KR20150069971A - 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우 및 이의 제조방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 나노 임프린팅 메탈메쉬 공법으로 만들어진 전극패턴이 윈도우에 일체로 형성되어져 있는 터치 윈도우 패널에 관한 것으로, 좀더 자세히 설명하면 일정한 두께와 너비를 가지고 있으며 데코 필름이 라미레이트되어 있는 투명 윈도우와, 상기 투명 윈도우의 베젤영역에 복수 개의 배선 전극이 형성되어 있는 백 매트리스와, 상기 투명 윈도우와의 액티브 영역에 베젤영역에 형성되어 있는 백 매트리스와의 단차를 조절하기 위하여 코팅되어 있는 언더 코팅층과, 상기 언더 코팅층 및 배선 전극 위로 도포되어 있는 UV resin 또는 열 경화성 수지가 일정한 두께로 형성되어 있는 수지층과, 상기 수지층 위로 미세 패턴이 형성되어 있는 스탬프가 찍혀지고, 경화후 스탬프를 분리하였을 때 내측에 미세 패턴에 대응하는 패턴이 내입되게 형성되어 있는 음각 패턴과, 상기 수지층 위로 전극물질이 도포되고, 닥터 블레이드로 음각 패턴 안쪽에 매립되어진 상태로 경화되었을 때 형성된 전극패턴과, 상기 수지층을 관통하여 전극패턴과 백 매트리스를 연결하는 커텍트 홀을 포함하여 이루어짐으로써, 사이즈의 한계를 극복하면서 시인성이 향상되고 얇고 가벼운 터치 윈도우에 관한 것이다.

Description

인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우 및 이의 제조방법.{A Touch Window that is based on intergrated NIP method,its method}

본 발명은 나노 임프린팅 메탈메쉬 공법으로 만들어진 전극패턴이 윈도우에 일체로 형성되어져 있는 터치 윈도우 패널에 관한 것으로, 좀더 자세히 설명하면 사이즈의 한계를 극복하면서 시인성이 향상되고 얇고 가벼운 터치 윈도우 패널에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 복잡한 터치 패널의 제작공법을 NIP공정을 통해 단순화하고 더 나아가 선 폭을 나노선 크기로 조절함으로써, 미세하고 높이 조절이 가능한 전극 패턴을 형성할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 터치 패널은 투명 기판위에 ITO패턴이 형성되어 있는 터치부와, 상기 터치부를 중심으로 테두리에 형성되어 있는 복수 개의 배선 전극과, 상기 배선 전극의 끝단에 연성보드(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)가 본딩되어 있는 태그부를 포함하여 이루어지게 된다.

참고로, 터치부는 투명 기판 위에 ITO(Indium Tin Oxide)물질을 도포하여 일정한 두께를 가지는 도전층을 형성하고, 이렇게 형성된 상기 도전층 위로 포토 레지스트를 도포하여 일정한 두께를 가지는 포토 레지스트 층을 형성한 상태에서, Soft baking 작업을 수행한 후, 상기 레지스트 층 위로 미세 패턴이 형성되어 있는 마스크를 씌워주고, 일정 시간 동안 빛을 조사하는 노광 작업을 수행한다. 그리고 이렇게 노광 작업이 완료된 투명 기판을 현상액에 침진시켜 주게 되면 상기 레지스트 층에는 마스크 패턴과 동일한 음각 패턴이 형성되게 되고, 이후 hard baking 작업을 수행한 후, 에칭액에 담가 주게 되면 포토 레지스트가 존재하는 부분을 제외한 나머지 부분이 식각되게 되면서 상기 도전층에 일정한 음각 패턴을 형성하여 주게 되는 것이다. 그리고 이후 상기 도전층 위에 남겨진 포토 리지스트를 제거함으로써, ITO패턴이 형성되어 있는 터치부를 완성하게 되는 것이다.

그러나 이러한 ITO패턴은 복잡한 과정을 거쳐 이루어지고, 특히 상기 터치 패널이 구부러지거나 눌려질 때 hard한 성질을 가지고 있는 ITO 패턴 역시 같이 구부러지거나 눌려지면서 깨지거나 혹은 손상되는 등의 문제점이 있었고, 이러한 ITO물질이 전체 제작 비용 중 25%에 해당할 만큼 고가라는 문제점이 있었다.

따라서 최근에는 이러한 문제점을 최소화하기 위하여 미래나노텍(주)에서 ITO 필름을 사용하지 않고 구리나 은을 미세하게 투명 기판에 입혀 전극을 구성하는 메탈메쉬 공법이 제시되게 되었으나,

이러한 메탈메쉬 공법은 원가가 저렴하고 저항이 낮아 대형화면에 터치를 적용하기가 용이하다는 장점이 있지만, ITO보다 광투과율이 낮고 선폭이 8㎛ 이상으로 길어지면서 가까이서 보면 전극 패턴이 희미하게 보여져 버린다는 한계점이 있었던 것이다.

