KR101523325B1 - 투명 히터 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투명 히터 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 면저항이 높은 면상 투명 전극 물질을 사용하지 않고 나노 임프린트 공정을 통해 메탈 메쉬 형태의 발열부를 형성함으로써, 제작 과정을 용이하게 할 수 있고, 발열부에 대해 전도성이 우수한 전도성 물질이 충진된 메쉬 패턴 형태로 형성함으로써, 상대적으로 낮은 전기 저항 특성을 가지며, 이에 따라 낮은 면저항으로 인해 종래 기술에 비해 소비 전력을 낮출 수 있고, 에너지 손실이 적어 발열부 전체 면적에 대해 상대적으로 균일한 온도 분포를 나타내도록 할 수 있으며, 온도 제어 또한 더욱 용이하게 수행할 수 있고, 메탈 메쉬 구조의 발열부에 대해 별도의 흑화 물질을 메쉬 패턴에 도포함으로써, 빛이 투명 히터를 통과하는 과정에서 메쉬 패턴에 의해 난반사되지 않고 흑화 물질에 의해 흡수되도록 함으로써, 빛이 반짝거리는 스파클링 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라 시야 확보 측면에서 더욱 우수한 품질을 유지시킬 수 있는 투명 히터 및 이의 제조 방법을 제공한다.

Description

투명 히터 및 이의 제조 방법{Transparent Heater and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 투명 히터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 면저항이 높은 면상 투명 전극 물질을 사용하지 않고 나노 임프린트 공정을 통해 메탈 메쉬 형태의 발열부를 형성함으로써, 제작 과정을 용이하게 할 수 있고, 발열부에 대해 전도성이 우수한 전도성 물질이 충진된 메쉬 패턴 형태로 형성함으로써, 상대적으로 낮은 전기 저항 특성을 가지며, 이에 따라 낮은 면저항으로 인해 종래 기술에 비해 소비 전력을 낮출 수 있고, 에너지 손실이 적어 발열부 전체 면적에 대해 상대적으로 균일한 온도 분포를 나타내도록 할 수 있으며, 온도 제어 또한 더욱 용이하게 수행할 수 있고, 메탈 메쉬 구조의 발열부에 대해 별도의 흑화 물질을 메쉬 패턴에 도포함으로써, 빛이 투명 히터를 통과하는 과정에서 메쉬 패턴에 의해 난반사되지 않고 흑화 물질에 의해 흡수되도록 함으로써, 빛이 반짝거리는 스파클링 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라 시야 확보 측면에서 더욱 우수한 품질을 유지시킬 수 있는 투명 히터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 건물의 외부 창문 유리 표면, 냉동 진열장의 유리 표면, 자동차 유리의 표면, 또는 욕실의 거울 등은 빛이 투과할 수 있도록 투명한 재질로 형성되는데, 이들은 주변 온도 차이로 인한 김서림으로 인해 빛의 투과가 방해되거나 결로 현상으로 인해 물방울이 맺히는 등의 현상이 발생한다.

이러한 경우 김서림 등의 현상을 방지하기 위해 일반적으로 온풍을 불어주거나 계면 활성제를 이용하여 김서림을 방지하는 방식 등이 이용되었으나, 이러한 방식들은 김서림을 제거하는 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 김서림 제거율 또한 제한적이며, 단순한 임시 방편적인 수단에 불과하였다.

최근에는 유리 표면에 별도의 열선을 부착하여 유리 표면을 직접적으로 가열하는 방식이 사용되기도 하지만, 이러한 열선은 사용자의 눈에 그대로 인식되므로 유리 표면을 투명하고 깨끗한 상태로 유지시킬 수 없다는 점에서 유리 표면에 대한 투명성을 저하시키고 불편하여 널리 사용되지 못하고 있다.

이러한 열선과 같이 유리 표면에 대한 직접적인 가열을 통해 김서림 및 성에 등을 제거할 수 있는 장치로서, 투명 히터가 개발되어 사용되고 있는데, 이러한 투명 히터는 외부 전원을 공급받아 발열하여 유리 표면을 직접적으로 가열하는 방식으로 작동한다.

이러한 투명 히터는 면상 발열체 형태로 형성되어 유리 표면에 부착되는 방식으로 설치되는데, 유리를 통한 시야 확보를 위해 높은 투명도를 유지해야 하는 것이 매우 중요하다.

종래 기술에 따른 일반적인 투명 히터는 탄소나노튜브 또는 은 나노와이어 등을 이용한 박막 형태로 면상 발열체를 이루도록 형성된다. 또한, 투명 전극으로 활용되는 ITO와 같은 물질을 이용한 면상 발열체 형태로도 형성된다. 이러한 투명 히터들은 상대적으로 높은 투과도를 나타낼 수 있어 유리 표면에 대한 투명도를 유지시킬 수 있다는 점에서는 안정적으로 사용될 수 있다.

그러나, 이와 같은 투명 히터들은 그 재질의 특성상 높은 면저항을 갖고 있어 상대적으로 넓은 면적에 대한 투명 히터로서 적용하기에는 온도 제어 등의 측면에서 많은 문제가 있다. 예를 들면, 면저항이 높아 열 손실량 또한 매우 높아지며, 이에 따라 전체적인 면적에서 균일한 온도 제어가 어렵다는 문제가 있다. 즉, 전원 연결 단자와 인접한 부분의 온도와 먼 부분의 온도 차이가 상대적으로 커서 전체적으로 균일한 온도를 나타내지 못하며, 설정 온도에 대한 정확한 제어 또한 상대적으로 매우 어렵다는 등의 문제가 있다.

