KR20180034234A - 금속 메쉬의 미세 선폭 도금용 진공 및 차폐 척 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 대면적 디스플레이 패널에 적용되는 금속 메쉬에 구리 도금을 전면적에 걸쳐 균일하게 하기 위한 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은 대면적 금속 메쉬에 구리 도금을 실시함에 있어서, 중앙부를 개구부로 형성한 차폐 척을 비전도성 소재로 만들어 대면적 금속 메쉬가 형성된 패널 위에 배치하여 가장자리 부분의 도금 두께와 중앙부의 도금 두께가 균일하게 되도록 하였다.
또한, 상기 차폐 척의 프레임 부분에 다수의 구멍을 내어 도금층의 두께를 더욱 균일하게 하였다.

Description

금속 메쉬의 미세 선폭 도금용 진공 및 차폐 척{VACUUM AND SHIELDING CHUCK FOR PLATING FINE LINE WIDTH OF METAL MESH}

본 발명은 대면적 투명전극용 메탈 메쉬 패턴을 형성하는 기술에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 전자칠판과 같은 대면적 터치패널 용 금속 메쉬를 전기도금으로 형성하는 기술에 관한 것이다.

최근 대형 디스플레이 기술이 발전함에 따라 터치스크린을 이용한 전자칠판이 상용화되고 있다 (대한민국 공개특허 제1020130037600호 등). LCD와 터치 패널을 적용한 전자칠판은 대형 디스플레이 패널의 일종으로, 미세 선으로 이루어진 금속 메쉬층을 포함한다. 상기 금속 메쉬층은, 투명기판 위에 산화물(oxide)층/금속층(metal)/산화물(oxide)층을 형성하고 리소그래피술을 이용하여 미세선들로 이루어진 메쉬로 구현된다. 이른바, OMO 메쉬층은 ITO로 이루어진 투명전극에 비해 제작비가 저렴하고 생산성도 우수하다는 장점이 있다. 전자칠판과 같은 터치디스플레이에서 면저항은 24인치 면적의 경우, 약 10 Ω이하, 86인치 면적에서 1 Ω 이하인 것이 바람직하다. OMO 메쉬 층의 경우, 86인치 면적에서 면저항은 8Ω 정도로 면저항을 낮출 필요가 있다. 그에 따라 OMO 메쉬 구조 위에 구리(Cu) 도금을 실시하는 방안을 고려할 수 있다. 구리를 OMO 메쉬 위에 약 2um 정도 도금할 경우, 86인치 면적의 메쉬 면저항이 1 Ω 이하로 낮아진다. 그에 따라 대면적 패널에 형성된 OMO 메쉬 전체에 대해 전기도금 방식으로 구리를 도금할 경우, 다음과 같은 문제가 발생된다.

즉, 대면적에 대하여 전기도금을 하게되므로, 전기도금용 전극이 설치되는 패널의 가장자리 부근에 형성된 메쉬 부분에는 매우 두께가 두꺼운 구리도금층이 형성되고 패널 중심부쪽으로 갈수록 구리 도금의 두께가 얇게 형성된다. 이러한 두께 편차는 패널 위치별로 저항값이 달라지는 문제가 되어 궁극적으로 전자칠판과 같은 디스플레이 패널 상에서 위치별 동작 불안정 문제가 생기게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 전기 도금 후 메쉬를 이루는 선폭을 다시 연마나 식각 처리하는 방법을 고려할 수 있지만 선폭이 미세하기 때문에 그러한 작업을 실시하는 것은 불가능하다고 보아야 한다.

따라서 본 발명의 목적은 대면적 디스플레이 패널에 적용되는 금속 메쉬에 구리 도금을 전면적에 걸쳐 균일하게 하기 위한 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 발명은 대면적 금속 메쉬에 구리 도금을 실시함에 있어서, 중앙부를 개구부로 형성한 차폐 척을 비전도성 소재로 만들어 대면적 금속 메쉬가 형성된 패널 위에 배치하여 가장자리 부분의 도금 두께와 중앙부의 도금 두께가 균일하게 되도록 하였다.

또한, 상기 차폐 척의 프레임 부분에 다수의 구멍을 내어 도금층의 두께를 더욱 균일하게 하였다.

또한, 기판과 전극의 밀착을 위해 진공을 이용하였고, 전해질 수용액이 전극에 닿지 못하도록 지그 시스템으로 밀폐하였다.

