 함량은 각각 98.8 중량%, 1.0 중량%, 0.2 중량%이었다
<실시예 4>
결정화된 ITO 필름 위에 Mo를 스퍼터링하여 금속층을 형성하고 이 위에 M0-Ag의 합금층을 형성한 후, 이 합금층 위에 Ag-Pd-Nd 합금을 스퍼터링하여 샘플13을 제조하였다. Mo 금속층의 두께는 10nm 이었다. Mo-Ag 합금층의 두께는 30nm 이었고, Mo, Ag의 함량은 각각 60 중량%, 40 중량% 이었다. Ag-Pd-Nd 합금층의 두께는 100nm이었고, Ag, Pd, Nd의 함량은 각각 98.8 중량%, 1.0 중량%, 0.2 중량%이었다
<실시예 5>
결정화된 ITO 필름 위에 Mo를 스퍼터링하여 금속층을 형성하고 이 위에 Ni-Cu-Ti의 합금층을 형성한 후, 이 합금층 위에 Ag-Pd-Nd 합금을 스퍼터링하여 샘플14를 제조하였다. Mo 금속층의 두께는 10nm 이었다. Ni-Cu-Ti 합금층의 두께는 30nm이었고 Ni, Cu, Ti의 함량은 각각 60 중량%, 39.7 중량%, 0.3 중량% 이었다. Ag-Pd-Nd 합금의 두께는 100nm이었고, Ag, Pd, Nd의 함량은 각각 98.8 중량%, 1.0 중량%, 0.2 중량% 이었다
<실시예 6>
결정화된 ITO 필름 위에 Ni-Cu-Ti 합금을 스퍼터링하여 합금층을 형성한 후, 이 합금층 위에 Ag-Pd-Nd 합금을 스퍼터링하여 샘플15를 제조하였다. Ni-Cu-Ti 합금의 두께는 30nm이었고, Ni, Cu, Ti의 함량은 각각 60 중량%, 39.7 중량%, 0.3 중량% 이었다. Ag-Pd-Nd 합금의 두께는 100nm이었고, Ag, Pd, Nd의 함량은 각각 98.8 중량%, 1.0 중량%, 0.2 중량%이었다
<실시예 7>
결정화된 ITO 필름 위에 Ni-Cr 합금을 스퍼터링하여 합금층을 형성한 후, 이 합금층 위에 Ag-Pd-Nd 합금을 스퍼터링하여 샘플16을 제조하였다. Ni-Cr 합금의 두께는 10nm이었고 Ni, Cr의 함량은 각각 95 중량%, 5 중량% 이었다. Ag-Pd-Nd 합금의 두께는 100nm이었고, Ag, Pd, Nd의 함량은 각각 98.8 중량%, 1.0 중량%, 0.2 중량%이었다
하기 표 7은 실시예 1의 샘플1, 실시예 2 내지 7의 샘플11~16의 구성을 나타낸다.
샘플1 샘플11 샘플12 샘플13 샘플14 샘플15 샘플16
APD O O O O O O O
Mo-Ag 합금 X X O O X X X
Ni-Cu-Ti 합금 X X X X O O X
Ni-Cr 합금 X X X X X X O
Mo X O X O O X X
ITO O O O O O O O
<시험예 5>
실시예 1 내지 7의 샘플들에 대하여 에칭시험, 박리시험을 수행하였다. 구체적인 시험방법 및 평가방법은 다음과 같다.
에칭시험
(1) 먼저 65% 염기의 HNO3 부식용액을 제조한 다음, 기판을 10 x 100mm 크기의 작은 조각으로 절단한 후 이를 상기 부식용액에 90초 동안 담궜다.
(2) 부식용액에서 샘플을 꺼낸 다음 즉시 탈이온수로 1분 동안 샘플을 헹구어 냈다.
(3) 샘플 표면에 APD 또는 중간층 잔사물이 있는지를 눈으로 확인하였다.
(4) 4 프로브 표면저항 측정기(4 probe sheet resistance meter)를 이용하여 샘플의 시트 저항을 측정하였다.
(5) 측정 결과 에칭 후에는 오직 ITO층만이 기판에 존재하는 것으로 나타났다. 이는 ITO층의 손상 없이 APD 합금과 기타 중간 금속층(또는 금속합금층)이 에칭될 수 있다는 것을 의미하며 따라서 HNO3 용액에서 ITO층의 부식 방지 성능은 성공적으로 유지되었다.
(6) 일반적으로 기판은 HNO3 에칭 시험을 성공적으로 통과할 수 있다.
에칭시 도 6a에 도시된 바와 같이 직진성이 우수한 경우는 '우수'로, 도 6b에 도시된 바와 같이 돌기 또는 mouse bite 형상의 거친 부분이 존재하면 '거침'으로 나타내었다.
박리시험
3M 600 (아크릴레이트) 테이프를 이용하여 IPC-TM-650 2.4.1.6 Grid Test 방법에 따라 박리시험을 수행하였다. 박리강도의 기준은 다음과 같다.