국내등록특허 제10-0861787호

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 면저항이 높은 면상 투명 전극 물질을 사용하지 않고 나노 임프린트 공정을 통해 메탈 메쉬 형태의 발열부를 형성함으로써, 제작 과정을 용이하게 할 수 있고, 발열부에 대해 전도성이 우수한 전도성 물질이 충진된 메쉬 패턴 형태로 형성함으로써, 상대적으로 낮은 전기 저항 특성을 가지며, 이에 따라 낮은 면저항으로 인해 종래 기술에 비해 소비 전력을 낮출 수 있고, 에너지 손실이 적어 발열부 전체 면적에 대해 상대적으로 균일한 온도 분포를 나타내도록 할 수 있으며, 온도 제어 또한 더욱 용이하게 수행할 수 있는 투명 히터 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 메탈 메쉬 구조의 발열부에 대해 별도의 흑화 물질을 메쉬 패턴에 도포함으로써, 빛이 투명 히터를 통과하는 과정에서 메쉬 패턴에 의해 난반사되지 않고 흑화 물질에 의해 흡수되도록 함으로써, 빛이 반짝거리는 스파클링 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라 시야 확보 측면에서 더욱 우수한 품질을 유지시킬 수 있는 투명 히터 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 투명 히터의 제작 과정에서 무전해 도금 공정을 통해 트렌치에 도금층을 형성하는 방식으로 발열부를 형성함으로써, 별도의 고온 열처리 공정이 불필요하여 공정이 단순화될 뿐만 아니라 투명 기판의 변형 및 손상을 방지할 수 있어 더욱 고품질의 투명 히터를 제작할 수 있고, 투명 기판을 더욱 다양한 재질로 적용할 수 있어 더욱 다양한 특성을 갖는 투명 히터를 제작할 수 있는 투명 히터 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 무전해 도금 과정에서 트렌치 영역에만 선택적으로 도금층이 형성되도록 함으로써, 메쉬 패턴 형태의 필요한 영역에만 도금층을 선택적으로 형성하여 별도의 도금층 제거 작업 없이 단순한 공정으로 편리하게 발열부를 형성할 수 있고 공정 단순화로 인해 더욱 정확하고 신속하게 투명 히터을 제작할 수 있는 투명 히터 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 투명 히터 제작 과정 중의 무전해 도금 및 식각 처리 과정에서 흑화 물질을 이용한 식각 방지막을 트렌치의 도금층에 형성함으로써, 흑화 물질에 의해 빛 반사를 방지하여 스파클링 현상을 방지할 수 있어 더욱 우수한 품질을 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라 별도의 흑화 물질 도포 작업을 추가로 수행하지 않더라도 식각 방지막 형성 과정에서 흑화 물질이 도포되어 형성되도록 함으로써 그 제작 공정 또한 더욱 단순화시킬 수 있는 투명 히터 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은, 투명한 재질의 투명 기판; 외부 전원과 연결될 수 있도록 상기 투명 기판에 형성되는 전극 단자부; 상기 투명 기판의 일면에 도포되는 형태로 배치되며, 표면에는 메쉬 패턴 형태의 트렌치가 형성되는 투명 절연층; 및 금속 입자가 함유된 전도성 물질이 상기 투명 절연층의 트렌치에 충진되어 상기 트렌치를 따라 메쉬 패턴 형태로 형성되는 발열부를 포함하고, 상기 발열부는 상기 전극 단자부와 연결되도록 형성되고, 상기 전극 단자부를 통해 외부 전원을 공급받아 발열하는 것을 특징으로 하는 투명 히터를 제공한다.

이때, 상기 투명 절연층에는 전체 영역 중 일부 영역을 차지하는 발열 영역이 상호 이격되게 다수개 형성되고, 다수개의 상기 발열 영역에 상기 트렌치가 메쉬 패턴 형태로 형성되며, 상기 발열부는 상기 발열 영역의 트렌치를 따라 상기 발열 영역에 형성될 수 있다.

또한, 상기 투명 절연층에는 다수개의 상기 발열 영역을 연결하는 연결 라인 영역이 형성되고, 상기 연결 라인 영역에 상기 트렌치가 메쉬 패턴 형태로 형성되며, 상기 발열부는 상기 연결 라인 영역의 트렌치를 따라 상기 연결 라인 영역에도 형성될 수 있다.

또한, 상기 발열부에는 상기 트렌치에 충진된 전도성 물질의 표면에 별도의 흑화 물질이 도포된 형태로 배치될 수 있다.

한편, 본 발명은, 상기 투명 히터를 제조하는 투명 히터 제조 방법으로서, 상기 투명 기판의 표면에 투명한 재질의 상기 투명 절연층을 도포하는 절연층 도포 단계; 상기 투명 절연층에 상기 트렌치를 메쉬 패턴 형태로 형성하는 트렌치 형성 단계; 상기 트렌치에 전도성 물질을 충진하여 메쉬 패턴 형태의 상기 발열부를 형성하는 발열부 형성 단계; 및 상기 발열부와 연결되도록 상기 투명 기판에 상기 전극 단자부를 형성하는 전극 단자부 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 히터 제조 방법을 제공한다.

이때, 상기 트렌치 형성 단계는 상기 메쉬 패턴이 형성된 별도의 스탬프 몰드로 상기 투명 절연층을 가압하여 경화시키는 방식으로 수행되거나 또는 상기 투명 절연층에 대한 포토리소그래피 공정을 통해 수행될 수 있다.

또한, 상기 발열부 형성 단계는 상기 투명 절연층 및 트렌치가 형성된 투명 기판을 상기 전도성 물질이 함유된 별도의 도금 용액에 침지시켜 무전해 도금 공정으로 상기 트렌치에 전도성 물질의 도금층을 형성하는 방식으로 전도성 물질을 충진하여 상기 발열부를 형성할 수 있다.

또한, 상기 트렌치 형성 단계에서는 상기 트렌치의 바닥면에 상기 투명 기판의 표면이 노출되도록 상기 트렌치를 형성하고, 상기 발열부 형성 단계에서는 상기 도금 용액의 전도성 물질이 상기 투명 절연층의 표면에는 도금되지 않고 상기 트렌치의 바닥면을 통해 노출되는 투명 기판의 표면에만 도금되도록 하는 방식으로 상기 트렌치에 도금층을 형성할 수 있다.

또한, 상기 발열부 형성 단계는 상기 투명 절연층 및 트렌치가 형성된 투명 기판을 상기 전도성 물질이 함유된 별도의 도금 용액에 침지시켜 무전해 도금 공정으로 전체 표면 영역에 전도성 물질의 도금층을 형성하는 무전해 도금 단계; 및 상기 트렌치 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된 도금층을 제거하는 제거 단계를 포함하고, 상기 트렌치에 전도성 물질의 도금층을 형성하는 방식으로 전도성 물질을 충진하여 상기 발열부를 형성할 수 있다.

또한, 상기 제거 단계는 상기 트렌치 영역에 형성된 도금층의 표면에 식각액의 침투를 방지할 수 있는 식각 방지막을 형성하는 단계; 및 상기 식각액을 이용하여 상기 트렌치 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된 도금층을 식각 처리하여 제거하는 단계를 포함하고, 상기 식각 방지막은 식각액의 침투를 방지함과 동시에 빛 반사를 방지할 수 있는 흑화 물질로 형성될 수 있다.

