KR20160093517A - 매크로 프리패턴을 이용한 보안패널의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상세하게는 매크로 프리패턴이 형성된 패널 기판에 격벽 물질을 증착하거나 패널 기판에 격벽 물질을 도포한 다음 매크로 프리패턴을 형성한 후에 에칭을 통하여 격벽 물질을 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 제조하는 매크로 프리패턴을 이용한 보안패널의 제조방법에 관한 것으로, 기존 보안필름과 대비하여 투과도가 높고 사용자 친화적이며 가공이 용이하여 경제성이 높고, 터치스크린패널이나 편광 패널과 융합한 다기능 패널을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

매크로 프리패턴을 이용한 보안패널의 제조방법{Method of Preparing Privacy Panel Using Macro Pre-pattern}

본 발명은 매크로 프리패턴을 이용한 보안패널의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 매크로 프리패턴이 형성된 패널 기판에 격벽 물질을 증착하거나 패널 기판에 격벽 물질을 도포한 다음 매크로 프리패턴을 형성한 후에 에칭을 통하여 격벽 물질을 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 제조하는 기존 보안필름과 대비하여 투과도가 높고 공정비용이 경제적인 매크로 프리패턴을 이용한 보안패널의 제조방법에 관한 것이다.

최근 대부분의 모바일 기기의 발달로 스마트폰이나 태블릿 컴퓨터 등의 다양한 IT 기기가 널리 사용됨은 물론이고 사무공간에서의 컴퓨터 활용이 늘어나면서, 기기의 사용 중에 디스플레이를 통해 노출되는 개인적인 정보와 관련된 이미지 정보의 보안에 대한 인식이 확산되고 있다.이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 공개특허 10-2005-0007207호에서 보안필름 등의 기술을 이용한 필름이 사용되고 있다.

대한민국 공개특허 10-2005-0007207호는 투명필름층(12) 및 불투명 접착성 잉크층(13)을 교호 적층 및 열압착하여 루버필름(louver film)을 만들고, 압착된 적층필름을 표면과 수직 또는 소정의 각도를 유지하며 절단(10)하여 만든 다음, 앞뒤로 눈부심 방지나 스크레치 방지 기능 필름을 추가로 합착하여 제조하는 것이 개시되어 있다(도 1 참조).

그런데, 이러한 방법으로 만들어진 보안필름은 공정프로세스가 단순하지만 매우 많은 반복공정을 필요로 하여 공정비용이 비싸고, 수직 절단에 어려움이 있다. 또한, 보안의 목적을 획득할 수는 있으나 투과도가 70% 선으로 사용자가 보안 필름의 사용을 꺼리는 최대의 걸림돌로 작용하고 있다.

또한, 대한민국 공개특허 10-2014-0085466호는 전기적으로 전환 가능한 프라이버시 필름 및 그것을 갖는 표지 장치에 대한 기술이 개시되어 있다(도 1b 참조). 먼저, 필름에 홀을 만들고, 홀에 전기적으로 구동 가능한 액정과 같은 물질은 넣어주고, 전기를 구동하는 경우, 일반모드인 경우 액정물질이 일 방향으로 배열되도록 하며, 보안모드인 경우, 액정 물질이 빛을 차단하도록 한다. 상기 공개특허는 전기적으로 일반모드와 보안모드를 구분하여 동작하도록 한다는 점에서는 장점이 있으나, 공정이 복잡하고 제조비용이 고가이며, 보안 모드에서의 투과율이 매우 낮은(30°시야각에서 10% 투과율) 문제점을 가지고 있다.

한편, 반도체 공정을 이용하여 격벽을 만들어 보안 패널을 제작하는 것을 고려할 수 있는데, 선폭을 나노 수준으로 좁게 구현할 수는 있으나, 격벽을 높게 형성하는 것은 매우 어렵다. 원하는 격벽의 높이만큼 기 증착된 격벽 물질을 화학약품이나 여타 다른 기술을 이용하여 에칭하는 경우, 에칭된 격벽 면은 매우 불안정하고 불규칙적일 뿐 아니라 격벽 자체가 허물어지는 문제점을 가지고 있다.

고가의 반도체 장비를 이용한 기술은 수십 나노미터 폭으로 회로 구현이 가능한데, 수십 나노미터 폭으로 구현된 기판에서 투명도를 90%대로 구현하려면 수백 나노미터 간격으로 격벽간의 거리를 두어야 한다. 비교적 넓은 90° 시야각을 허용하기 위해서는 동일하게 수백 나노미터 높이로 격벽이 형성되어야 하는데, 기존의 반도체 공정으로는 현실적으로 구현 불가능할 뿐 아니라, 장비 구축 비용이 매우 고가인 문제점을 가지고 있다.

최근 대부분의 IT 기기에 터치스크린 기술이 적용됨에 따라, 더 좋은 사양의 터치스크린패널을 개발하는 것이 투명전극 분야에서 굉장히 중요한 연구가 되고 있다. 기존에 ITO 필름, 메탈메쉬(metal mesh), 은 나노와이어(Ag nano wire)등을 이용한 터치스크린패널 기술은 저항값이나 유연성 제조의 복잡성 등 많은 단점들이 있을 뿐만 아니라, 단지 터치스크린패널 기능만을 가지고 있다. 사용자가 개인정보 노출 방지를 기능을 원하는 경우, 별도로 보안 필름을 구매하여 사용하여야 하는 문제점을 가지고 있다. 또한, 편광패널도 해당 기능만을 가지고 있어, 보안 기능을 구현하기 위해서는 별도로 보안 필름을 구매하여야 하는 문제점을 가지고 있다.