5등급: 라인 패턴의 모서리가 거의 깨끗함 - 격자의 사각형이 발견되지 않음
4등급: 격자의 교차점에서 코팅(금속 코팅층(스퍼터링층))이 약간 벗겨짐 - 격자의 5% 미만
3등급: 격자의 모서리를 따라 그리고 교차점에서 코팅(금속 코팅층(스퍼터링층))이 약간 벗겨짐 - 격자의 5 내지 15%
2등급: 사각형의 일부에, 모서리를 따라 코팅(금속 코팅층(스퍼터링층))이 벗겨져 나감 - 격자의 15% 내지 35%
1등급: 긴 리본에서 라인 패턴의 모서리를 따라 코팅(금속 코팅층(스퍼터링층))이 벗겨져 나감 - 격자의 35% 내지 65%
0등급: 격자모양이 65%를 초과하여 발견됨
각 등급에 따른 플래킹이 발생하는 단면은 도 7에 나타나 있다.
하기 표 8에는 10 x 100mm 크기의 실시예 1 내지 실시예 4의 샘플들에 대하여 에칭, 에칭후 잔류물을 조사한 결과를 나타내었다.
에칭 에칭후 잔류물(90초)
실시예1의 샘플1 우수 없음
실시예2의 샘플11 우수 없음
실시예3의 샘플12 우수 없음
실시예4의 샘플13 우수 -
* 완전 경화(crystallization)되어 금속 층 성막이 힘든 ITO상에 성막시 결과
하기 표 9에는 실시예 5 내지 실시예 7의 샘플들에 대하여 박리강도, 에칭후 잔류물을 조사한 결과를 나타내었다.
박리강도 에칭후 잔류물(90초)
실시예5의 샘플14 5등급 없음
실시예6의 샘플15 5등급 없음
실시예7의 샘플16 5등급 있음
* 완전 경화(crystallization)되어 금속 층 성막이 힘든 ITO상에 성막시 결과
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것이 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 통상의 기술자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.
10: 투명기재
10a: PET
10b: 유리
20: 투명 전도성 물질
30: Ag-Pd-Nd 합금층
40: 광학용 투명 접착제
50: LCD 패널

Claims (14)

  1. 투명 기재,
    상기 기재상에 배치되는 투명 전도성 물질,
    상기 투명 전도성 물질상에 배치되는 Ag-Pd-Nd 합금층
    을 포함하는 터치패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전도성 물질과 Ag-Pd-Nd 합금층 사이에
    Mo, Ag, Ni, Cu, Ti, 및 Cr로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속으로 형성된 금속층을 추가로 포함하는 터치패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속층이 Mo, Mo-Ag 합금, Ni-Cu-Ti 합금 또는 Ni-Cr 합금으로 형성된 것인 터치패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전도성 물질과 Ag-Pd-Nd 합금층 사이에
    Mo, Ag, Ni, Cu, Ti, 및 Cr로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종의 금속층 및
    상기 금속층 상에 적층된, Mo, Ag, Ni, Cu, Ti, 및 Cr로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2종 이상의 금속합금층
    을 추가로 포함하는 터치패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 Ag-Pd-Nd 합금층은, 합금 전체 100 중량%를 기준으로,
    Ag를 97.9~99.2 중량% 함유하고,
    Pd를 0.7~1.8 중량% 함유하고,
    Nd를 0.1~0.3 중량% 함유하는
    터치패널.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 Ag-Pd-Nd 합금층은, 합금 전체 100 중량%를 기준으로,
    Ag를 98.45~99.05 중량% 함유하고,
    Pd를 0.8~1.3 중량% 함유하고,
    Nd를 0.15~0.25 중량% 함유하는
    터치패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기재가 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리페닐렌설파이드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리카보네이트 및 유리로 이루어진 군으로부터 선택되는 터치패널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 투명 기재가 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)인 터치패널.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전도성 물질이 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), PEDOT(폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 탄소나노튜브(CNT) 및 은나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택되는 터치패널.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전도성 물질이 인듐주석산화물(ITO)인 터치패널.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 Ag-Pd-Nd 합금층이 증착 또는 스퍼터링에 의하여 상기 투명 전도성 물질 위에 형성되는 터치패널.
  12. 투명 필름 또는 유리로 이루어지는 투명 기재를 준비하는 단계,
    상기 투명 기재상에 투명 전도성 물질을 적층하는 단계,
    상기 투명 전도성 물질 위에 스퍼터링에 의하여 Ag-Pd-Nd 합금층을 형성하는 단계
    을 포함하는 제1항의 터치패널의 제조방법.
  13. 제1항의 터치패널을 포함하는 디스플레이.
  14. 합금 전체 100중량%를 기준으로,
    Ag를 97.9~99.2 중량% 함유하고,
    Pd를 0.7~1.8 중량% 함유하고,
    Nd를 0.1~0.3 중량% 함유하는
    터치패널용 Ag-Pd-Nd 합금.
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