또한, 상기 식각 방지막을 형성하는 단계는 별도의 인쇄 스퀴지를 이용하여 상기 트렌치 영역에 형성된 도금층의 표면에 상기 흑화 물질을 충진한 후 경화시키는 방식으로 수행될 수 있다.

본 발명에 의하면, 면저항이 높은 면상 투명 전극 물질을 사용하지 않고 나노 임프린트 공정을 통해 메탈 메쉬 형태의 발열부를 형성함으로써, 제작 과정을 용이하게 할 수 있고, 발열부에 대해 전도성이 우수한 전도성 물질이 충진된 메쉬 패턴 형태로 형성함으로써, 상대적으로 낮은 전기 저항 특성을 가지며, 이에 따라 낮은 면저항으로 인해 종래 기술에 비해 소비 전력을 낮출 수 있고, 에너지 손실이 적어 발열부 전체 면적에 대해 상대적으로 균일한 온도 분포를 나타내도록 할 수 있으며, 온도 제어 또한 더욱 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 메탈 메쉬 구조의 발열부에 대해 별도의 흑화 물질을 메쉬 패턴에 도포함으로써, 빛이 투명 히터를 통과하는 과정에서 메쉬 패턴에 의해 난반사되지 않고 흑화 물질에 의해 흡수되도록 함으로써, 빛이 반짝거리는 스파클링 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라 시야 확보 측면에서 더욱 우수한 품질을 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 투명 히터의 제작 과정에서 무전해 도금 공정을 통해 트렌치에 도금층을 형성하는 방식으로 발열부를 형성함으로써, 별도의 고온 열처리 공정이 불필요하여 공정이 단순화될 뿐만 아니라 투명 기판의 변형 및 손상을 방지할 수 있어 더욱 고품질의 투명 히터를 제작할 수 있고, 투명 기판을 더욱 다양한 재질로 적용할 수 있어 더욱 다양한 특성을 갖는 투명 히터를 제작할 수 있는 효과가 있다.

또한, 무전해 도금 과정에서 트렌치 영역에만 선택적으로 도금층이 형성되도록 함으로써, 메쉬 패턴 형태의 필요한 영역에만 도금층을 선택적으로 형성하여 별도의 도금층 제거 작업 없이 단순한 공정으로 편리하게 발열부를 형성할 수 있고 공정 단순화로 인해 더욱 정확하고 신속하게 투명 히터을 제작할 수 있는 효과가 있다.

또한, 투명 히터 제작 과정 중의 무전해 도금 및 식각 처리 과정에서 흑화 물질을 이용한 식각 방지막을 트렌치의 도금층에 형성함으로써, 흑화 물질에 의해 빛 반사를 방지하여 스파클링 현상을 방지할 수 있어 더욱 우수한 품질을 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라 별도의 흑화 물질 도포 작업을 추가로 수행하지 않더라도 식각 방지막 형성 과정에서 흑화 물질이 도포되어 형성되도록 함으로써 그 제작 공정 또한 더욱 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 히터의 형상을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 "A-A"선을 따라 취한 단면도,
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 투명 히터의 형상을 개략적으로 도시한 도면,
도 4는 도 3에 도시된 "B-B"선을 따라 취한 단면도,
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 투명 히터의 형상을 개략적으로 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 히터 제조 방법을 동작 흐름에 따라 단계적으로 도시한 블록도,
도 7은 도 6에 도시된 투명 히터 제조 방법을 순서에 따라 도시한 작업 순서도,
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 투명 히터 제조 방법을 동작 흐름에 따라 단계적으로 도시한 블록도,
도 9 및 도 10은 도 8에 도시된 투명 히터 제조 방법을 순서에 따라 도시한 작업 순서도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 히터의 형상을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 "A-A"선을 따라 취한 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 히터는 투명도가 높을 뿐만 아니라 작동 면적 전체 영역에 대한 균일한 온도 분포 및 온도 제어가 가능한 구성으로, 투명 기판(110)의 일면에 투명 절연층(101)이 도포된 형태로 배치되고, 투명 절연층(101)에 형성된 트렌치(102)를 따라 메탈 메쉬 형태의 발열부(120)가 형성되며, 투명 기판(110)의 일면에는 발열부(120)와 연결되도록 전극 단자부(130)가 형성되는 구조로 형성되는데, 이는 나노 임프린트 공정 등을 통해 투명 기판(110)에 메탈 메쉬 형태의 발열부(120)가 형성되는 방식으로 제작된다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 히터의 개략적인 구조에 대해 살펴보고, 이후, 제조 방법에 대해 살펴본다.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 히터는 투명 기판(110), 전극 단자부(130), 투명 절연층(101) 및 발열부(120)를 포함하여 구성된다.

투명 기판(110)은 투명한 재질의 평평한 필름 형태로 합성 수지 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들면, PET(Polyethylene terephthalate) 필름, PC(Polycarbonate) 필름, PMMA(Polymethyl methacrylate) 필름, PEN(Polyethylene naphthalate) 필름 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 투명 기판은 유연성을 갖도록 형성되어 투명 히터의 설치 대상인 별도의 유리 표면에 자유롭게 부착되도록 형성될 수 있으며, 이외에도 단순한 투명 유리판 형태로 형성될 수도 있는 등 그 재질은 다양하게 변경될 수 있다.

전극 단자부(130)는 투명 기판(110)의 가장자리 부분에 형성되는데, 외부 전원(S)과 전기적으로 연결되어 발열부(120)에 대한 전원 공급을 가능하게 할 수 있다. 또한, 전극 단자부(130)는 발열부(120)에 대한 전원 공급이 가능하도록 발열부(120)와 전기적으로 연결된다.

발열부(120)는 전극 단자부(130)와 연결되어 외부 전원(S)으로부터 전원을 공급받아 전기 저항에 따라 발열하도록 구성되는데, 투명 기판(110)의 표면에 메탈 메쉬 형태로 형성된다.