본 발명에 따르면, 대면적의 금속 메쉬를 이루는 미세 선폭에 균일한 두께로 구리 도금층이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 지그 시스템으로 인해, 진공을 적용하여 기판의 굴곡을 평평하게 펼치고 전해질 수용액이 전극에 침투하는 것을 철저히 막아 높은 전력으로 우수한 도금층을 형성할 수 있게 하였다.

도 1은 기판에 OMO 층을 올린 다음, 리소그라피술로 메쉬 패턴을 형성하고 여기에 구리를 도금한 것을 나타내는 순서도 이다.
도 2는 본 발명에 따라 메쉬 패턴이 형성된 기판상에 차폐 척을 덮고 도금하는 것을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 차폐 척에 형성된 구멍 개수에 따른 도금층의 두께 균일도 향상을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따라 제작된 차폐 척의 사진이다.
도 5는 대면적 기판의 중앙부와 가장자리부의 도금 결과를 상세히 관찰한 현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 차폐 척과 함께 적용되는 지그 베이스 플레이트의 평면도와 이를 적용한 금속 메쉬 도금 시스템을 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 지그 시스템의 구성을 보여주는 단면도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1에는 전자칠판 터치 패널에 적용될 금속 메쉬 기판의 제작 방법이 나와있다. 유리기판(100)에 산화물/금속/산화물 층을 올려 이른바, OMO층을 형성한 다음, PR을 이용하는 리소그라피술로 메쉬 패턴을 만든다. 이러한 OMO 메쉬 패턴의 면저항은 상술한 바와 같이 86인치 면적에서 면저항은 8Ω 정도로 높은 편이라, 이를 낮추기 위해 구리(Cu) 도금을 한다. 전기도금을 이용하여 메쉬 패턴 그대로 유지하면서 Cu가 1 내지 2um 정도 도금(적층)되어 86인치 면적에서 면저항은 1Ω 근처로 낮아진다.

기존에 알려진 전해도금방법을 이용하는 것이 저비용과 높은 생산성을 나타내어 바람직하다. 그러나 일반적인 전해도금방법으로 구리층을 형성하면, 전극에서 가까운 대면적 기판의 가장자리 부근은 전하 밀도가 높아 구리층이 두껍게 형성되고 중심부로 갈수록 얇게 도금되는 문제가 있어 이를 해결하기 위해, 도 2와 같이 차폐 척을 적용한다.

도 2에 도시된 차폐 척(200)은 OMO로 된 금속 메쉬가 형성된 유리기판(100)(편의상 금속 메쉬 기판이라 칭한다)과 거의 같은 크기로 되어 있고, 중앙에는 개구부가 형성되어 있다. 개구부의 형상은 차폐 척의 외곽선과 나란하게 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예의 경우, 패널의 형상이 사각형이므로 차폐 척의 개구부 형상도 사각형으로 하였다. 원형 패널의 경우, 원형 차폐 척에 동심원상으로 된 개구부가 형성될 것이다. 중앙에 개구부가 형성된 차폐 척을 금속 메쉬 기판 위에 놓고 전해도금을 실시하면, 금속 메쉬 기판의 외곽 쪽은 구리도금 층이 두껍고 중심으로 갈수록 얇아지는 현상이 크게 완화된다. 그에 따라 도금 층의 두께 불균일의 문제가 어느 정도 해소될 수 있다. 본 발명자들의 실험에 따르면, 액자 프레임 형태의 차폐 척을 덮고 전해 도금을 실시할 경우, 오히려 도금 층의 두께가 역전되어 중심부에서 더 두꺼운 도금층이 형성되어 이 역시 바람직하지 못하다는 것을 알 수 있었다. 그에 따라 본 발명자들은 도 2에 보인 바와 같이 차폐 척의 프레임 부분에 구멍을 다수 뚫어 차폐 기능을 완화시켰다. 프레임의 폭은 가로방향과 세로방향 모두 같게 하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 개구부의 크기는 차폐 척의 총면적의 1/4 정도에 해당하는 사각형을 차폐 척의 외곽과 동심형으로 하여 중심부에 형성하였다. 대략 개구부의 크기는 차폐 척의 총면적의 1/5 내지 1/3에 해당하는 사각형을 차폐 척의 외곽과 동심형으로 하여 중심부에 형성하고 프레임 부분에 구멍의 크기와 개수를 조절하여 전면적으로 균일한 도금층을 형성할 수 있다.