이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 매크로 프리패턴이 형성된 패널 기판에 격벽 물질을 증착하거나 패널 기판에 격벽 물질을 도포한 다음 매크로 프리패턴을 형성한 후에 에칭을 통하여 격벽 물질을 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 보안패널을 제조할 경우, 기존의 보안 패널에서 문제가 되었던, 투명도를 획기적으로 개선할 수 있으며, 단순한 보안 기능 뿐만 아니라, 터치스크린패널은 물론이고 편광패널을 겸하여 구현할 수 있어, 단순하게 각각의 기능별 패널을 직렬로 연결하는 것이 아니라 일체 패널 또는 복합패널로 제작하여 각각의 기능을 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 투과도가 높으면서도 공정비용이 저렴하고, 터치스크린패널과 보안필름을 겸하거나 편광패널과 보안필름을 겸하거나 보안기능과 터치스크린패널 및 보안필름을 겸할 수 있는 복합구조의 패널을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 롤투롤 공정을 이용하여 저렴하게 제조할 수 있는 보안패널을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 매크로 프리패턴을 이용한 보안패널의 제조방법을 제공한다:

(a) 매크로 프리패턴이 형성된 기판에 격벽용 재료를 증착하는 단계; 및

(b) 에칭을 통하여 격벽용 재료를 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 격벽을 수득하는 단계.

본 발명은 또한, 다음 단계를 포함하는 매크로 프리패턴을 이용한 보안패널의 제조방법을 제공한다:

(a) 기판에 격벽용 재료를 도포한 다음, 매크로 프리패턴을 형성하는 단계; 및

(b) 상기 매크로 프리패턴의 측면에 에칭을 통하여 격벽용 재료를 재증착하여 패턴을 가지는 격벽을 수득하는 단계.

본 발명은 또한, 다음 단계를 포함하는 제1 격벽과 제2 격벽의 높이가 다른 것을 특징으로 하는 매크로 프리패턴을 이용한 적층형 보안패널의 제조방법을 제공한다:

(a) 제1 매크로 프리패턴이 형성된 기판에 제1 격벽용 재료를 증착하는 단계;

(b) 에칭을 통하여 제1 격벽용 재료를 제1 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 제1 격벽을 수득하는 단계;

(c) 상기 제1 격벽이 형성된 기판 상에 제2 격벽용 재료를 증착하는 단계; 및

(d) 에칭을 통하여 제2 격벽용 재료를 제2 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 제2 격벽을 수득하는 단계.

본 발명은 또한, 다음 단계를 포함하는 제1 격벽과 제2 격벽의 높이가 다른 것을 특징으로 하는 매크로 프리패턴을 이용한 적층형 보안패널의 제조방법을 제공한다:

(a) 기판에 제1 격벽용 재료를 도포한 다음, 제1 매크로 프리패턴을 형성하는 단계;

(b) 상기 제1 매크로 프리패턴의 측면에 에칭을 통하여 제1 격벽용 재료를 재증착하여 패턴을 가지는 제1 격벽을 수득하는 단계;

(c) 상기 제1 격벽이 형성된 기판 상에 제2 격벽용 재료를 도포한 다음, 제2 매크로 프리패턴을 형성하는 단계; 및

(d) 상기 제2 매크로 프리패턴의 측면에 에칭을 통하여 제2 격벽용 재료를 재증착하여 패턴을 가지는 제2 격벽을 수득하는 단계.

본 발명은 또한, 다음 단계를 포함하는 제1 격벽과 제2 격벽의 높이가 다른 것을 특징으로 하는 매크로 프리패턴을 이용한 격자형 보안패널의 제조방법을 제공한다:

(a) 제1 매크로 프리패턴이 형성된 기판에 제1 격벽용 재료를 증착하는 단계;

(b) 에칭을 통하여 제1 격벽용 재료를 제1 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 제1 격벽을 수득하는 단계;

(c) 제1 격벽이 형성된 기판 상에 제1 격벽과 각도를 달리하여 제2 매크로 프리패턴을 형성하고 난 후에 제2 격벽용 재료를 증착하는 단계; 및

(d) 에칭을 통하여 제2 격벽용 재료를 제2 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 제2 격벽을 수득하는 단계.

본 발명은 또한, 다음 단계를 포함하는 제1 격벽과 제2 격벽의 높이가 다른 것을 특징으로 하는 매크로 프리패턴을 이용한 격자형 보안패널의 제조방법을 제공한다:

(a) 기판에 제1 격벽용 재료를 도포한 다음, 제1 매크로 프리패턴을 형성하는 단계;

(b) 상기 제1 매크로 프리패턴의 측면에 에칭을 통하여 제1 격벽용 재료를 재증착하여 패턴을 가지는 제1 격벽을 수득하는 단계;

(c) 제1 격벽이 형성된 기판 상에 제1 격벽과 각도를 달리하여 제2 격벽용 재료를 도포한 다음, 제2 매크로 프리패턴을 형성하는 단계; 및

(d) 상기 제2 매크로 프리패턴의 측면에 에칭을 통하여 제2 격벽용 재료를 재증착하여 패턴을 가지는 제2 격벽을 수득하는 단계.