이러한 메탈 메쉬 구조의 발열부(120)는 나노 임프린트 공정을 통해 형성될 수 있는데, 이를 위해 투명 기판(110)의 일면에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 투명한 재질의 투명 절연층(101)이 얇게 도포되는 형태로 배치된다. 투명 절연층(101)은 투명한 재질로 형성될 수 있는데, 예를 들면, 광 경화 레진 또는 액상 오버코트 등이 스핀 코팅 등의 방식으로 투명 기판(110)의 일면에 균일한 두께로 도포되는 형태로 형성될 수 있다. 이러한 투명 절연층(101)은 자외선 등의 광에 노출되어 경화되는 특성을 가질 수 있다.

이러한 투명 절연층(101)의 표면에는 도 2에 도시된 바와 같이 오목한 고랑 형태의 트렌치(102)가 형성되는데, 트렌치(102)의 경로는 그물망 형태로 상호 교차하는 메쉬 구조를 이룬다. 이때, 트렌치(102)는 나노 임프린트 공정의 특성상 수 나노 단위의 매우 미세한 선폭을 갖도록 형성되며, 이는 육안으로 식별되지 않는 정도의 크기이므로, 투명 절연층(101)에 이러한 트렌치(102)가 형성되더라도 투명 절연층(101)은 투명도를 양호하게 유지할 수 있다. 이때, 트렌치(102)는 메쉬 패턴이 형성된 별도의 스탬프 몰드를 이용하여 투명 절연층(101)을 가압 경화시키는 방식으로 형성되거나 또는 투명 절연층(101)에 대한 포토리소그래피 공정을 통해 형성될 수 있다.

투명 절연층(101)의 트렌치(102)에는 금속 입자와 같은 전도성 물질이 충진되어 트렌치(102)를 따라 메쉬 패턴 형태의 발열부(120)가 형성된다. 따라서, 발열부(120)는 각 메쉬를 이루는 메쉬 라인이 금속 입자를 함유한 전도성 물질로 구성됨으로써, 금속 재질의 메탈 메쉬 구조를 이룬다.

이와 같이 형성된 발열부(120)는 전극 단자부(130)와 전기적으로 연결되어 외부 전원(S)으로부터 전원을 공급받을 수 있고, 이에 따라 자체 전기 저항에 따라 발열하며 히팅 기능을 수행한다.

발열부(120)를 형성하는 과정에서, 전도성 물질을 트렌치(102)에 충진시키는 작업은 바(bar) 형태의 인쇄 스퀴지를 이용하여 전도성 물질을 트렌치(102)에 충진시키는 방식으로 수행될 수 있다. 이때, 전도성 물질은 은(Ag) 또는 구리(Cu)와 같은 금속 입자를 함유한 페이스트 또는 잉크 형태로 제작될 수 있다.

한편, 전도성 물질을 트렌치(102)에 충진시키는 작업은, 무전해 도금 방식으로 트렌치(102)에 전도성 물질의 도금층(M)을 형성하는 방식으로 수행될 수도 있다. 즉, 투명 절연층(101) 및 트렌치(102)가 형성된 투명 기판(110)을 전도성 물질이 함유된 별도의 도금 용액에 침지시켜 무전해 도금 방식으로 트렌치(102)에 전도성 물질의 도금층(M)을 형성시킨다. 이와 같이 전도성 물질의 도금층(M)이 트렌치(102)를 따라 전체 구간에 충진됨으로써, 메쉬 패턴 형태의 발열부(120)가 투명 기판(110)에 형성된다. 여기서, 전도성 물질의 도금층(M)은 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 등과 같은 금속 입자를 함유한 도금층으로 형성될 수 있다.

이와 같이 형성된 발열부(120)는 전술한 바와 같이 나노 임프린트 공정의 특성상 수 나노 단위의 매우 미세한 선폭을 갖는 트렌치(102)와 함께 매우 미세한 선폭의 패턴 형성이 가능한데, 이와 같이 발열부(120)가 수 나노 단위의 매우 미세한 선폭으로 형성된 경우, 이러한 발열부(120)는 육안으로 식별할 수 없고, 투명한 물질과 거의 동일한 정도의 투과율을 나타낸다. 따라서, 발열부(120)를 미세 선폭의 메쉬 패턴으로 형성한 경우, 투명도가 우수한 투명 히터로서 기능할 수 있다.

이와 같은 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 히터는 발열부(120)에 대해 종래 기술과 달리 탄소나노튜브, 은 나오와이어 또는 ITO와 같은 별도의 면상 투명 전극 물질을 사용하지 않고, 나노 임프린트 공정을 통해 메탈 메쉬 형태의 발열부(120)를 형성함으로써, 제작 과정을 용이하게 할 수 있다.

또한, 이와 같이 형성된 발열부(120)는 전도성이 우수한 전도성 물질이 충진된 메쉬 패턴 형태로서 상대적으로 낮은 전기 저항 특성을 가지며, 이에 따라 낮은 면저항으로 인해 종래 기술에 비해 소비 전력을 낮출 수 있고, 에너지 손실이 적어 발열부(120) 전체 면적에 대해 상대적으로 균일한 온도 분포를 나타내도록 할 수 있으며, 이러한 온도 제어 또한 더욱 용이하게 수행할 수 있다.

한편, 발열부(120)가 전술한 바와 같이 메탈 메쉬 구조로 형성되게 되면, 빛이 발열부(120)를 통과하는 과정에서 발열부(120)의 도금층(M)에 의해 난반사하여 외부에서 빛이 반짝거리는 스파클링(sparkling) 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 이러한 스파클링 현상을 방지할 수 있도록 발열부(120)의 도금층(M) 상면에 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 빛의 반사를 방지하는 별도의 흑화 물질(H)이 배치될 수 있다. 이러한 흑화 물질(H)은 발열부(120)의 전기적 특성 향상을 위해 전도성 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들면, C, Mo, Cu₂O, Cr, Ta, W 중 어느 하나를 포함하는 형태로 형성될 수 있다.

이와 같이 흑화 물질(H)을 도금층(M)의 상부에 배치함으로써, 빛이 투명 히터를 통과하는 과정에서 빛이 도금층(M)에 의해 난반사되지 않고 흑화 물질(H)에 의해 흡수됨으로써, 스파클링 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라 투명 히터의 품질을 더욱 우수하게 유지시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 투명 히터의 형상을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 "B-B"선을 따라 취한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 투명 히터의 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 투명 히터는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 발열부(120)가 다수의 발열 영역(121)에 형성되는 형태로 구성될 수 있다.