차폐 척은 전해 도금이 실시되는 금속 메쉬 기판 위에 배치될 때, 2 내지 10mm의 간격을 두고 배치된다. 이를 위해, 차폐 척을 잡아주는 지그를 설치한다. 지그는 다양한 형태일 수 있다. 예를 들면, 차폐 척의 네 변을 지지할 수 있는 프레임 형태의 지그를 구성하여 차폐 척을 탑재시키거나, 차폐 척의 네 변에 각각 차폐 척의 변을 지지하는 받침대를 배치하고 차폐 척을 그 위에 놓는 방식의 지그를 만들 수 있다.

차폐 척 없이 전해 도금을 실시할 경우, 도금 층의 두께가 급격히 얇아지는 지점을 경계로 하여 개구부를 형성하고, 프레임이 있는 쪽에는 구멍(210)을 다수 형성하는 것이다. 구멍의 크기는 일정하게 하고 일정 간격으로 형성할 수도 있지만, 개구부에 가까운 쪽일수록 좀 더 넓은 면적의 구멍을 내거나 동일 크기의 구멍을 더 많이 내는 식으로 할 수 있다. 또한, 랜덤한 크기의 구멍을 랜덤한 분포로 형성하여 전체적으로는 균일한 분포가 되게 할 수도 있다.

본 발명자들이 조사한 바에 의하면, 차폐 척 프레임에 형성한 구멍 개수에 따라 도금 균일도가 점차 증가한다는 것을 알았다. 균일도 편차의 기준을 구멍이 없을 때를 100%로 한 것에 대해 상대평가한 결과, 도 3의 그래프에 나타낸 바와 같이 구멍의 개수가 60개일 때 도금 층의 균일도 편차는 15% 정도로 낮아졌고, 100개로 증가시키면 9% 정도로 낮아졌다.

차폐 척은 비전도성 소재로 제작되며, 예를 들면, 플라스틱, 실리콘, 아크릴 등일 수 있다.

본 발명의 차폐 척은 대략 가로세로 30인치 이상의 대면적 금속 메쉬에 전해도금을 실시할 경우 적용될 수 있다.

도 4에는 본 발명에 따라 제작된 차폐 척의 사진을 수록하였으며, 도 5에는 대면적 기판의 중앙부와 가장자리부의 도금 결과를 상세히 관찰한 현미경 사진이 나와 있다.

이로써 차폐 척의 배치에 따른 도금층 균일화 효과를 확인할 수 있다.

한편, 도 6은 본 발명의 차폐 척(200)을 적용하여 금속 메쉬를 균일한 두께로 도금하는 시스템에서 도금층의 밀도와 밀착력을 강화할 수 있도록 지그를 더 적용한 것을 보여준다.

미세 선폭의 금속 메쉬를 도금할 때, 도금 층의 밀도(density)를 좀 더 밀하게 형성하고 기판에 대한 밀착력을 강화하려면 전기 도금용 전극에 인가하는 전력을 높이는 것이 유리하다. 고전력이 인가될수록 도금층의 품질이 향상되며, 이때 전해도금에 필요한 전극과 기판의 밀착 상태가 중요하다. 또한, 전해질 수용액이 전극에 닿지 않도록 철저히 분리시켜야 안전하게 도금을 완성할 수 있다.

이를 위해 본 발명은 오링(350)이 설치된 지그를 적용하였다.

도 6에는 지그 베이스 플레이트(310)의 평면도가 나와있으며, 지그 베이스 플레이트(310)에 기판(100)이 놓여 형성되는 둘레를 따라 오링(350)이 배열된다. 도 7에는 본 발명의 지그 시스템의 구성을 단면도로 나타내었다.

오링(350)이 있는 지그 베이스 플레이트(310) 바로 위에 플레이트형 전극(400)이 배치되고 그 위에 기판(100)이 놓인다. 기판(100) 에지는 오링(350)에 의해 둘러싸이도록 정렬된다. 그러나 오링(350)은 기판(100) 후면에 놓인 전극(400)의 둘레에 맞도록 형성될 수도 있다. 전해질 수용액이 전극에 닿지 않도록 밀폐하는 것이 주요 목적이기 때문에 전극 둘레를 오링(350)이 밀폐할 수도 있다.