즉, 투명기판 일측면에 음각패턴을 형성하고, 상기 음각패턴 안쪽에 전극물질을 충진시켜 전극 패턴을 형성하게 되는데,

이때 음각 패턴의 좌우 선 폭이 8㎛ 이상으로 길어지면서, 빛을 조사하여 주게 되면, 모서리 진 부분에서 빛이 산란하여 혹은 음영이 지면서 희미하게 전극 패턴이 보여졌던 것이다.

따라서 현재는 이러한 문제점을 은폐하기 위하여, 모니터와 눈과의 거리가 멀고 정면에서 바라보는 20 인치 이상의 디스플레이 장치에만 설치하여 사용되었던 것이다.

국내등록특허공보 등록번호:10-1337913 등록일자:2013.12.02 국내공개특허공보 공개번호:10-2011-0100034 공개일자:2011.09.09

이에 본 발명에서는 나노 임프린팅 공범으로 시인성 및 사이즈 제한이 해소된 20인치 이하의 소형 디스플레이 장치나 스마트폰에도 사용이 가능하고,

동시에 투명 윈도우 배면에 터치회로를 직접 형성하여 두께와 무게를 최소화하고 전자 기능을 가진 TSP와 디자인을 구비한 WDF을 합치는 제조 방법으로 현재 사용되는 OGS (ONE Glass Solution)을 능가하는 새로운 제품으로 개발하여 신기술로 승화하려고 한 것이다.

이를 위해 본 발명에서는 일정한 두께와 너비를 가지고 있으며 데코 필름이 라미레이트되어 있는 투명 윈도우와,

상기 투명 윈도우의 베젤영역에 복수 개의 배선 전극이 형성되어 있는 백 매트리스와,

상기 투명 윈도우와의 액티브 영역에 베젤영역에 형성되어 있는 백 매트리스와의 단차를 조절하기 위하여 코팅되어 있는 언더 코팅층과,

상기 언더 코팅층 및 배선 전극 위로 도포되어 있는 UV resin 또는 열 경화성 수지가 일정한 두께로 형성되어 있는 수지층과,

상기 수지층 위로 미세 패턴이 형성되어 있는 스탬프가 찍혀지고, 경화후 스탬프를 분리하였을 때 내측에 미세 패턴에 대응하는 패턴이 내입되게 형성되어 있는 음각 패턴과,

상기 수지층 위로 전극물질이 도포되고, 닥터 블레이드로 음각 패턴 안쪽에 매립되어진 상태로 경화되었을 때 형성된 전극패턴과,

상기 수지층을 관통하여 전극패턴과 백 매트리스를 연결하는 커텍트 홀을 포함하여 이루어지는 터치 윈도우를 특징으로 하는 것이다.

따라서 본 발명은 나노 임프린팅 공법으로 투명 윈도우 일측 PDMS 재질로 이루어진 스탬프로 2.5 ~ 3㎛ 두께의 선폭을 가지는 음각 패턴을 형성하고, 상기 음각 패턴 안쪽을 전극 물질로 충진시켜 줌에 따라, 사이즈의 한계를 극복하고 시인성이 향상된 얇고 가벼운 일체형 터치 윈도우를 서비스할 수 있게 되었다.

또한, 본 발명에서는 탄소나노튜브와 은 페이스트를 혼합한 복합소재를 혹은 그래핀과 은 페이스트를 9:1로 혼합한 전극 물질을 충진하여 주면서 암색화와 전극 패턴이 동시에 이루어지게 되었다.

즉, 본 발명에서는 흑화성 전도성 재료 ( 탄소나노튜브,그래핀, 카본 및 그라파이트등 흑화 및 암색화 재료, 그리고 전도성 금속 ( Ag, Al, Cu, Ni ) 재료와 이에 대한 혼합물 재료를 사용하여 배선 전극을 사용을 한다. 또한 상기 투명 기판은 금속 메쉬전극 및 배선 전극이 형성될 영역을 제공하는 역할을 한다. 여기서 투명 기판은 액티브 영역과 베젤 영역으로 구획되는데 액티브 영역은 , 입력 수단의 터치가 인식할수 있도록 금속 전극이 형성되는 부분으로서, 투명 기판의 중심에 구비되고 베젤 영역은 금속 전극으로 연장되는 전극배선이 형성되는 부분으로서 엑티브 영역의 테두리에 구비된다. 이때의 투명기판은 금속 메쉬전극과 전극배선이 형성될 수 있도록 화상 사용자가 인식을 할 수 있어야 한다.