즉, 투명 절연층(101)에는 전체 영역 중 일부 영역을 차지하는 발열 영역(121)이 상호 이격되게 다수개 형성되고, 다수개의 발열 영역(121)에 각각 트렌치(102)가 메쉬 패턴 형태로 형성되며, 발열부(120)는 이러한 각 발열 영역(121)의 트렌치(102)를 따라 전도성 물질이 충진되어 각각의 발열 영역(121)에 메쉬 패턴 형태로 각각 형성될 수 있다.

이때, 투명 절연층(101)에는 다수개의 발열 영역(121)을 연결하는 연결 라인 영역(122)이 형성되고, 연결 라인 영역(122)에도 트렌치(102)가 메쉬 패턴 형태로 형성되며, 발열부(120)는 마찬가지 방식으로 연결 라인 영역(122)의 트렌치(102)를 따라 전도성 물질이 충진되는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 각각의 연결 라인 영역(122)에도 메쉬 패턴 형태의 발열부(120)가 각각 형성될 수 있다. 이 경우에도 발열부(120)에는 도금층(M)의 상면에 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 전술한 바와 마찬가지로 흑화 물질(H)이 도포되는 형태로 배치될 수 있다.

이러한 구성에 따라 투명 기판(110)의 전체 영역 중 사용자의 필요에 따라 일부 영역에만 발열부(120)를 형성할 수 있으며, 이에 따라 투명 히터의 사용 조건에 따라 발열부(120)의 형태를 자유롭게 조절할 수 있고, 이 경우에도 다수개의 발열부(120)가 각각 연결 라인 영역(122)의 발열부(120)를 통해 서로 연결되도록 함으로써, 전체적으로 발열부(120)와 전극 단자부(130)에 대한 전기적 연결 구조를 단순화할 수 있고, 개별 발열부(120)에 의한 전기 저항의 증가를 연결 라인 영역(122)을 통해 감소시킬 수 있어 소비 전력의 감소 및 온도 분포의 균일성을 확보할 수 있고 온도 제어 또한 용이하게 수행할 수 있다.

다음으로, 이상에서 설명한 투명 히터의 제조 방법에 대해 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 히터 제조 방법을 동작 흐름에 따라 단계적으로 도시한 블록도이고, 도 7은 도 6에 도시된 투명 히터 제조 방법을 순서에 따라 도시한 작업 순서도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 히터 제조 방법은, 전술한 바와 같이 나노 임프린트 공정을 통해 투명 기판(110)에 메탈 메쉬 형태의 발열부(120)를 형성하는 방식으로 이루어지는데, 도 6에 도시된 바와 같이 절연층 도포 단계(S10), 트렌치 형성 단계(S20), 발열부 형성 단계(S30) 및 전극 단자부 형성 단계(S40)를 포함하여 구성된다.

절연층 도포 단계(S10)는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 투명 기판(110)의 표면에 투명한 재질의 투명 절연층(101)을 도포하는 방식으로 진행된다. 투명 절연층(101)은 점성이 있는 액상 상태로 도포되며, 이후 자외선 광을 조사함에 따라 경화되는 특성을 갖는다.

트렌치 형성 단계(S20)는 투명 기판(110)의 표면에 투명 절연층(101)을 도포한 후, 투명 절연층(101)에 메쉬 패턴 형태의 트렌치(102)를 형성하는 단계로서, 별도의 메쉬 패턴이 형성된 스탬프 몰드(S)를 제작한 후, 스탬프 몰드(S)에 형성된 메쉬 패턴(S1)을 투명 절연층(101)에 전사하는 방식으로 수행된다. 즉, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 메쉬 패턴(S1)이 형성된 스탬프 몰드(S)로 투명 절연층(101)을 가압하고, 이 상태에서 자외선 광을 조사하여 투명 절연층(101)를 경화시킨 후, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 스탬프 몰드(S)를 투명 절연층(101)으로부터 분리 제거함으로써, 투명 절연층(101)에 메쉬 패턴 형태의 트렌치(102)를 형성하는 방식으로 수행된다. 이때, 투명 절연층(101)은 자외선 광에 노출됨에 따라 경화되는 광 경화 레진으로 적용될 수 있다.

한편, 이상과 같은 트렌치 형성 단계(S20)를 통해 형성되는 트렌치(102)는 트렌치(102)의 바닥면에 투명 기판(110)의 표면이 노출되도록 형성된다. 즉, 투명 절연층(101)에 트렌치(102)를 형성하기 위해 메쉬 패턴(S1)이 형성된 스탬프 몰드(S)로 투명 절연층(101)을 가압하여 경화시키는데, 이러한 가압 과정에서 스탬프 몰드(S)의 메쉬 패턴(S1)에 따라 형성되는 트렌치(102)의 바닥면에 투명 기판(110)이 노출되도록 스탬프 몰드(S)를 가압한다. 다시 말하면, 스탬프 몰드(S)에 대한 가압력은 트렌치(102)의 바닥면에 투명 기판(110)이 노출되는 정도 이상이 되도록 작용된다.

이와 같이 트렌치(102)가 형성됨으로써, 투명 기판(110)의 표면은 투명 절연층(101)에 의해 덮인 상태로 보호되거나 또는 트렌치(102)의 경로를 따라 투명 기판(110)의 표면이 외부 노출되는 형태로 형성된다.

이러한 상태로 트렌치(102)가 형성 완료되면, 이후, 발열부 형성 단계(S30)가 수행되는데, 발열부 형성 단계(S30)는 투명 기판(110)에 형성된 트렌치(102)에 전도성 물질의 도금층(M)을 충진 형성하여 메쉬 패턴 형태의 발열부(120)를 형성하는 방식으로 진행된다. 즉, 투명 절연층(101) 및 트렌치(102)가 형성된 투명 기판(110)을 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이 전도성 물질이 함유된 별도의 도금 용액(200)에 침지시켜 무전해 도금 공정으로 트렌치(102)에 전도성 물질의 도금층(M)을 형성하는 방식으로 진행된다. 이러한 무전해 도금 공정을 거치게 되면, 도 7의 (e)에 도시된 바와 같이 트렌치(102)의 내부 공간을 따라 전도성 물질의 도금층(M)이 형성되고, 이러한 도금층(M)이 메쉬 패턴 형태의 발열부(120)를 이루게 된다.