본 발명에 따르면, 대면적에 수십 나노미터 두께의 격벽을 매크로 프리패턴을 이용하여 에칭공정을 통해 형성함으로써, 기존의 보안 패널에서 문제가 되었던 투명도를 획기적으로 개선할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 단순한 보안 기능뿐 아니라 터치스크린패널은 물론이고 편광패널을 겸하여 구현할 수 있음으로써, 복합적으로 기능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 즉, 단순하게 각각의 기능별 패널을 직렬로 연결하는 것이 아니라, 터치스크린패널과 보안패널, 편광패널과 보안패널을 일체화시키거나, 터치스크린패널, 보안패널 및 편광패널을 일체화하여 구현할 수도 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 보안패널 제작을 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 매크로 프리패턴을 이용하여 나노미터급 격벽을 형성하기 위한 공정 개념도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 매크로 프리패턴을 이용하여 나노미터급 격벽을 형성하기 위한 공정 개념도이다.
도 4는 격벽 간의 간격을 통한 시야각 조절을 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 5마이크로미터 선폭을 가지며, 800나노미터의 높이를 가지는 선 패턴을 측면에서 바라본 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 시스템 개념도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤투롤 시스템 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린패널과 보안 기능이 복합된 회선 개념도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 편광패널과 보안패널이 일체화된 개념도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 편광패널과 보안패널 및 터치스크린패널이 일체화된 개념도이다.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.

본 발명에서는 매크로 프리패턴이 형성된 패널 기판에 격벽 물질을 증착하거나 패널 기판에 격벽 물질을 도포한 다음 매크로 프리패턴을 형성한 후에 에칭을 통하여 격벽 물질을 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 보안패널을 제조할 경우, 기존의 보안 패널에서 문제가 되었던, 투명도를 획기적으로 개선할 수 있으며, 단순한 보안 기능 뿐만 아니라, 터치스크린패널은 물론이고 편광패널을 겸하여 구현할 수 있어, 단순하게 각각의 기능별 패널을 직렬로 연결하는 것이 아니라 일체패널 또는 복합패널로 제작하여 각각의 기능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

따라서, 본 발명은 일 관점에서, (a) 매크로 프리패턴이 형성된 기판에 격벽용 재료를 증착하는 단계; 및 (b) 에칭을 통하여 격벽용 재료를 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 격벽을 수득하는 단계;를 포함하는 매크로 프리패턴을 이용한 보안패널의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 물리적으로 충격 받은 목적물질의 입자들이 사방으로 이탈되어 튕겨져 나가는 이온 봄바드먼트(ion bombardment) 현상을 이용한 것으로, 목적물질 층으로부터 튕겨진 입자들을 프리패턴의 외주면에 부착시키는 경우, 재증착된 물질은 평면적으로 수십 나노미터의 두께를 가지는 구조를 얻을 수 있다. 이때, 얻어지는 격벽의 높이는 프리패턴의 높이에 비례하여 높아지게 된다. 본 발명에 따른 격벽은 높이가 수백 나노미터에서 수십 마이크로미터로 매우 높은 반면 두께는 수십 나노미터에 불과하여 투명도를 확보하는 장점이 있다. 또한, 매크로 프리패턴을 이용하여 나노미터 급의 얇은 격벽을 만들 수 있어, 손쉽게 보안패널을 만들 수 있는 장점이 있다.

일반적으로 보안패널 기술은 투명도를 손해 보아야만 시야각을 확보할 수 있을 정도의 높이를 확보할 수 있는데, 본 기술은 높이를 높게 하여도 두께가 매우 얇아 투명도 손해 없이도 시야각을 쉽게 줄일 수 있는 장점이 있다. 현존하는 공정으로 높이를 높게 하고, 두께를 얇게 할 수 있는 공정은 프리패턴 간격을 좁게 만든 다음 수십 분 이상 증착하여야 가능하지만, 프리패턴 간의 간격 자체를 수십 나노미터로 하는 것 자체가 매우 고가의 장비를 필요로 하기 때문에, 경제성이 매우 떨어지는 문제점을 가지고 있다.

특히, 매크로 프리패턴은 기판 상에 프리패턴 물질을 증착시키고 리소그래피 또는 임프린팅 공정을 수행하여 형성할 수 있는데, 매크로 프리패턴 자체는 수백nm 이상의 폭을 가지는 것으로 저렴한 임프린팅 공정이나 포토리소그래피 공정 등을 이용하기 때문에, 고가의 장비가 불필요하다. 마이크로 단위 폭의 프리패턴을 형성하는 경우, 프리패턴 측면에 형성되는 격벽의 선폭 자체는 수십 나노미터에 불과하여 투명도에 전혀 문제가 없고, 격벽의 높이만 확보하면 시야각 확보에 전혀 문제가 없는 장점을 가진다. 격벽의 높이는 프리패턴의 높이에 따라 형성되기 때문에, 이 또한 별다른 어려움이 없다.

본 발명에서, 에칭을 수행하여 기판 바닥에 남은 물질을 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 에칭을 통하여 격벽 물질을 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 보안패널을 수득할 수 있다.

상기 패턴은 70~90°의 각도를 가지며, 바람직하게는 80~90°, 보다 바람직하게는 85~90°의 각도를 가진 패턴일 수 있다.

본 발명에 있어서, 기판은 프리패턴이 가능한 재질이면 제한 없이 가능하고, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리아크릴레이트(polyarylate, PAR), 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 등과 같은 고분자 투명기판이나, 석영, 유리, 실리콘, 실리콘 산화물 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 기판이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 투명유리 기판이 사용된다.