도 1은 Intergrated NIP를 적용한 터치 윈도우의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 터치윈도우의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 터치윈도우의 공정도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 터치윈도우의 패턴 이미지
도 5와 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 윈도우의 TOP과 BOTTEN 이미지
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 윈도우의 순서도.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1과 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 윈도우의 모습을 보여주는 개략적으로 보여주는 단면도와 확대 단면도이고, 도 3은 나노 임프린팅 공정을 개략적으로 보여주는 공정도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 윈도우의 모습을 확대한 이미지이고 도 5와 도 6은 백 매트릭스의 모습을 보여주는 이미지이다.

도시된 바와 같이 본 발명은, 일정한 투과율을 가지고 있는 투명 윈도우(10)를 준비한 후, 상기 투명 윈도우의 일측에 데코 필름을 라미네이트하고, 상기 투명 윈도우 혹은 데코필름의 베젤영역에 불투명한 전극물질로 이루어진 복수 개의 배선 전극을 포함하는 백 매트리스(11)를 형성한다. 이때 상기 투명 윈도우와 데코필름 위쪽에는 백 매트리스와의 단차를 맞춰주기 위한 언터 코팅층(12)이 형성되어 있고, 상기 언더코팅층과 백 매트리스 위로는 UV resin 혹은 투명한 열 경화성 수지를 도포하여 균일한 높이와 두께를 가지는 수지층(13)을 형성한다. 그리고 이렇게 형성된 수지층의 일면에 미세 패턴이 형성되어 있는 스탬프(20)를 가압하여 경화시 상기 미세 패턴에 대응하는 음각패턴(15a)을 수지층에 형성하고, 상기 음각 패턴 안쪽으로 일정량 이상의 투과도와 전도도를 가지고 있는 전극 물질이 충진되어 있는 전극 패턴(15)을 형성하고, 이때 베젤 영역에는 수지층을 관통하여 전극 패턴과 백 매트리스를 연결하는 커넥트 홀(16)을 형성함으로써, 시인성 및 사이즈 제한을 해소하고 동시에 두께와 무게를 최소화한 감도가 우수한 터치 윈도우를 서비스할 수 있게 되는 것이다.

참고로, 상기 음각 패턴(15a)에는 실시 예에 따라 내표면을 세정하면서 이식의 편의성을 도모하기 위한 표면처리층과 시드층(14)을 형성하고, 상기 음각 패턴은 PDMS 재질로 이루어진 스탬프가 가압되면서 두께가 2.5㎛이고 높이가 3㎛인 음각패턴을 형성하여 줄 수도 있는 것이다.

참고로 투명 윈도우(10)는 균일한 두께를 유지하고 있고, 투과율은 적어도 80%이상 확보하고 있는 유리이며, 테두리에는 데코 필름이 라미네이드 되어 있고, 하단에는 연성보드가 이방성전도 필름에 의해 접합되어 있게 된다. 이때 상기 윈도우는 실시 예에 따라 대량 생산이 가능한 PET필름을 원단으로 한 것일 수도 있고, 전극 패턴과 백 매트리스가 형성될 영역을 제공한다. 여기서 투명 윈도우는 액티브(Active) 영역과 베젤 영역으로 구획되어 있고, 상기 액티브 영역은 전극 패턴이 형성되는 부분이고, 베젤 영역은 상기 전극 패턴과 연성보드를 연결하는 배선 전극이 형성되어 있는 부분이다.

참고로, 이때의 투명 윈도우(10)는 보호필름이 합지되어 있는 강화유리이거나 혹은 박막유리 등이고, 수지성 필름일 경우에는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PolyethyleneTerephthalate; PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PolymethylMethacryla te; PMMA), 아크릴(Acryl), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC), 폴리이미드(Poly imide; PI), 폴리에칠렌나프탈레이트(Polyethylene Naphthalate; PEN), 트리아세테이트 셀룰로즈(Triacetate Cellulose; TAC), 폴리에테르설폰(Polyether sulfone; PES) 등이다.

또한, 백 매트리스(11)는 베젤 영역에 형성되어 있는 복수 개의 배선 전극들을 통칭하여 지칭한 것으로, 이때 배선 전극은 스크린 프린팅 방법으로 1㎛ ~ 15㎛의 두께를 가지는 박막을 복 수개 형성하여, 일측에 본딩되어 있는 연성보드와 전극 패턴을 연결한다.