무전해 도금 공정은 별도의 용기(210) 내부에 도금 용액(200)을 저장한 상태에서, 도금 용액(200)에 투명 기판(110)을 침지시키는 방식으로 수행된다. 무전해 도금 방식은 외부로부터 전기에너지를 공급받지 않고 금속염 수용액 중의 금속이온을 환원제의 힘에 의해 자기 촉매적으로 환원시켜 피처리물의 표면 위에 금속을 석출시키는 방법으로, 본 발명에서는 이러한 무전해 도금 공정을 통해 투명 기판(110)의 트렌치(102)에 전도성 물질의 도금층(M)을 형성하고, 이러한 과정을 통해 메쉬 패턴의 발열부(120)가 형성된다.

본 발명에서는 이러한 무전해 도금 공정을 통해 트렌치(102)에 도금층(M)을 충진 형성하는 방식으로 발열부(120)를 형성함으로써, 별도의 고온 소결 공정이 불필요하여 작업 공정이 단순화되고, 아울러, 투명 기판(110)에 대한 내열성 특성을 고려할 필요가 없어 투명 기판(110)의 종류를 더욱 다양하게 선정할 수 있으며, 고온 소결 공정 등에 따른 투명 기판의 변형 및 손상을 방지할 수 있어 더욱 고품질의 우수한 투명 히터를 제작할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 무전해 도금 공정은 도금 용액(200)의 전도성 물질이 트렌치(102) 영역에만 선택적으로 도금되도록 수행될 수 있다. 이를 위해, 도금 용액(200)은 무전해 도금 과정에서 전도성 물질이 투명 절연층(101)의 표면에는 도금되지 않고 투명 기판(110)의 표면에만 선택적으로 도금되도록 하는 특성을 갖도록 형성될 수 있다.

즉, 전술한 바와 같이 트렌치 형성 단계(S20)에서 트렌치(102)의 바닥면에 투명 기판(110)의 표면이 노출되도록 트렌치(102)를 형성할 수 있고, 발열부 형성 단계(S30)에서는 도금 용액(200)의 전도성 물질이 트렌치(102)의 바닥면을 통해 노출되는 투명 기판(110)의 표면에 도금되도록 하는 방식으로 트렌치(102)에 도금층(M)을 형성할 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무전해 도금 공정은 다음과 같은 방식으로 수행될 수 있다. 먼저, 투명 절연층(101) 및 트렌치(102)가 형성된 투명 기판(110)의 표면을 계면 활성제를 이용하여 클리닝하여 표면의 오염 물질을 제거함과 동시에 촉매의 흡착을 용이하게 할 수 있다. 이후, 마이크로 에칭 공정을 진행하여 표면에 요철을 형성시키는데, 이때, 염화철을 이용하여 에칭 공정을 진행함으로써, 트렌치(102)의 바닥면을 통해 노출되는 투명 기판(110)의 표면에만 요철을 형성시킬 수 있다. 염화철은 광 경화 레진 또는 오버 코트 등으로 형성된 투명 절연층(101)과는 반응하지 않으므로, 투명 기판(110)의 노출된 표면에만 요철이 형성된다. 이후, 촉매로서 이용되는 팔라듐(Pd)를 투명 기판(110)의 표면에 흡착시키는데, 이때, 팔라듐(Pd)은 요철이 형성되지 않은 투명 절연층(101)의 표면에는 흡착되지 않고, 트렌치(102)의 바닥면을 통해 노출되는 투명 기판(110)의 표면, 즉, 요철이 형성된 부분에만 흡착된다. 이는 요철에 의해 발생되는 갈고리 효과에 따라 팔라듐에 대한 흡착력이 발생하기 때문이다. 이러한 과정을 거친 상태에서, 투명 기판(110)을 금속염 및 환원제가 함유된 무전해 도금 용액에 침지시킴으로써, 금속염이 팔라듐(Pd) 표면에 석출되는 방식으로 도금층이 형성된다. 도금층을 구리로 형성하는 경우, 금속염은 황산구리, 환원제는 포르말린이 적용될 수 있으며, 이에 따라 황산구리의 구리 성분이 포르말린에 의해 활성화되어 팔라듐(Pd) 표면에 석출된다. 이때, 팔라듐(Pd)은 트렌치(102)의 바닥면을 통해 노출되는 투명 기판(110)에만 흡착되어 있으므로, 구리 성분이 이러한 팔라듐 표면에 석출된다는 것은 결국 구리 성분의 도금층이 트렌치(102)의 경로를 따라 투명 기판(110)의 표면에 형성됨을 의미한다. 즉, 이와 같은 방식으로 트렌치(102)의 경로를 따라 도금층이 충진 형성된다. 한편, 이와 같은 무전해 도금 방식은 예시적인 것으로, 이외에도 사용자의 필요에 따라 다양한 금속염 및 환원제가 적용될 수 있을 것이다.

이와 같은 무전해 도금 공정을 통해 트렌치(102)에 도금층(M)을 형성하기 위해서는 전술한 바와 같이 트렌치 형성 단계(S20)에서 트렌치(102)의 바닥면에 투명 기판(110)의 표면이 노출되도록 트렌치(102)를 형성하여야 한다. 이를 위해 전술한 스탬프 몰드(S)로 투명 절연층(101)을 가압하는 경우, 그 가압 과정에서 가압력의 크기는 스탬프 몰드(S)의 메쉬 패턴(S1)에 따라 형성되는 트렌치(102)의 바닥면에 투명 기판(110)이 노출되도록 하는 정도 이상으로 작용하여야 한다. 즉, 스탬프 몰드(S)를 일정 강도 이상으로 가압하게 되면, 그 메쉬 패턴(S1)의 바닥면이 투명 기판(110)의 표면과 접촉하게 되고, 이러한 접촉 상태에서 투명 절연층(101)이 경화되면, 메쉬 패턴(S1)을 따라 형성된 트렌치(102)의 바닥면에 투명 기판(110)이 외부 노출되게 된다.

이상에서는, 트렌치(102)를 형성하는 과정에서, 스탬프 몰드(S)를 이용하는 방식에 대해서만 설명하였으나, 이와 달리 투명 절연층(101)에 대한 포토리소그래피 공정을 통해서 매쉬 패턴의 트렌치(102)를 형성할 수도 있다.

이러한 포토리소그래피 공정은 메쉬 패턴이 형성된 마스크를 이용하여 투명 절연층(101)을 노광 및 식각하는 과정을 통해 수행될 수 있으며, 포토리소그래피 공정은 일반적으로 널리 사용되는 방식이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 다만, 포토리소그래피 과정에서 형성된 트렌치(102)의 바닥면에 투명 기판(110)이 노출될 수 있도록 노광 및 식각 공정을 적절하게 조절해야 할 것이다.

