The object of this study is to replace ITO with Metal mesh, and to apply the Touch Screen Panel.
The material of transparent electrode is ITO (Indium-tin-oxide). ITO is forming an ever-greater part of
the device price and expensive. There are some research to substitute transparent electrode material
such as ITO. For example, carbon nano tube, graphene, silver nano wire. However, these materials are
fail to satisfy mechanical characteristics such as the sheet resistance and the transmittance. Also, these
materials are relatively needed expensive fabrication process.
In this paper, I’d like to introduce the free-ITO touch screen panel fabricated by laser direct
patterning. The transparent electrode was fabricated by using the Laser Direct Patterning ( LDP )
process. The LDP process is suitable for making the desired shape with a desired line width. Also this
process is eco-friendly method because it does not need chemical processes such as etching and
photoresist coating. In this process, an organometallic silver(Ag) ink was used to make tiny mesh grid
pattern.
The ITO was replaced by mesh grid pattern. The organometallic silver ink was coated on the glass
substrate by using the spin coater. Then, to make the self-generated nanoparticles, the pre-baking
process was proceeded at a temperature of about 100℃. After this pre-baking process, the 1064nm
fiber laser was locally irradiated on the glass substrate to make the mesh grid pattern. In this process,
self-generated nanoparticles are selectively sintered and functioned as a transparent electrode. Finally, a
cleaning process was utilized of normal hexane, and acetone. After make the transparent electrode,
touch screen sensor can be made by using this transparent electrode. In this paper, a one layer
capacitive type touch screen sensor was fabricated.
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.