참고로, 상기 백 매트리스(11)는 흑화성 전도성 재료 (탄소나노튜브, 그래핀, 카본 및 그라파이트등 흑화 및 암색화 재료)와 전도성 금속 (Ag, Al, Cu, Ni) 재료를 혼합한 재료를 사용하여 배선 전극을 형성할 수도 있다.

또한, 언더 코팅층(12)은 일정량 이상의 점도와 투명도를 가지고 있는 UV resin 등을 1 ~ 3회 반복 도포하여 1㎛ ~ 15㎛의 두께를 가지는 언더 코팅층을 형성한다. 이때의 언더 코팅층(12)은 베젤 영역에 형성되어 있는 1㎛ ~ 15㎛의 두께를 가지고 있는 백 매트리스와의 단차 차이를 없애주기 위한 것이고, 실시 예에 따라서는 상기 언더 코팅층 위로 형성되어 있는 수지층 및 전극 패턴의 투과율을 조절하기 위한 것이다.

또한, 상기 언더 코팅층(12)은 실시 예에 따라 PET 재질로 이루어질 경우, 하드 코팅된 부분일 수도 있다.

더불어 이때의 백 매트리스(11)와 언더 코팅층(12)은, 실시 예에 따라 투명 윈도우에 UV resin을 균일한 두께로 도포하여 언더 코팅층을 형성한 후, 베젤 영역에 배선 전극 패턴이 돌출되게 형성되어 있는 스탬프를 가압하여 내입 패턴을 형성하고, 상기 내입 패턴 안쪽에 불투명한 전극 물질을 충진시켜 만들어진 배선 전극일 수도 있는 것이다.

또한, 수지층(13)은 소정의 점도를 가지는 UV resin이나 열 경화성 수지를 언더 코팅층 위에 도포하고, 상기 UV resin이나 열 경화성 수지의 표면을 일정한 너비를 가지고 있는 블레이드로 밀어내 균일한 두께를 가지는 수지층을 형성한다.

참고로, 상기 수지층(13)은 3㎛ 정도의 두께를 유지하고 하고 있고, 이러한 수지층의 상면에 각인되어 있는 음각 패턴(15a)은, 3㎛ 이하의 두께와 2.5 내지 3㎛의 폭을 형성하고 있다.

그리고 이러한 음각 패턴(15a)은, 하단에 돌출된 미세 패턴이 형성되어 있는 스탬프(20)를 형성하고, 이러한 스탬프를 수지층에 밀착시켜 설정된 시간 동안 빛/열을 조사하여 경화하여 주게 되면, 스탬프 분리시 상기 수지층에 미세 패턴에 대응하는 음각 패턴을 형성하여 줄 수 있게 되는 것이다.

참고로, 이때의 스탬프(20)에는 테두리에 돌출기둥이 형성되어 있고, 상기 돌출기둥이 베젤 영역에 형성되어 있는 수지층을 가하여 줄 때 상기 수지층을 관통하는 커넥트 홀을 형성하여 줄 수 있다.

참고로, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 UV몰드 제작 및 닥터 블레이드를 이용한 나노 임프린팅 공정의 개략도로서, UV 경화성 고분자 몰드 열경화성 PDMS를 경화시킨후 이를 이용하여 복제하고자 하는 원판(Master) 패턴이 들어갈 수 있는 틀(flame)을 만든다. 원판을 PDMS 틀에 고정한 후에 UV 경화성 고분자를 틀에 붓고 PDMS 뚜껑을덮는다. UV (~365 nm) 램프를 30분가량 조사한 후에 적당한 온도 (70oC 이상)에서 부드러워진 NOA 복제 몰드를 원판으로부터 떼어낸다

Hard mold로 인하여 발생 될 수 있는 문제를 해결하기 위해, 경화성 저분자물질을 사용하여, 하나의 원판에서 다수의 극미세 나노 패턴이 구현될 수 있는 고분자 mold를만들 수 있는 기법을 연구하였다

참고로, 본 발명에서 쓰인 고분자는 상용화된 UV 경화성 고분자로서 적절한 온도이상이 되면 급격하게 Si과의 접착성이 작아지는 특징을 가지고 있다. 이를 적절히 이용하면 쉽게 Si master 원판으로 부터 복제된 고분자 몰드를 얻을 수 있다.

이러한 고분자 복제 몰드를 이용한 미세패턴기술은 다양성이라는 면에 있어서 기존의 SiO2나 Si, Quartz 등의 무기물로 제작하던 Hard mold의 제한요인을 극복할 수 있다는 장점이 있고, 하나의 원판에서 다수의 고분자 mold를만들 수 있음으로, 공정비 전체를 경제성 있게 낮출 수 있다는 장점이 있다.