기판(100) 위에 상기 차폐 척(200)을 놓고 그 위에 커버 플레이트(500)를 놓는다. 이때 커버 플레이트(500)는 상기 차폐 척(200)이 놓여질 수 있는 개구부를 갖는 프레임 형태로 구성되며, 개구부를 따라 기판(100)과 닿을 부분에도 오링(510)이 배열되어 있다. 즉, 차폐 척(200)은 커버 플레이트(500)의 개구부에 딱 맞는 치수로 설계되어 끼워진다. 커버 플레이트(500)의 오링(510)이 형성하는 테두리는 지그 베이스 플레이트에 있는 오링(350)의 테두리보다 안쪽에 좁게 형성된다. 이는 기판(100)의 면적 중 실제 사용되는 액티브 영역에 대해 차폐 척(200)이 적용되어야 하기 때문이다. 즉, 기판 이외의 부분에 전해질 수용액이 닿지 않도록 액자 프레임과 같이 생긴 커버 플레이트를 상기 차폐척 둘레에 배치하며, 액자 프레임과 같은 커버 플레이트 개구부에 차폐 척이 밀착되게 끼워진다.

이와 같은 지그 시스템은 커버 플레이트(500)가 지그 베이스 플레이트(310)와 볼트로 완전히 결합한 후, 진공 펌프에 의해 진공 밀폐가 이루어진다.

지그 베이스 플레이트(310)에 고전력이 인가될 플레이트형 전극(400)과 전극(400) 위에 밀착될 기판(100)을 진공으로 밀착시켜 전해질 수용액을 차단할 필요가 있기 때문이다.

상기 지그 베이스 플레이트(310)에는 진공흡착을 위한 진공 포트(320, 325, 330)가 다수 형성되어 진공을 뽑아 전극(400)과 기판(100)이 완전히 밀착 밀폐되어 전해질 수용액이 침투할 수 없게 된다. 진공 포트(320)는 기판 면을 균일하게 진공 흡착할 수 있도록 다수가 형성되고 균일한 분포로 배열된다. 진공 펌프를 가동할 때, 급격한 진공화는 기판 파손을 일으키므로 서서히 진행하여야 하며, 진공도를 수치로 확인하고 진공화 속도를 조절할 수 있도록 진공 레귤레이터를 설치한다. 진공 레귤레이터 설치를 위한 진공 포트(330)는 기판의 에지 근처에 기판 중심에 대해 좌우 대칭으로 얼마간 이격된 지점에 길이를 갖는 형상으로 설치되고, 진공 포트(330)와 진공 펌프 사이에 진공 레귤레이터가 설치된다. 레귤레이터를 적용함으로써 진공도가 일정하게 유지되게 관리할 수 있다.

진공화 작업에서 기판 전면에 대한 진공화 정도가 균일해야 하며, 기판 에지(둘레부분)를 따라 진공화가 잘 일어나지 않아 기판 에지부가 지그 플레이트(310)로부터 들뜨는 경우가 있다. 이를 방지하기 위해 기판 에지에 접하게될 오링 안쪽을 따라 작은 진공 포트(325)를 소정 간격으로 다수 형성한다. 또한, 전극(400)에 전원이 연결되는 포트(360)도 기판 에지 바로 안쪽에 길이를 갖는 형상으로 형성한다.

지그 베이스 플레이트(310)의 오링(350)의 외측에는 다수의 볼트 체결부(340)가 있어 커버 플레이트(500)를 이에 볼트로 조립할 수 있게 하였다.

상기 포트(360)에는 전원을 연결하는 전극연결부재가 배치된 후 실리콘과 같은 밀폐용 소재로 밀봉된다. 진공 펌프로 진공화하게 되면 진공 포트(320, 325)는 기판과 지그 베이스 플레이트 및 커버 플레이트에 의해 진공 밀폐되며, 진공화 작업을 마친 후 진공 레귤레이터와 관련된 포트(330)는 밸브로 잠겨져 진공을 유지하게 된다. 진공화로 인해 기판의 휨이나 굴곡면이 평면으로 펴져 전극과 완벽히 밀착될 수 있다.

전해질 수용액이 고전력이 인가되는 전극에 침투되면 도금 공정은 바로 단락을 일으켜 공정이 중단되고 기판은 불량 처리되므로 이러한 조치는 불량을 줄이고 생산성을 향상시킨다.

오링(350, 510)과 커버 플레이트의 개구부, 전극(400) 및 기판(100)은 치수 정밀도를 요하며 이들의 간극 설계는 매우 중요하다. 치수 오차 내지 간극 설계 오류는 진공화 도중 기판의 파손을 일으킬 수 있기 때문이다. 오링(350)의 폭 안쪽은 기판(100) 에지에 접하게 설계되는 것이 바람직하며, 전극(400)은 기판(100)에 비해 약간 더 작은 치수로 설계된다.