격벽에 사용되는 물질은 물리적 이온 에칭을 통한 이온 봄바드먼트(ion bombardment) 현상을 적용하기 위해 에너지를 가하면 여러 방향으로 이탈될 수 있는 물질이면 제한 없이 사용 가능하고, 바람직하게는 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 철, 티타늄, 몰리브덴 또는 크롬 등과 같은 금속의 전도성 물질이나 징크옥사이드(zinc oxide), 실리콘, 실리콘 디옥사이드, 인듐틴옥사이드(indium tin oxide, ITO), 티타늄 옥사이드(titanium oxide) 등과 같은 비금속 물질 중에서 선택될 수 있다.

이온 밀링 공정은 약 Torr 내외의 진공조건에서 이루어지며, 투명도 확보를 위해 증착된 격벽 물질의 두께를 고려하여 시간과 진공도 이온 밀리의 세기를 조절한다. 진공도와 시간은 상호 반비례하여 조정할 수 있고, 이온빔의 강도를 고려하여 조정할 수 있다. 강도가 너무 강한 경우, 본 발명에서 원하는 프리패턴 측면에 격벽이 형성되지 않고 일반적인 밀링 효과만 발생된다.

프리패턴에 사용되는 물질은 리소그래피나 임프린팅 등의 방법으로 구조체를 제작할 수 있는 물질이면 사용 가능하고, 바람직하게는 폴리스타일렌, 키토산, 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 포토레지스트(photoresist, PR) 또는 이들의 혼합물 등을 이용할 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 투명기판(3) 위에 프리패턴을 포토리소그래피 공정(1: 마스크, 2: 프리패턴 물질)으로 제작할 수 있고, 임프린팅 공정을 통해 만들 수 있음은 물론이다. 이렇게 제작한 패턴 위에 만들고자 하는 패턴의 소재인 금, 은, 구리, ITO 등의 특정 물질(5)을 증착한다. 증착하고자 하는 물질의 두께는 최종적으로 얻고자 하는 패턴의 높이와 선폭에 따라 결정된다. 다음으로, 이온밀링 공정으로 Ar 이온이 물질을 에칭하여 기존에 있는 프리패턴 벽면에 재증착(6)한다. 마지막으로 프리패턴을 용매로 제거하면 약 10nm대의 두께와 프리패턴의 높이에 따라 높이 수십 나노 폭을 가지며, 높이는 수백 나노미터에서 수십 마이크로미터의 세워진 격벽을 얻을 수 있고, 이러한 구조를 보안패널의 구조로 사용할 수 있다.

격벽을 후술하는 터치스크린패널이나 편광패널과 복합적으로 사용하는 경우, 전도성 물질을 이용하여 격벽을 만들 수 있는데, 전도성 물질로서 Au를 이용하여 두께 15nm, 선 간격 5μm, 높이 800nm로 병렬 연결하는 경우 저항값이 약 50옴이 이하의 저항값이 측정되었다. 선간격이 넓은 경우 저항값은 높아지나, 전극의 높이를 높게 하는 경우, 저항값 손실을 보상할 수 있다. 현재 수백 나노급 이상의 매크로 프리패턴 형성이 매우 저렴한 장비로 가능하며, 본 발명은 매크로 프리패턴을 이용하여 나노급 투명전극 생성이 용이한 장점이 있다.

본 발명에서 에칭은 밀링 또는 스퍼터링으로 수행될 수 있으며, 밀링은 0.001mTorr~10mTorr의 압력하에서 기체를 이용하여 플라즈마를 형성한 다음 상기 플라즈마를 100V~700V로 가속화하여 수행될 수 있다. 기체는 아르곤, 헬륨, 질소, 산소 및 이들의 혼합기체로 구성된 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

프리패턴(도 2, 2)의 높이에 따라, 최종적으로 얻을 수 있는 격벽의 높이가 결정된다. 격벽의 높이는 1nm~100㎛일 수 있으며, 바람직하게는 격벽의 두께는 1nm~10㎛, 보다 바람직하게는 1~100nm일 수 있다. 1μm의 프리패턴 높이를 사용했을 때는 이온 밀링 시간과, 바닥 면에 존재하는 물질의 양에 따라, 약 수십nm~1μm 높이의 격벽이 얻어지며, 8.5μm의 프리패턴을 사용했을 경우, 약 수십nm~8.5μm높이의 격벽이 얻어진다. 바닥층의 물질이 측면에 재증착되어야 하는 물질의 양보다 많은 경우, 형성되는 격벽의 높이는 프리패턴의 높이에 따르게 된다. 바닥층의 격벽 물질이 측면에 재증착되어야 하는 격벽물질보다 적은 경우, 형성되는 높이는 바닥층 물질의 양과 비례하게 된다. 격벽간의 간격은 프리패턴의 두께에 따라 결정이 된다. 5μm의 프리패턴을 사용했을 경우에는, 프리패턴의 좌우측 측면에 격벽이 형성되기 때문에 격벽간의 간격 또한 5μm의 간격을 얻게 된다.

또한, 격벽의 두께는 1~100nm일 수 있다.

본 발명은 다른 관점에서, (a) 기판에 격벽용 재료를 도포한 다음, 매크로 프리패턴을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 매크로 프리패턴의 측면에 에칭을 통하여 격벽용 재료를 재증착하여 패턴을 가지는 격벽을 수득하는 단계;를 포함하는 매크로 프리패턴을 이용한 보안패널의 제조방법에 관한 것이다.