그러나 이러한 장점에도 불구하고 고분자 Mold와 전사되어지는 고분자와의 비접착성을 증진시켜야 하는 문제 및 다양한 경화성 물질을 사용하기 위해 원판과 복제되는고분자 mold 사이의 접착성을 낮추기 위한 원판의 표면처리가 중요한 문제로 대두 되었다.

참고로, 하나의 원판에 다수의 고분자 몰드를 만들고 이를 다시 투명 윈도우 위에 전사히는 임프린팅 리소그패리 공정을 실시하고, 이때 비 접착성 표면처리 기법이 단순하게 몰드에 국한되지 않고, 원판의 표면처리 등 다양한 비접착층 형성에 매우 탁월하게 적용될 수 있다. 이는 몰드를 이루는 재질에 관계없이 항상 일정한 비접착층인 PDMS 표면을 몰드가 갖게함으로써 다양한 기계적인 강도 및 실험적인 특성을 가지는 몰드를 구성할 수 있다는 장점이 있는 것이다.

그리고 이러한 스탬프에 의해 형성된 음각 패턴은, 수지층 상면에 내측으로 오목한 격자 문양의 패턴을 형성하고 있다. 참고로 본 발명에서는 3㎛ 두께와 2.5~3㎛의 폭을 유지하고 있어, 충분한 Fill Factor를 유지하고 있음으로 사선방향으로 터치 윈도우를 주시할지라도 음각 패턴이 보여지지 않도록 할 수도 있는 것이다.

또한, 본 발명에서는 실시 예에 따라 일정량 이하의 낮은 점도를 가지는 경화용 리지스트(SU-8)를 도포하여 균일한 두께를 가지는 수지층을 형성하고, 상기 수지층 위로 미세패턴이 형성되어 있는 스탬프를 가압할 수도 있다.

참고로, 이때 스탬프는 투명한 재질로 이루어져 있고, 특히 돌출된 하단에는 니켈 도금 처리된 도금층을 형성하고 있어, 상기 스탬프와 수지층이 밀착되게 되면, 낮은 압력에도 효과적으로 미세 패턴 사이를 채워 줄 수 있다.

그리고 이때 상부에서 빛을 조사하여 주게 되면, 빛이 스탬프를 투과하여 하부에 위치해 있는 리지스트를 감광시켜 경화하여 주게 되고, 이때 스탬프를 분리하여 주게 되면 도금층과 밀착되어 있는 부분은 아직 소프트한 상태를 유지하고 있기 때문에 표면처리작업을 통해 제거하게 되면 2 ~ 3㎛의 좁고 가는 폭을 가지는 음각 패턴을 형성하여 줄 수도 있는 것이다.

더욱이 이때 본 발명은 감광하여 주는 과정이 상온에서 진행되고, 경화하여 주는 시간이 짧기 때문에 빠른 진행이 가능하다는 특징을 가지게 되는 것이다.

또한, 전극 물질은 ITO(Indume Tin Oxide)보다 낮은 저항값을 갖는 물질로 형성되며, 바람직하게는 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 등의 나노 화합물을 사용할 수는 있으나,

본 발명에서는 탄소나노튜브와 은 페이스트를 일정한 비율로 혼합한 복합소재 또는 그래핀과 은 페이스트를 일정한 비율로 혼합한 복합소재를 적용하여 전극 패턴과 암색화를 한번에 처리하였다.

즉, 본 발명에서는 일정량 이상의 전도도를 얻기 위하여 복수 개의 탄소나노튜브(CNT)를 중첩시켜 연속적인 구조를 가지는 박막을 형성하는 한편, 광 투과율이 낮추기 위하여 은(Silver) 페이스트를 일부 혼합하여 인간의 눈에 가장 예민한 파장인 550nm에서 최대 투과율을 확보하고자 하였다. 이때, 탄소나노튜브의 비율이 높아질수록 투명도가 낮아졌고, 동시에 은의 비율이 높아질수록 면 저항값이 낮아졌다.

따라서 탄소나노튜브(CNT)와 은(Ag) 페이스트가 각각 1대9의 비율로 혼합되어졌을 ? 면 저항이 8Ω/sq이하이고 550nm 파장에서 87%이상의 투과율을 보이는 전극 패턴을 형성하여 줄 수 있는 것이다.

마찬가지로 본 발명에서는 일정량 이상의 전도도를 얻기 위하여 복수 개의 그래핀(graphene)을 중첩시켜 연속적인 구조를 가지는 박막을 형성하고 광 투과율이 낮추기 위하여 은(Silver) 페이스트를 일부 혼합하여 인간의 눈에 가장 예민한 파장인 550nm에서 최대 투과율을 확보하고자 하였다.