한편, 기판(100) 위에 덮이도록 놓이는 상기 차폐 척은 상술한 바와 같이 도금 층의 두께 균일도를 향상시킨다.

이를 위해 커버 플레이트 개구부 둘레를 따라 오링이 배열된다.

상기와 같은 구성에 의해 전극에 고전력이 인가되어 전해 도금을 실시할 수 있으며, 전극에는 전해질 수용액이 침투할 수 없으며, 기판 면 이외에 전해질이 닿지 않아 대면적 기판에 전해 도금 공정을 상당 시간 안전하게 지속시킬 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100: 유리 기판
200: 차폐 척
210: 구멍
310: 지그 베이스 플레이트
350, 510: 오링
320, 325, 330: 진공 포트
340: 볼트 체결부
360: (전원용) 포트
400: 전극
500: 커버 플레이트

Claims (7)

1. 전자칠판 터치스크린 용의 대면적 금속 메쉬의 전기저항을 낮추기 위해, OMO(Oxide/Metal/Oxide)로 구성된 대면적 금속 메쉬에 전해 도금을 실시하여 Cu로 된 금속도금층을 형성하되,
   상기 대면적 금속 메쉬가 형성된 기판 위에 비전도체로 제작된 차폐 척을 배치하고 전해 도금을 실시하며,
   상기 차폐 척은 중앙에 개구부; 및 프레임 부분에 다수의 구멍;을 구비하여 가장자리 부분의 도금 두께와 중앙부의 도금 두께가 균일하게 되게 하는 것을 특징으로 하는, 전자칠판 터치스크린 용의 대면적 금속 메쉬의 제조 방법.
2. 전자칠판 터치스크린 용의 대면적 금속 메쉬로서,
   OMO(Oxide/Metal/Oxide)로 구성된 금속 메쉬;
   상기 금속 메쉬의 전기 저항을 낮추기 위해, OMO로 구성된 상기 금속 메쉬에 Cu를 도금한 것을 특징으로 하는, 전자칠판 터치스크린 용의 대면적 금속 메쉬.
3. 기판상에 형성된, OMO(Oxide/Metal/Oxide)로 구성된 대면적 금속 메쉬;
   상기 대면적 금속 메쉬의 OMO(Oxide/Metal/Oxide) 위에 전기도금을 이용하여 메쉬 패턴 그대로를 유지하면서 Cu 층을 전기도금하기 위하여 상기 금속 메쉬 기판에 놓이는 차폐 척;을 포함하며,
   상기 차폐 척은, 중앙에 개구부; 및 프레임 부분에 다수의 구멍;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자칠판 터치스크린 용의 대면적 금속 메쉬의 제조 시스템.
4. 제3항에 있어서, 프레임 부분에 형성하는 구멍의 크기와 개수를 조절하여 전면적으로 균일한 도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전자칠판 터치스크린 용의 대면적 금속 메쉬의 제조 시스템.
5. OMO(Oxide/Metal/Oxide)로 구성된 대면적 금속 메쉬가 형성된 기판;
   상기 기판 후면에 배치되는 전극;
   상기 전극 후면에 배치되며, 오링과 진공 포트를 구비한 지그 베이스 플레이트;
   상기 기판 위에 배치되며, 중앙에 개구부 및 프레임 부분에 다수의 구멍을 구비하는 차폐 척; 및
   상기 차폐 척의 둘레에 맞게 끼워져 상기 기판 면 이외에 전해질 수용액이 침투하지 못하게 하는 커버 플레이트;를 포함하여,
   상기 지그 베이스 플레이트의 진공 포트를 통해 상기 전극과 상기 기판이 상기 지그 베이스 플레이트에 밀착되도록 진공펌프로 진공화하고, 상기 전극에 전력을 인가하여 전기도금으로 메쉬 패턴 그대로를 유지하면서 Cu 층을 전기 도금하는 것을 특징으로 하는 전자칠판 터치스크린 용의 대면적 금속 메쉬의 제조 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 커버 플레이트는 상기 차폐 척과 닿는 둘레 부분을 따라 오링을 구비한 것을 특징으로 하는 전자칠판 터치스크린 용의 대면적 금속 메쉬의 제조 시스템.
7. 제5항에 있어서, 상기 진공 포트는 다수 구비되는 것을 특징으로 하는 전자칠판 터치스크린 용의 대면적 금속 메쉬의 제조 시스템.
   
   
   
   
   
   

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