레이저 직접 패터닝을 이용한 메탈 메쉬 타입 터치 스크린 패널 개발

Abstract

본 연구의 목적은 현재 가장 많이 사용되고 있는 투명전극인 ITO를 대체하고, 이를 터 치스크린 패널에 적용하여 충분히 산업계에 적용 가능성을 보기 위함이다. 터치스크린, 디스플레 이 장치에 들어가는 투명전극인 ITO는 값비싸며, 희귀 금속이기 때문에 이를 대체하기 위한 연 구가 활발하다. ITO를 대체하기 위해서 탄소나노튜브, 그래프, 은나노 와이어 등 많은 대체 물질 들이 있지만 이들은 광학적 특성 대비 전기적 특성을 만족시키지 못하는 단점이 있다. 또한 이러 한 재료들은 제작 고가의 제작 공정을 필요로 하게 된다. 따라서 본 연구에서는 ITO를 대체할 수 있는 메탈 메쉬 구조의 투명전극 구조를 제안하고자 한다. 제안된 메탈 메쉬의 투명전극은 이 론적으로 투과도 및 면저항을 예측할 수 있다. 이론적으로 설계한 메탈 메쉬는 은 유기금속화합 물 잉크와 레이저 직접 패터닝 공정을 이용하여 구현이 가능하다. 은 유기금속 화합물 잉크에 예 비 가열을 해주게 되면 2~3nm의 나노입자가 생성이 되게 된다. 나노 입자가 생성된 시편에 흡수 율이 낮은 레이저를 국소적으로 조사하였을 시, 즉 레이저 직접 패터닝 공정을 진행하였을 시에 는 잔류 유기물의 증발과, 은 나노 입자의 소결이 진행되어 미세 선폭의 형성이 가능하다. 이를 이용하여 제조된 메탈 메쉬 기반 투명 전극은 300μm 피치 기준으로 하였을 때 95%의 고투과도, 20Ω/sq 의 낮은 면저항 값을 가진다. 마지막으로는 친환경 공정, 네로 베젤, 우수한 광특성 및 전 기적 특성을 만족할 수 있도록 레이저 직접 패터닝 공정을 제안하여 3인치 기반에 단일층 구조 로 메탈 메쉬 기반의 투명전극을 사용하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널을 설계 및 구현을 하였다. 최종적으로 제작된 터치스크린 패널의 투명전극부는 선폭 5μm, 피치 500μm로 설계를 하 였으며 베젤부는 선폭 10μm, 피치 100μm로 설계를 하여 제작을 하였다. 이에 97%의 높은 광학 적 투과도와, 30Ω/sq의 뛰어난 전기적 특성을 가지는 터치 스크린 패널을 제작 할 수 있었다. 또 한 소프트웨어와 연동하여 선형성 및 그리기 테스트를 해 본 결과 충분히 양품의 범위에 들 수 있을 정도의 품질을 가지는 것을 확인을 할 수 있었다.