이때, 그래핀(graphene)의 비율이 높아질수록 투명도가 낮아졌고, 동시에 은의 비율이 높아질수록 면 저항값이 낮아졌다.

따라서 그래핀(graphene)과 은(Ag) 페이스트가 각각 1대9의 비율로 혼합되어졌을 ? 최고의 투과율과 낮은 면 저항값을 가지는 전극 패턴을 형성하여 줄 수 있는 것이다.

참고로 전극 물질은 음각 패턴 안쪽에 충진된 후 100℃ ~ 130℃에서 20~30분간 충진된 전극 물질을 경화하여 주었을 때 균일하면서 매끄러운 표면을 가지는 전극 패턴을 형성하여 줄 수 있었다.

참고로, 표면처리층은 스탬프 분리 후 거칠어진 음가 패턴과 수지층의 상면을 다듬어주기 위한 것이며, 동시에 시드층과 수지층과의 부착성을 향상시키기 위한 것이다. 이때 상기 표면처리층은 플라즈마나 이온 빔을 통해 표면 처리 작업을 통해 이루어진다.

또한, 시드층(14)은 금속물질을 이용하여 무전해 도금, CVD 증착, 스퍼터링 방법으로 음각 패턴 내표면에 형성하여 주고, 이때 상기 시드층은 구리, 니켈, 크롬, 철, 텅스텐, 은, 산화구리 등으로 얇게 형성하여 주는 것이다.

또한, 커넥터 홀(16)은 베젤 영역에 형성되고, 특히 수지층의 상부와 하부를 관통하여 일측에 위치한 전극 패턴과 타측에 위치한 배선 전극을 연결하는 작업을 수행한다. 이때의 커넥터 홀은 스탬프가 수지층을 가압할 때 형성된 것이다.

또한, 상기 커넥트 홀(16) 안쪽에는 음각 패턴 안쪽에 전극 물질이 충진될 때 커넥터 홀 안쪽에 충진되면서 수지층을 중심으로 서로 다른 방향에 위치해 있는 전극 패턴과 배선 전극을 연결하여 주고, 특히 용이하게 연성보드를 연결하여 주는 것이다.

이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 터치 윈도우를 제작하는 과정을 살펴보면,

일정량 이상의 투과율을 가지고 있는 투명 윈도우를 세팅하고, 상기 투명 윈도우의 일측에 데코필름을 라미네이트 한다.

그리고 상기 투명 윈동우 혹은 데코 필름의 베젤 영역에 흑화성 전도성 재료 (탄소나노튜브,그래핀, 카본 및 그라파이트등 흑화 및 암색화 재료)와, 전도성 금속 ( Ag, Al, Cu, Ni ) 재료가 혼합되어 있는 재료를 사용하여 배선 전극을 형성한다.

그리고 터치 윈도우의 액티브 영역에 UV Resin을 도포하여 배선전극 포함하는 백 매트리스와의 단차를 매워주는 언더 코팅층을 한다.

그리고 이렇게 형성된 언더 코팅층 위로 일정량 이상의 투과율과 점도를 가지는 UV resin이나 투명한 수지를 도포한다.

그리고 일정한 너비와 두께를 가지는 블레이드로 도포된 상기 UV resin이나 투명한 수지의 표면을 타측으로 밀어내 블레이드와 투명 윈도우의 이격된 높이만큼 의 두께를 가지는 수지층을 형성한다. 이때 블레이드의 간극을 조절해 수지층의 높이를 조절한다.

그리고 상기 수지층 위로 미세 패턴이 형성되어 있는 PDMS로 이루어진 스탬프를 가압하여 밀착시키고, 이를 소성로 안쪽으로 이송시켜 100℃ ~ 130℃ 범위 내에서 20 ~ 30분 동안 열처리 작업을 수행하여 수지층을 경화하여 준다.

이때, 상기 수지층의 액티브 영역에는 가로 방향으로 혹은 세로 방향으로 혹은 사선 방향으로 가늘고 긴 라인이 형성되어 있는 음각 패턴을 형성하여 주고, 동시에 베젤영역에는 수지층을 관통하여 타측에 위치해 있는 배선 전극과 맞닿아 있는 다수개의 커넥터 홀이 형성되어 있게 된다.

이때, 상기 수지층의 상면에는 플라지마나 이온빔을 조사하여 깨끗한 표면처리층을 형성하고, 동시에 그 위로 금속물질을 증착하여 시드층을 형성한다. 참고로 이때 표면처리층은 세정후 제거되고, 그 위에 금속물질의 시드층이 형성될 수도 있다. 이때 상기 시드층은 커넥터 홀 안쪽의 내구경에도 형성될 수 있다.