도 3은 격벽용 재료 층을 프리패턴 제작 전에 미리 형성하는 방식으로 제작하는 공정을 나타내는 도면이다. 격벽용 재료층을 먼저 기판에 형성한 후, 프리패턴 층을 제작한다. 이후, 1차 이온밀링 에칭(이온 스퍼터링) 공정을 통해 프리패턴 벽면에 전도성 물질을 재증착하고 프리패턴을 제거한다. 이후, 투명도 확보를 위해 기판 바닥에 남은 물질을 제거하기 위해 2차 이온밀링 에칭(이온 스퍼터링) 공정을 다시 진행한다. 결과적으로, 도 2에서 얻은 격벽과 같은 모양을 얻을 수 있다. 2번째, 이온밀링 에칭을 진행하는 경우, 프리패턴 측면에 증착된 물질도 상부 쪽에서 일부 미세하게 에칭이 되지만, 기판에 남아 있는 평면 쪽의 물질이 에칭되면서 도 2와 같은 투명전극을 얻을 수 있다. 즉, 격벽 물질층의 형성과 프리패턴의 형성이 서로 순서가 바뀌어도 격벽을 형성하는데 문제가 없음을 알 수 있다.

한편, 프리패턴 자체가 투명한 물질인 경우, 도2의 공정에서 이온 에칭 공정 이후에 프리패턴을 제거할 필요는 없고, 추가적으로 격벽을 보호하기 위한 보호층을 더 올릴 수 있다.

보안필름에 사용되는 격벽 자체는 편광패널과 달리 물리적으로 빛을 차단하거나 회절 혹은 산란시켜 이미지 정보가 보이지 않게 하는 것을 목적으로 한다. 가시광의 파장은 380nm에서 780nm의 파장을 가지고 있는데, 금속으로 된 격벽의 간격이 가시광 파장의 1/3보다 넓은 경우 빛을 필터링하지 않고 통과시키게 된다. 결과적으로 금속 격벽의 간격이 260nm 이상이 되는 경우, 격벽을 통해 들어온 모든 가시광은 격벽을 통과하여 출력되게 된다.

바람직하게는 격벽의 간격이 260nm 이상의 간격을 가지도록 프리패턴을 형성하고, 시야각을 고려하여 프리패턴의 높이를 설계함으로써, 투과도가 높으며 보안성이 향상되는 패널을 제공할 수 있다. 도 1과 같은 루버필름을 사용하는 경우에는 커팅하는 루버의 두께에 따라 시야각이 결정된다.

20nm 두께의 격벽이 형성되는 경우, 프리패턴의 두께는 투명도 98%를 고려하면 1마이크로미터 두께로, 1마이크로미터의 간격을 두어 주기적으로 형성하면 되고, 90˚ 시야각을 확보하는 경우 1마이크로미터 높이의 프리패턴을 만들면 된다.

또한, 본 발명에 있어서, 제1 격벽 및 제2 격벽 중 어느 하나는 보안패널이고, 나머지는 편광패널, 터치스크린패널 및 보안패널로 구성된 군에서 선택될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 시야각에 따라 격벽의 높이와 간격을 고려하여 매크로 프리패턴을 형성하고, 상기 프리패턴의 측면에 이온에칭과 같은 에칭공정에 의해 격벽 물질을 증착함으로써 매크로 패턴을 이용한 나노구조 보안패널을 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 시야각에 따라 격벽의 높이와 간격을 고려하여 매크로 프리패턴을 형성하고, 상기 프리패턴의 측면에 에칭공정에 의해 전도성 격벽 물질을 증착함으로써 매크로 패턴을 이용한 나노구조 보안패널과 터치스크린패널을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 시야각에 따라 격벽의 높이와 간격을 고려하여 매크로 프리패턴을 형성하고, 상기 프리패턴의 측면에 에칭공정에 의해 격벽 물질을 증착함에 있어서, 편광패널 상부나 하부에 보안패널을 형성함으로써, 매크로 패턴을 이용한 나노구조 보안패널과 편광패널을 겸한 패널을 제공할 수 있다.

격자모양의 패턴(도 8 내지 도 10 참조)은 도 2와 같은 공정 이후에 90˚ 전환하여 반복하는 경우 얻을 수 있고, 도 8이나 도 10에서 도시된 격벽의 높이 차이는 반복 공정에서의 프리패턴 높이를 조절함으로써 얻어질 수 있다. 프리패턴의 높이는 높이가 각각 다른 임프린팅 몰드를 사용하거나, 프리패턴용 소재의 증착 높이를 달리함으로써 얻어질 수 있다. 높은 격벽은 보안용으로 사용되고, 낮은 격벽은 터치스크린패널의 전극으로 사용될 수 있다. 저항값을 충분히 낮게 할 수 있다면, 보안패널용 격벽만 있어도 충분하다. 다만, 터치스크린패널의 경우 좌우로 전극이 연결되거나 상하로 전극이 연결될 필요가 있으며, 이러한 경우, 시야각을 방해하지 않는 정도의 낮은 높이의 전도성 격벽을 통해 터치스크린패널용 전극을 구현할 수 있다.

