TANAKA 홀딩스 주식회사는 다나까귀금속 그룹의 제조 사업을 전개하는 다나까 귀금속 공업 주식회사(본사: 도쿄도 치요다구, 대표이사 사장 집행 임원: 타나에 아키라)가 터치 센서용 메탈 메시 필름의 단면 2층 배선 구조 및 제조 방법을 발견하여, 실용화 개발에 착수했다고 밝혔다. 본 기술은 스마트폰 터치패널 등의 용도에서 고화질화, 슬림화, 플렉시블화, 내구성 향상에 기여할 것으로 기대하고 있다. 

통상, 터치패널에는 X센서 기판, Y센서 기판이라고 하는 2장의 센서 기판으로 구성되지만, 다나까귀금속공업에서는 산학 공동 실용화 개발사업(NexTEP) 위탁 대상으로서, 국립연구개발법인 산업기술종합연구소, 플렉시블 일렉트로닉스 연구센터의 하세가와 다쓰오 총괄연구 주임의 연구 결과를 토대로, 2014년 4월부터 2017년 9월에 걸쳐 위탁 개발한 메탈 메시 배선 기술을 응용하여 필름 단면에 은나노 잉크 배선 회로를 겹치게 형성함으로써 필름 기판 단면에 X센서와 Y센서 배선을 형성하는 방법을 개발 했다.(단면 2층 구조 메탈 메시 필름) 그 결과, 센서 기판 1장으로 끝내며, 비용 절감에 기여하는 동시에 터치패널의 고화질화 및 슬림화, 나아가 현재 터치패널에 많이 쓰이는 인듐 주석 산화물(ITO)을 유리 기판에 에칭 형성한 투명전극이나 메탈 메시 필름도 견디지 못하는 밴딩 강도 개선(플렉시블화)이 기대되는 구조와 제조 방법을 개발 했다. 

본 기술의 특징 

- 단면 2층 구조에 따른 슬림화와 밴딩 강도 개선(플렉시블화) 

- 패턴 형성에서 에칭 공정을 사용하지 않고, 저온 소결 은나노 잉크와 SuPR-NaP법을 채용함으로써 4 um 이하(2∼4 um)의 미세 배선 형성이 가능 

- 긴 필름을 사용한 Roll to Roll 방식으로 생산 가능 

본 제품은 위와 같은 장점을 가지고 앞으로 구부러지는 디스플레이로 변화할 것으로 예상되는 하이엔드 스마트폰 터치패널 등에서의 용도 확대가 예상되는 플렉시블 전자 디바이스 시장에서 이용 및 응용이 기대된다. 

다나까귀금속공업의 메탈 메시 필름 인쇄 기술 

다나까귀금속공업의 메탈 메시 필름 인쇄 기술은 열에 약한 PET 필름에 배선 형성을 가능하게 한 저온소결 은나노 잉크와 불소 수지를 PET 필름 등의 기판에 코팅해서, 심자외선을 노광시켜 활성화한 불소 수지 표면과 은나노 잉크를 흡착·소결하여, 소정의 미세 배선을 형성하는 SuPR-NaP(슈퍼 냅)법을 채택하여 4 um 이하의 미세 배선을 실현하고 있다. 또한, 세계 최초로 미세 배선 필름을 전 공정 Roll to Roll 방식으로 제조하는 프로세스를 확립하고 있으며, 수 미크론부터 수십 미크론까지의 패턴이 혼재하는 메탈 메시 필름이나, 센서부와 베젤 부분의 일괄 형성 인쇄가 가능하다. 현재 다나까귀금속공업에서는 표준 스펙(4 um, 단면 1층 구조) 메탈 메시 필름의 샘플을 제공하고 있으며, 단면 2층 구조 메탈 메시 필름에 관해서는 추후 샘플 출하를 목표로 한층 더 연구·개발을 추진하고 있다. 

개발 배경 

2019년부터 2020년에 걸쳐, 자유자재로 구부릴 수 있는 디스플레이 등을 탑재한 하이엔드 스마트폰의 등장이 기대되는 가운데, 플렉시블하면서 훨씬 얇고 내구성이 좋은 터치패널 실현이 요구되고 있다. 현재, 스마트폰에서는 투과율이 높고, 멀티터치(다점 검출)가 가능한 투영형 정전용량식 터치패널이 많이 채용되고 있다. 투영형 정전용량식 터치패널의 터치센서는 높은 투과율과 양산성 면에서 인듐 주석 산화물(ITO)을 유리 기판에 에칭시킨 투명전극이 주류다. 하지만 인듐 주석 산화물은 향후 가격 인하에 있어서의 어려움이나 에칭 공정에서 나오는 폐액으로 인한 환경 오염의 우려 등으로 인해 대체물질이 연구되고 있다. 또한 ITO는 전기저항치가 크고, 밴딩에 약하기 때문에 대형화나 플렉시블화가 어려우므로, 미래의 스마트폰 시장에는 적합하지 않다. 

그래서 메탈 메시를 사용한 터치패널용 센서 개발이 각사에서 진행되고 있으며, 일부 터치패널 디스플레이나 컴퓨터에 이미 채용되고 있다. 하지만 메탈 메시 센서부의 선폭은 현재, 3 um~7 um가 주류이며, 이 점은 배선 부분이 사람의 눈으로 볼 수 있는 영역이기에, 지근거리에서 쓰이는 스마트폰을 보급하는데 있어서의 과제였다. 

다나까귀금속공업에서는 난제로 남아 있던 선폭 4 um 이하의 미세 배선 형성을 저온 소결 은나노 잉크와, SuPR-NaP법을 채용함으로써 가능하게 했다. 더불어, Roll to Roll 방식도 함께 채용해서 센서부와 베젤 부분의 동시 인쇄를 가능하게 만들어 양산성과 저비용화도 가능하게 했다. 또한 앞부분에서 설명한 배선 기술을 응용해서, 이번 터치패널용 메탈 메시 필름 단면 2층 배선 구조의 전망을 예측함으로써 시장이 원하던 구부러지는 차세대 벤더블(bendable)·폴더블(foldable) 스마트폰 시장 및 플렉시블 전자제품 시장의 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.