그리고 이렇게 형성된 시드층 위로 전극 물질을 도포하고, 닥터 블레이드로 상기 전극 물질을 밀어내 음각패턴 내측에 매립하여 주도록 한다.

이때, 상기 전극물질은 ITO(Indume Tin Oxide)보다 낮은 저항값을 갖는 물질로 형성되며, 바람직하게는 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 등의 나노 화합물들 중 어느 일 수 있으나, 본 발명에서는 탄소나노튜브와 은 페이스트를 일정한 비율로 혼합한 복합소재 또는 그래핀과 은 페이스트를 일정한 비율로 혼합한 복합소재를 충진시켜 준다. 이때 충진되는 전극 물질은 베젤영역에 형성되어 있는 커넥트 홀 안쪽에도 충진이 된다.

그리고 이후 소성로 안쪽에서 100℃ ~ 130℃에서 20~30분간 충진된 전극 물질을 경화하여 줌으로써, 3㎛ 이하의 두께와 2.5 ~ 3㎛의 폭을 가지는 전극 패턴을 형성한다.

그리고 이후, 에칭액을 주입하여 전극 물질이 충진되어 있는 부분을 제외한 나머지 노출된 시드층을 제거하도록 함으로써, 투명 윈도우 일측에 2.5 ~ 3㎛의 폭을 가지는 전극 패턴이 일체로 형성되어 있는 터치 원도우를 형성하고, 이렇게 형성된 터치 윈도우가 수지층을 관통하는 커넥터 홀을 통해 백 매트리스와 연결이 이루어져 안전하게 연성보드에 실장되어 있는 IC칩이 감지할 수 있게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법으로 시인성 및 사이즈 제한이 해소된 20인치 이하의 디스플레이 장치나 스마트폰에도 사용이 가능할 뿐만 아니라 동시에 두께와 무게를 최소화한 감도가 우수한 터치 윈도우를 구현하여 줄 수 있게 되는 것이다.

10:투명 윈도우 11:백 매트리스
12:언더 코팅층 13:수지층
14:시드층 15:전극패턴
15a:음각패턴 16:커넥트 홀
20:스탬프

Claims (22)