본 발명은 또 다른 관점에서 (a) 제1 매크로 프리패턴이 형성된 기판에 제1 격벽용 재료를 증착하는 단계; (b) 에칭을 통하여 제1 격벽용 재료를 제1 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 제1 격벽을 수득하는 단계; (c) 상기 제1 격벽이 형성된 기판 상에 제2 격벽용 재료를 증착하는 단계; 및 (d) 에칭을 통하여 제2 격벽용 재료를 제2 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 제2 격벽을 수득하는 단계;를 포함하는 제1 격벽과 제2 격벽의 높이가 다른 것을 특징으로 하는 매크로 프리패턴을 이용한 적층형 보안패널의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 또 다른 관점에서 (a) 기판에 제1 격벽용 재료를 도포한 다음, 제1 매크로 프리패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 제1 매크로 프리패턴의 측면에 에칭을 통하여 제1 격벽용 재료를 재증착하여 패턴을 가지는 제1 격벽을 수득하는 단계; (c) 상기 제1 격벽이 형성된 기판 상에 제2 격벽용 재료를 도포한 다음, 제2 매크로 프리패턴을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 제2 매크로 프리패턴의 측면에 에칭을 통하여 제2 격벽용 재료를 재증착하여 패턴을 가지는 제2 격벽을 수득하는 단계;를 포함하는 제1 격벽과 제2 격벽의 높이가 다른 것을 특징으로 하는 매크로 프리패턴을 이용한 적층형 보안패널의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 또 다른 관점에서 (a) 제1 매크로 프리패턴이 형성된 기판에 제1 격벽용 재료를 증착하는 단계; (b) 에칭을 통하여 제1 격벽용 재료를 제1 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 제1 격벽을 수득하는 단계; (c) 제1 격벽이 형성된 기판 상에 제1 격벽과 각도를 달리하여 제2 매크로 프리패턴을 형성하고 난 후에 제2 격벽용 재료를 증착하는 단계; 및 (d) 에칭을 통하여 제2 격벽용 재료를 제2 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 제2 격벽을 수득하는 단계;를 포함하는 제1 격벽과 제2 격벽의 높이가 다른 것을 특징으로 하는 격자형 매크로 프리패턴을 이용한 보안패널의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 또 다른 관점에서 (a) 기판에 제1 격벽용 재료를 도포한 다음, 제1 매크로 프리패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 제1 매크로 프리패턴의 측면에 에칭을 통하여 제1 격벽용 재료를 재증착하여 패턴을 가지는 제1 격벽을 수득하는 단계; (c) 제1 격벽이 형성된 기판 상에 제1 격벽과 각도를 달리하여 제2 격벽용 재료를 도포한 다음, 제2 매크로 프리패턴을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 제2 매크로 프리패턴의 측면에 에칭을 통하여 제2 격벽용 재료를 재증착하여 패턴을 가지는 제2 격벽을 수득하는 단계;를 포함하는 제1 격벽과 제2 격벽의 높이가 다른 것을 특징으로 하는 격자형 매크로 프리패턴을 이용한 보안패널의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 에칭을 통하여 격벽 물질을 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 보안패널을 수득할 수 있다.

상기 패턴은 70~90°의 각도를 가지며, 바람직하게는 80~90°, 보다 바람직하게는 85~90°의 각도를 가진 패턴일 수 있다.

상기에서 제1 격벽과 제2 격벽은 0.1~90°의 각도를 가질 수 있다.

이하에서 본 발명에 따른 보안 패널 제조를 위한 롤투롤 시스템에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 있어서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 기판과 매크로 프리패턴이 형성된 시트가 롤로부터 언와인드되면서 상기 기판과 매크로 프리패턴 시트를 접착시켜 상기 기판 상에 상기 매크로 프리패턴을 형성할 수 있다.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 기판이 롤로부터 언와인드되면서 상기 기판 상에 전도성 물질과 매크로 프리패턴 물질을 증착한 다음 상기 매크로 프리패턴을 형성할 수 있다.

도 6과 같이 PET 등의 기판(120) 위에 미리 제조된 프리패턴 시트(110)를 접착부(200)에서 접착하면서 프리패턴부(300)에서 프리패턴을 기판 위에 형성한다. 프리패턴의 형성은 롤투롤 임프린팅 방법으로 구현할 수 있다. 보안 패널은 패턴 자체가 매우 단순하여 마스크를 이용한 UV 경화기술을 롤투롤 공정에 접목하여 진행 할 수 있음은 물론이다. 프리패턴 물질을 기판에 도포하고, 연속공정으로 마스크가 씌워진 UV 램프를 지나가도록 하면서 손쉽게 프리패턴을 만들 수 있다. 증착부(400)에서 프리패턴이 형성된 기판에 격벽 물질을 증착시키고, 이온밀링 에칭(이온 스퍼터링) 공정을 통해 격벽을 형성한다. 패턴제거부(600)에서 프리패턴을 제거하고 보호층형성부(700)에서 패턴 보호층을 형성하는 순서로 시스템을 구축할 수 있다. 보호층은 기판에서 격벽이 분리되는 것을 예방할 수 있고, 투명도, 투습성 및 내열성 등을 고려하여 선택한다. 프리패턴을 제거하는 공정은 앞서 설명한 바와 같이 투명 물질로 이루어진 경우 별도로 제거할 필요성은 없다.

또한, 도 7은 기판 위에 용액공정이나 증착 공정 등을 통한 프리패턴용 소재를 형성하고, 임프린팅이나 리소 공정 등을 통해 프리패턴을 형성하는 것이다. 이후의 시스템은 도6과 같다.

기판 위에 격벽 물질을 먼저 형성시킨 경우, 프리패턴을 격벽 물질 위에 형성하고, 이온밀링 에칭(이온 스퍼터링) 공정을 진행한다. 투명도를 높이기 위해 추가적으로 프리패턴을 제거하고 바닥에 남은 물질을 2차 이온밀링 에칭(이온 스퍼터링) 공정으로 다시 제거한다(도 9 참조). 이후 보호층을 형성한다.