이와 같은 과정을 통해 발열부(120)가 형성된 이후, 전극 단자부 형성 단계(S40)가 수행된다. 전극 단자부 형성 단계(S40)는 투명 기판(110)의 가장자리 부분에 전극 단자부(130)를 형성하는 과정으로, 전도성 잉크 등을 이용하여 프린트 방식으로 형성하거나 또는 전술한 발열부 형성 단계(S30)의 무전해 도금 과정을 통해 동시에 형성되도록 수행될 수도 있을 것이다. 한편, 이러한 전극 단자부 형성 단계(S40)는 절연층 도포 단계(S10) 이전에 수행될 수도 있다. 즉, 단순한 투명 기판(110)의 가장자리에 전극 단자부(130)를 프린트 방식 등으로 사전에 형성할 수 있고, 이 상태에서, 전술한 절연층 도포 단계(S10), 트렌치 형성 단계(S20) 및 발열부 형성 단계(S30)가 수행되도록 진행될 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 히터 제조 방법은 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 또 다른 방식으로 수행될 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 투명 히터 제조 방법을 동작 흐름에 따라 단계적으로 도시한 블록도이고, 도 9 및 도 10은 도 8에 도시된 투명 히터 제조 방법을 순서에 따라 도시한 작업 순서도이다.

도 8 내지 도 10에 도시된 투명 히터 제조 방법은, 전술한 바와 마찬가지로 절연층 도포 단계(S10), 트렌치 형성 단계(S20), 발열부 형성 단계(S30) 및 전극 단자부 형성 단계(S40)을 포함하여 구성되는데, 여기에서는 발열부 형성 단계(S30)의 과정이 전술한 방법과 상이하므로, 이를 중심으로 설명한다.

발열부 형성 단계(S30)는 전술한 바와 마찬가지로 투명 기판(110)의 투명 절연층(101)에 트렌치(102)를 형성한 이후에 수행되는데, 투명 기판(110)에 형성된 트렌치(102)에 전도성 물질의 도금층(M)을 충진 형성하여 메쉬 패턴 형태의 발열부(120)를 형성하는 방식으로 진행된다. 이러한 발열부 형성 단계(S30)는 투명 절연층(101) 및 트렌치(102)가 형성된 투명 기판(110)을 전도성 물질이 함유된 별도의 도금 용액(200)에 침지시켜 무전해 도금 공정으로 전체 표면 영역에 전도성 물질의 도금층(M)을 형성하는 무전해 도금 단계(S31)와, 트렌치(102) 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된 도금층(M)을 제거하는 제거 단계(S32)를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 제거 단계(S32)는 트렌치(102) 영역에 형성된 도금층(M)의 표면에 식각액의 침투를 방지할 수 있는 식각 방지막을 형성하는 단계(S32-1)와, 식각액을 이용하여 트렌치(102) 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된 도금층(M)을 식각 처리하여 제거하는 단계(S32-2)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 식각 방지막은 식각액의 침투를 방지함과 동시에 빛 반사를 방지할 수 있는 흑화 물질(H)로 형성된다.

좀더 자세히 살펴보면, 먼저 발열부 형성 단계(S30)의 무전해 도금 단계(S31)는 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 투명 절연층(101) 및 트렌치(102)가 형성된 투명 기판(110)을 전도성 물질이 함유된 별도의 도금 용액(200)에 침지시켜 무전해 도금 공정으로 투명 기판(110)의 전체 표면 영역에 전도성 물질의 도금층(M)을 형성하는 방식으로 진행된다. 이러한 무전해 도금 공정을 거치게 되면, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 트렌치(102) 영역 뿐만 아니라 트렌치(102)가 형성되지 않은 투명 절연층(101) 영역 등 전체 표면 영역에 도금층(M)이 형성된다.

이후, 제거 단계(S32)를 통해 트렌치(102) 영역을 제외한 영역에서 도금층(M)을 제거함으로써 트렌치(102)를 따라 도금층(M)이 형성되고, 이러한 도금층(M)이 메쉬 패턴 형태의 발열부(120)를 이루게 된다.

무전해 도금 공정은 별도의 용기(210) 내부에 도금 용액(200)을 저장한 상태에서, 도금 용액(200)에 투명 기판(110)을 침지시키는 방식으로 수행되는데, 이는 전술한 바와 마찬가지 방식으로 진행되며, 다만, 여기에서는 무전해 도금 공정을 통해 투명 기판(110)의 전체 표면 영역에 도금층(M)을 형성한다.

예를 들면, 여기에서의 무전해 도금 공정은 다음과 같은 방식으로 수행될 수 있다. 먼저, 투명 절연층(101) 및 트렌치(102)가 형성된 투명 기판(110)의 표면을 계면 활성제를 이용하여 클리닝하여 표면의 오염 물질을 제거함과 동시에 촉매의 흡착을 용이하게 할 수 있다. 이후, 마이크로 에칭 공정을 진행하여 표면에 요철을 형성시키는데, 이때, 수산화나트륨을 이용하여 에칭 공정을 진행함으로써, 투명 기판(110) 및 투명 절연층(101)의 표면 전체 영역에 걸쳐 균일하게 요철을 형성시킬 수 있다. 이후, 촉매로서 이용되는 팔라듐(Pd)를 요철이 형성된 부분에 흡착시킨다. 이때, 요철이 형성된 부분은 투명 기판(110) 및 투명 절연층(101)의 표면 전체 영역에 해당하므로, 팔라듐(Pd)은 투명 기판(110) 및 투명 절연층(101)의 표면 전체 영역에 흡착된다. 이러한 과정을 거친 상태에서, 투명 기판(110)을 금속염 및 환원제가 함유된 무전해 도금 용액에 침지시킴으로써, 금속염이 팔라듐(Pd) 표면에 석출되는 방식으로 도금층이 형성된다. 도금층을 구리로 형성하는 경우, 금속염은 황산구리, 환원제는 포르말린이 적용될 수 있으며, 이에 따라 황산구리의 구리 성분이 포르말린에 의해 활성화되어 팔라듐(Pd) 표면, 즉, 투명 기판(110) 및 투명 절연층(101) 표면에 석출된다. 여기서, 투명 기판(110)의 표면에 구리가 석출되어 도금층이 형성된다는 것은 트렌치(102)의 바닥면을 통해 노출되는 투명 기판(110)의 표면에 도금층이 형성된다는 것을 의미하며, 이는 투명 절연층(101)의 표면 뿐만 아니라 트렌치(102)의 경로를 따라 도금층이 충진 형성됨을 의미한다. 물론, 트렌치(102)의 바닥면을 통해 투명 기판(110)의 표면이 노출되지 않는 경우에는, 단순히 투명 절연층(101)의 표면에 도금층이 형성되는 과정을 통해 트렌치(102)의 경로를 따라 도금층이 충진 형성될 것이다. 이와 같은 무전해 도금 방식은 예시적인 것으로, 이외에도 사용자의 필요에 따라 다양한 금속염 및 환원제가 적용될 수 있을 것이다.