1. 일정한 두께와 너비를 가지고 있으며 데코 필름이 라미레이트되어 있는 투명 윈도우와,
   상기 투명 윈도우의 베젤영역에 복수 개의 배선 전극이 형성되어 있는 백 매트리스와,
   상기 투명 윈도우와의 액티브 영역에 베젤영역에 형성되어 있는 백 매트리스와의 단차를 조절하기 위하여 코팅되어 있는 언더 코팅층과,
   상기 언더 코팅층 및 배선 전극 위로 도포되어 있는 UV resin 또는 열 경화성 수지가 일정한 두께로 형성되어 있는 수지층과,
   상기 수지층 위로 미세 패턴이 형성되어 있는 스탬프가 찍혀지고, 경화후 스탬프를 분리하였을 때 내측에 미세 패턴에 대응하는 패턴이 내입되게 형성되어 있는 음각 패턴과,
   상기 수지층 위로 전극물질이 도포되고, 닥터 블레이드로 음각 패턴 안쪽에 매립되어진 상태로 경화되었을 때 형성된 전극패턴과,
   상기 수지층을 관통하여 전극패턴과 백 매트리스를 연결하는 커텍트 홀을 포함하여 이루어지는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우
2. 제1항에 있어서,
   상기 커넥트 홀은 스탬프가 수지층을 가압하여 음각패턴을 형성할 때 형성된 것임을 특징으로 하는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 커넥트 홀은 전극물질이 음각 패턴 안쪽에 충진될 때 커넥트 홀 안쪽에 충진되면서 수지층을 중심으로 서로 다른 방향에 형성되어 있는 전극패턴과 배선 전극이 연결되는 특징으로 하는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우
4. 제3항에 있어서,
   상기 배선 전극은 1㎛ ~ 15㎛ 두께로 형성된 것임을 특징으로 하는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우
5. 제3항에 있어서,
   상기 음각패턴 안쪽에는 내표면을 매끄럽게 하고 이식의 편의성을 도모하기 위하여 표면처리층 및 시드층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우
6. 제1항에 있어서,
   상기 스탬프는 PDMS로 만들어진 것임을 특징으로 하는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우
7. 제1항에 있어서,
   상기 전극 패턴은 3㎛ 두께와 2.5~3㎛의 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우
8. 제1항에 있어서,
   상기 전극 패턴은 100℃ ~ 130℃에서 20 ~ 30분 동안 경화된 것임을 특징으로 하는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우
9. 제1항에 있어서,
   상기 전극 물질은 탄소나노튜브와 은(Ag) 페이스트가 일정한 비율로 혼합된 복합소재가 음각패턴과 커넥트 홀 안쪽에 충진되면서 형성된 전극 패턴임을 특징으로 하는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우
10. 제9항에 있어서,
    상기 전극 물질은 탄소나노튜브와 은(Ag) 페이스트가 각각 1대9의 비율로 혼합되어져 있는 것을 특징으로 하는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우
11. 제10항에 있어서,
    상기 전극 물질은 면 저항이 8Ω/sq이하이고 550nm 파장에서 87%이상의 투과율을 보이는 전극 패턴임을 특징으로 하는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우
12. 제1항에 있어서,
    상기 전극 물질은 그래핀(graphene)과 은(Ag) 페이스트가 일정한 비율로 혼합된 복합소재가 음각패턴 안쪽에 충진되면서 형성된 전극 패턴임을 특징으로 하는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우
13. 제12항에 있어서,
    상기 전극 물질은 그래핀(graphene)과 은(Ag) 페이스트가 각각 1대9의 비율로 혼합되어져 있는 것을 특징으로 하는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우
14. 테두리에 데코 필름이 형성되어 있는 투명 윈도우를 세팅하는 단계와,
    상기 투명 윈도우 혹은 데코 필름의 베젤 영역에 불투명한 재질로 이루어진 전극물질로 이루어진 배선 전극을 형성하는 단계와,
    투명 윈도우의 액티브 영역에 UV Resin을 도포하여 배선 전극 포함하는 백 매트리스와의 단차를 매워주는 언더 코팅층을 형성하는 단계와,
    상기 투명 윈도우의 중앙에 일정량 이상의 투과율과 점도를 가지는 UV resin이나 투명한 수지를 도포하여 균일한 두께를 가지는 수지층을 형성하는 단계와,
    상기 수지층 위로 미세 패턴이 형성되어 있는 PDMS 재질의 스탬프를 가압하여 밀착시키고, 경화후 이를 분리하였을 때 상기 수지층에 음각패턴을 형성하여 주는 단계와,
    상기 수지층 위로 전극 물질을 도포하고, 닥터 블레이드로 음각 패턴 안쪽에 매립하여 주는 단계 및,
    이를 경화하여 전극 패턴을 형성하는 한편, 상기 전극 패턴과 배선 전극 연결하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우
15. 제14항에 있어서,
    상기 수지층에 음각패턴을 형성할 때 수지층의 상부와 하부를 관통하는 커넥트 홀을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우의 제조 방법
16. 제14항에 있어서,
    상기 전극 패턴과 배선 전극 연결하는 단계는,
    전극 물질이 커넥트 홀 안쪽에 충진되면서 수지층 일측과 타측에 위치해 있는 전극 패턴과 배선 전극을 연결하는 것을 특징으로 하는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우의 제조 방법
17. 제14항에 있어서,
    음각 패턴 안쪽에 매립되어 있는 전극 물질을 경화하여 줄 때에는, 100℃ ~ 130℃에서 20 ~ 30분간 충진된 전극 물질을 경화하여 3㎛ 이하의 두께와 2.5 ~ 3㎛의 폭을 가지는 전극 패턴을 형성하여 주는 것을 특징으로 하는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우의 제조 방법
18. 제14항에 있어서,
    상기 투명 윈도우의 중앙에 일정량 이상의 투과율과 점도를 가지는 UV resin이나 투명한 수지를 도포하여 균일한 두께를 가지는 수지층을 형성할 때에는
    일정한 너비와 두께를 가지는 블레이드와, 언더 코팅층과의 높이를 조절하고, 상기 블레이드로 도포된 상기 UV resin이나 투명한 수지의 표면을 밀어내 조절된 높이로 수지층을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 인터그레이티드 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우의 제조 방법
19. 제14항에 있어서,
    상기 수지층에 음각패턴을 형성한 후에는,
    상기 수지층의 상면에 플라지마나 이온빔을 조사하여 깨끗한 표면처리층을 형성하고, 동시에 그 위로 금속물질을 증착하여 시드층을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우의 제조방법.
20. 제14항에 있어서,
    상기 전극물질은 탄소나노튜브와 은 페이스트가 1대9의 비율로 혼합된 복합소재인 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우의 제조방법.
21. 제14항에 있어서,
    상기 전극물질은 그래핀(graphene)과 은(Ag) 페이스트가 일정한 비율로 혼합된 복합소재인 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우의 제조방법.
22. 제19항에 있어서,
    상기 수지층의 상면에 에칭액을 주입하여 밖으로 노출되어 있는 시드층을 제거하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 메탈 메쉬 공법을 적용한 터치 윈도우의 제조방법.

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