도 8은 터치스크린패널과 보안패널이 결합된 형태의 개념도로, 격벽 물질을 전도성 물질로 선택하는 경우 정전식 터치스크린의 터치센서용 전극으로 사용할 수 있다. 다만, 격벽의 높이를 조절함으로써, 보안과 터치의 이중적인 기능을 할 수 있도록 제작할 수 있다. 도8을 보면 수직방향의 격벽이 높고 수평 방향의 격벽이 낮은 것으로 도시되었는데, 앞서 설명한 바와 같이 도2와 같은 프로세스를 2회할 경우, 프리패턴의 높이를 달리함으로써 제작 가능하다. 또한, 일반적인 러버필름이나 보안 필름이 일측방향에 대하여만 보안 기능을 구현하고 있는데, 도8에서와 달리 수평축 격벽도 높이를 조절하여 수직방향의 보안기능도 구현이 가능함은 물론이다. 종래 나와 있는 보안필름은 제작 공정 자체가 일측으로만 구현이 가능한 문제로 타측방향으로의 보안 기능만을 가지고 있었는데, 본 기술을 이용하는 경우 좌우측 보안은 물론이고 상하측 보안도 가능한 패널을 제공할 수 있다.

도 9는 편광패널(Wire Grid Polarizer 타입)과 보안패널이 복합된 패널의 개념도로서, 앞서 설명한 바와 같이 가시광 파장대역의 1/3 이하로 금속 격벽(w2)을 형성하는 경우, 일측방향 빛(S파 혹은 P파)을 차단하고 타측방향 빛은 통과시키는 역할을 하게 된다. 이때 편광을 위한 격벽(높고 낮은 격벽)의 높이(h2)는 해당 파장의 1/3보다 높아야 편광 성능이 좋게 나타나며, 보안패널을 위한 격벽(높은 격벽, h1)은 시야각을 고려하여(w1 및 h1) 높이 h1를 조절하여 제작한다. 일반적으로 WGP를 제작함에 있어서, 패턴의 간격(P)과 패턴의 두께(W)는 2:1을 가질 경우, 패턴의 높이는 2배 이상, 바람직하게는 2.5배의 높이를 가져야 편광 성능이 우수하게 나타난다.

본 기술을 이용하는 경우 격벽의 두께가 매우 얇아 투과도에 전혀 문제가 없는 반면, 편광 성능이 떨어질 수 있다. 그러나, 편광 성능의 향상은 격벽의 높이 조절을 통해 해결할 수 있다.

도 10은 편광과 터치 및 보안 기능을 겸한 패널로 도9와 비교하여 수평축 격벽이 추가되었는데, 특정 방향에 대한 편광(S파 혹은 P파)을 고려하여 수평축 격벽에 의한 편광이 이루어지지 않도록 간격 “z”은 수직축 격벽간의 간격(w2)보다 넓게 하여 제작하거나, 높이를 낮게 한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

[실시예]

실시예 1

도 2에 나타낸 바와 같이, PET 투명 기판 위에 포토레지스트로 포토리소그래피 공정을 실시하여 프리패턴을 제작하였다. 포토레지스트의 선폭은 5㎛, 높이는 9㎛로 제작하였다. 이렇게 제작한 패턴 위에 최종 패턴으로 만들고자 하는 패턴의 소재인 금을 20nm의 두께로 증착하였다. 다음으로, 이온밀링 공정으로 0.001mTorr 내외의 압력하에서 Ar 이온으로 금을 50~120초 동안 에칭하여 기존에 있는 프리패턴 벽면에 재증착하였다. 마지막으로 프리패턴을 유기용매로 제거하면 5~15nm의 두께와 5~8㎛의 높이로 세워진 격벽 구조를 가진 보안패널을 제작하였다.

실시예 2

실시예 1에서 PET 투명기판 대신에 유리 투명기판을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

실시예 1 및 2에 의해 PET 필름 위에 격벽을 형성하고, 투과도를 측정한 결과 투과도 95%인 PET 필름을 사용했을 경우 550nm 파장에서 90.4354%(PET 필름)의 투과도를 얻을 수 있었다. 기판을 유리로 사용했을 경우, 92.6349%의 투과도를 얻을 수 있었다.

실시예 3

실시예 1에서 제조한 보안패널을 두께 15nm, 선 간격 5μm, 높이 800nm로 병렬 연결하여 터치스크린패널과 편광패널의 복합구조를 제조하였다.

이 경우 저항값이 약 50옴이 이하의 저항값이 측정되었다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

1: 마스크 2: 프리패턴 물질
3: 기판 4: 프리패턴
5: 격벽 물질 6: 격벽
100: 프리패턴 시트 롤러
110: 프리패턴 시트 120: 기판 시트
200: 접착부 210: 패턴층형성부
300: 프리패턴부 400: 증착부
500: 스퍼터링부 600: 패턴제거부
700: 보호층형성부

Claims (18)

1. 다음 단계를 포함하는 매크로 프리패턴을 이용한 보안패널의 제조방법:
   (a) 매크로 프리패턴이 형성된 기판에 격벽용 재료를 증착하는 단계; 및
   (b) 에칭을 통하여 격벽용 재료를 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 격벽을 수득하는 단계.
   
