광금속배선을 이용한 터치스크린 상의 전체 회로 제작

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-01-26

사용자들은 스마트폰, 태블릿 등을 작동시킬 때, 이 소자들을 작동시키는 복잡한 전자 소자들에 대하여 인식하지 못한다. 사용자들이 걱정하는 것은 스와이프하고, 두두리는 것뿐이다. 터치 스크린을 작동시키기 위해, 손가락으로 만졌을 때 그 위치를 감지하는 미세하게 작은 전지 전도체 추적을 이용하여 표면상에서 제공된다. 이 소자의 주변에서 이미 세 추적은 더 큰 전도체 추적들로 합쳐진다. 현재까지, 몇 가지 생산 단계들이 이 소자를 만들기 위해 요구되어왔다. INM 연구원들은 한 단계로 미세와 거시적인 전 도체트랙들이 제조될 수 있는 새로운 공정을 선보였다. INM 연구팀은 일본 도쿄에서 열리는 2015년 국제 나노기술 전시회 및 나노 기술 컨퍼런스에서 결과들을 발표할 것이다. 개발자들은 광금속 배선 상의 새로운 프로세스를 기반으로 하고 있다. UV광 노출 조건에서 광활성층과 함께 작용하면서, 색깔없는 은 화합물은 전기적으로 전도성을 띤 은으로 변한다. 은 화합물은 다양한 방법들에 의해 플라스틱 필름들이나 유리에 트랙들의 형태나 다른 구조들로 적용될 수 있다. 밀리미터의 1000 분의 일의 가장 작은 크기까지 다양한 크기의 트랙들이 이 방법으로 개발될 수 있다. 대응하는 전도체 트랙들은 UV 광에 노출되어 이후 만들어진다. 호일(foil) 혹은 유리는 처음 금속 산화물 나노 입자들의 광활성층으로 코팅된다. 광학 재료 프로그램 부서의 부서장인 피터 윌리엄 드 올리베이라(Peter William de Oliveira)는 “이때 우리는 색깔이 없으면서 UV에 안정한 은 화합물을 적용시킨다”고 말했다. 이러한 일련의 층들의 노출은 광활성층 상의 은 화합물이 분해되고, 은 이온들이 금속, 즉 전기적으로 전도성을 띤 은으로 환원되는 효과를 가진다. 이러한 프로세스는 몇 가지 장점들을 가진다. 빠르고, 유연하며, 크기가 다양하고, 저렴하면서 환경친화적이다. 그리고 더 나아가 후처리 프로세스 단계들이 필요하지 않는다. INM 연구팀은 이 기본적인 원칙으로 유리 혹은 플라스틱과 같은 기판에 대해 서로 다른 크기의 전도 스트라이프 (strip)들을 적용할 수 있었다. 물리학자 드 올리베이라는 “여기에는 요구되는 것처럼 사용할 수 있는 세 가지 다른 선택들이 있다. UV 레이저를 이용한 ‘쓰기’는 새로운 전도 스트라이프 디자인 테스트와 첫 맞춤형 생산에 특히 좋지만, 이러한 방법은 대량 생산에 적용되기에 너무 시간이 많이 소비된다”고 설명하였다. 원하는 위치들에 오직 UV만 투과하는 포토마스크들은 구조화하는데 사용될 수 있다. 이러한 마스크들의 생산은 꽤 비싸고, 환경에 크게 영향을 준다. 반연속 프로세스의 경우 유리와 같은 고체 기판들을 위해 마스크들은 특히 적합하지만, 유연하지 않고 주로 석영 유리로 구성되기 때문에 롤-투-롤(roll-to-roll) 프로세스에는 적합하지 않다. 연구팀은 현재 소위 투명 스탬프들을 이용한 세 번째 방법에 대한 연구에 초점을 두고 있다. 이러한 스탬프들은 기계적으로 은 화합물을 대체하고, 은이 없는 곳에도 역시 전도 스트라이프가 없다. 그래서, 연구팀은 수 마이크로미터 정도로 측정되는 구조들을 형성시킬 수 있다. 스탬프들이 유연한 폴리머로 구성되기 때문에, 연구팀은 롤 상에 스탬프들을 정렬하는 가능성을 가진다. 스탬프들이 투명하기 때문에 연구팀은 롤에 UV 광원을 결합시킬 수 있어서 첫 단계들에서 롤-투-롤 프로세스가 수행될 수 있다. 이는 서로 다른 크기의 전도 스트라이프 구조들이 대형의 폴리에틸렌 혹은 폴리카보네이트 필름과 같은 기판들 상에 생산될 수 있게 한다. 그림 설명: 광금속 배선의 예 id38752.jpg http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=38752.php