2. 다음 단계를 포함하는 매크로 프리패턴을 이용한 보안패널의 제조방법:
   (a) 기판에 격벽용 재료를 도포한 다음, 매크로 프리패턴을 형성하는 단계; 및
   (b) 상기 매크로 프리패턴의 측면에 에칭을 통하여 격벽용 재료를 재증착하여 패턴을 가지는 격벽을 수득하는 단계.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, (c) 상기 매크로 프리패턴을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 보안패널의 제조방법.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 매크로 프리패턴은 기판 상에 프리패턴 물질을 증착시키고 리소그래피 또는 임프린트 공정을 수행하여 형성하는 것을 특징으로 하는 보안패널의 제조방법:
   
5. 제3항에 있어서, (d) 에칭을 수행하여 기판 바닥에 남은 물질을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 보안패널의 제조방법.
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 에칭은 밀링 또는 스퍼터링으로 수행되는 것을 특징으로 하는 보안패널의 제조방법.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 밀링은 0.1mTorr~10mTorr의 압력하에서 기체를 이용하여 플라즈마를 형성한 다음 상기 플라즈마를 100eV~5,000eV로 가속화하여 수행되는 것을 특징으로 하는 보안패널의 제조방법.
   
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 격벽의 두께는 1~100nm이고, 높이는 1nm~100㎛인 것을 특징으로 하는 보안패널의 제조방법.
   
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기판과 매크로 프리패턴이 형성된 시트가 롤로부터 언와인드되면서 상기 기판과 매크로 프리패턴 시트를 접착시켜 상기 기판 상에 상기 매크로 프리패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 보안패널의 제조방법.
   
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기판이 롤로부터 언와인드되면서 상기 기판 상에 격벽용 재료와 매크로 프리패턴 물질을 증착한 다음 상기 매크로 프리패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 보안패널의 제조방법.
    
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 패턴 보호층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 보안패널의 제조방법.
    
12. 제3항에 있어서, (d) 패턴 보호층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 보안패널의 제조방법.
    
13. 다음 단계를 포함하는 제1 격벽과 제2 격벽의 높이가 다른 것을 특징으로 하는 매크로 프리패턴을 이용한 적층형 보안패널의 제조방법:
    (a) 제1 매크로 프리패턴이 형성된 기판에 제1 격벽용 재료를 증착하는 단계;
    (b) 에칭을 통하여 제1 격벽용 재료를 제1 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 제1 격벽을 수득하는 단계;
    (c) 상기 제1 격벽이 형성된 기판 상에 제2 격벽용 재료를 증착하는 단계; 및
    (d) 에칭을 통하여 제2 격벽용 재료를 제2 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 제2 격벽을 수득하는 단계.
    
14. 다음 단계를 포함하는 제1 격벽과 제2 격벽의 높이가 다른 것을 특징으로 하는 매크로 프리패턴을 이용한 적층형 보안패널의 제조방법:
    (a) 기판에 제1 격벽용 재료를 도포한 다음, 제1 매크로 프리패턴을 형성하는 단계;
    (b) 상기 제1 매크로 프리패턴의 측면에 에칭을 통하여 제1 격벽용 재료를 재증착하여 패턴을 가지는 제1 격벽을 수득하는 단계;
    (c) 상기 제1 격벽이 형성된 기판 상에 제2 격벽용 재료를 도포한 다음, 제2 매크로 프리패턴을 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 제2 매크로 프리패턴의 측면에 에칭을 통하여 제2 격벽용 재료를 재증착하여 패턴을 가지는 제2 격벽을 수득하는 단계.
    
15. 다음 단계를 포함하는 제1 격벽과 제2 격벽의 높이가 다른 것을 특징으로 하는 매크로 프리패턴을 이용한 격자형 보안패널의 제조방법:
    (a) 제1 매크로 프리패턴이 형성된 기판에 제1 격벽용 재료를 증착하는 단계;
    (b) 에칭을 통하여 제1 격벽용 재료를 제1 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 제1 격벽을 수득하는 단계;
    (c) 제1 격벽이 형성된 기판 상에 제1 격벽과 각도를 달리하여 제2 매크로 프리패턴을 형성하고 난 후에 제2 격벽용 재료를 증착하는 단계; 및
    (d) 에칭을 통하여 제2 격벽용 재료를 제2 매크로 프리패턴의 측면에 재증착하여 패턴을 가지는 제2 격벽을 수득하는 단계.
    
16. 다음 단계를 포함하는 제1 격벽과 제2 격벽의 높이가 다른 것을 특징으로 하는 매크로 프리패턴을 이용한 격자형 보안패널의 제조방법:
    (a) 기판에 제1 격벽용 재료를 도포한 다음, 제1 매크로 프리패턴을 형성하는 단계;
    (b) 상기 제1 매크로 프리패턴의 측면에 에칭을 통하여 제1 격벽용 재료를 재증착하여 패턴을 가지는 제1 격벽을 수득하는 단계;
    (c) 제1 격벽이 형성된 기판 상에 제1 격벽과 각도를 달리하여 제2 격벽용 재료를 도포한 다음, 제2 매크로 프리패턴을 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 제2 매크로 프리패턴의 측면에 에칭을 통하여 제2 격벽용 재료를 재증착하여 패턴을 가지는 제2 격벽을 수득하는 단계.
    
17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (b) 단계의 재증착 후에 제1 매크로 프리패턴을 제거하거나 상기 (d) 단계의 재증착 후에 제2 매크로 프리패턴을 제거하는 단계를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 보안패널의 제조방법.
    
18. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 격벽 및 제2 격벽 중 어느 하나는 보안패널이고, 나머지는 편광패널, 터치스크린패널 및 보안패널로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 보안패널의 제조방법.

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