제거 단계(S32)는 트렌치(102) 영역의 도금층(M) 표면에 식각 방지막을 형성하는 단계(S32-1)와, 트렌치 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된 도금층(M)을 식각 처리하여 제거하는 단계(S32-2)를 포함하여 구성된다.

즉, 무전해 도금 단계(S31)를 통해 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 투명 기판(110)의 전체 표면 영역에 도금층(M)이 형성되면, 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이 트렌치(102) 영역의 도금층(M) 상면에 흑화 물질(H)을 충진하는 방식으로 식각 방지막을 형성한다. 이때, 흑화 물질(H)은 빛 반사를 방지할 수 있는 특성을 가짐과 동시에 이후 식각 처리 과정에서 식각액이 트렌치(102) 영역 내부로 침투하는 것을 방지하는 특성을 갖는다. 이러한 흑화 물질(H)을 트렌치(102) 영역의 도금층(M) 상면에 충진하는 방식은 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이 바(bar) 형태의 인쇄 스퀴지(300)를 이용하여 흑화 물질(H)을 충진하는 방식으로 수행될 수 있다.

이와 같이 흑화 물질(H)이 충진되면, 도 10의 (d)에 도시된 바와 같이 트렌치(102) 영역에는 도금층(M)이 형성됨과 동시에 도금층(M)의 상면에 흑화 물질(H)이 충진되는 형태의 배치 상태를 이루게 된다. 이후, 별도의 식각액을 이용하여 투명 기판(110)의 표면에 형성된 도금층(M)을 식각 처리하여 제거하면, 도 10의 (e)에 도시된 바와 같이 트렌치(102) 영역을 제외한 나머지 영역의 도금층(M)은 모두 제거된다. 즉, 트렌치(102) 영역에만 도금층(M)이 남게 된다.

식각액을 통해 도금층(M)을 식각 처리하여 제거하는 과정은, 투명 기판(110)의 표면에 식각액을 분사하거나 또는 식각액 속에 투명 기판(110)을 침지시키는 방식 등으로 수행될 수 있으며, 이 과정에서 트렌치(102) 영역의 도금층(M) 상면에는 흑화 물질(H)에 의한 식각 방지막이 형성되어 있으므로, 트렌치(102) 영역으로는 식각액이 침투하지 못하게 되고, 이에 따라 식각 처리 제거 작업이 완료된 이후, 트렌치(102) 영역의 도금층(M)은 흑화 물질(H)의 식각 방지막과 함께 그대로 남아있게 되고, 그 이외의 영역에 형성된 도금층(M)은 식각액에 의해 식각 처리되어 모두 제거되게 된다.

이러한 과정을 통해 트렌치(102) 영역에만 도금층(M)이 남아있게 되므로, 이러한 도금층(M)은 메쉬 패턴의 발열부(120)를 이루게 된다. 이때, 도금층(M)의 상면에 식각 방지막으로서 기능하는 흑화 물질(H)이 도포되어 있기 때문에, 이후 빛 반사에 의한 스파클링 현상 등을 방지할 수 있다.

즉, 빛이 투명 히터(100)를 통과하는 과정에서, 발열부(120)의 도금층(M)에 의해 난반사하여 외부에서 빛이 반짝거리는 스파클링(sparkling) 현상이 발생할 수 있는데, 본 발명에서는 빛의 반사를 방지하는 별도의 흑화 물질(H)을 도금층(M)의 상면에 충진 도포함으로써, 빛이 도금층(M)에 의해 난반사되지 않고 흑화 물질(H)에 의해 흡수됨으로써, 스파클링 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라 투명 히터의 품질을 더욱 우수하게 유지시킬 수 있다. 이러한 흑화 물질(H)은 전술한 바와 같이 발열부(120)의 전기적 특성 향상을 위해 전도성 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들면, C, Mo, Cu₂O, Cr, Ta, W 중 어느 하나를 포함하는 형태로 형성될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 히터는 나노 임프린트 공정을 이용하여 투명 기판(110)에 메탈 메쉬 형태의 발열부(120)를 형성함으로써, 투명도가 우수할 뿐만 아니라 전체 면적에서 균일한 온도 분포를 유지할 수 있고 온도 제어가 용이하다는 장점이 있다. 또한, 투명 히터의 제작 과정에서 무전해 도금 공정을 통해 트렌치(102)에 도금층(M)을 형성하는 방식으로 발열부(120)를 형성함으로써, 별도의 고온 열처리 공정이 불필요하여 공정이 단순화될 뿐만 아니라 투명 기판(110)의 변형 및 손상을 방지할 수 있어 더욱 고품질의 투명 히터를 제작할 수 있고, 투명 기판(110)을 더욱 다양한 재질로 적용할 수 있어 더욱 다양한 특성을 갖는 투명 히터를 제작할 수 있다.

또한, 무전해 도금 과정에서 트렌치(102) 영역에만 선택적으로 도금층이 형성되도록 함으로써, 메쉬 패턴 형태의 필요한 영역에만 도금층을 선택적으로 형성하여 별도의 도금층 제거 작업 없이 단순한 공정으로 편리하게 발열부를 형성할 수 있고 공정 단순화로 인해 더욱 정확하고 신속하게 투명 히터을 제작할 수 있다.

아울러, 투명 히터 제작 과정 중의 무전해 도금 및 식각 처리 과정에서 흑화 물질(H)을 이용한 식각 방지막을 트렌치(102)의 도금층(M)에 형성함으로써, 흑화 물질(H)에 의해 빛 반사를 방지하여 스파클링 현상을 방지할 수 있어 더욱 우수한 품질을 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라 별도의 흑화 물질 도포 작업을 추가로 수행하지 않더라도 식각 방지막 형성 과정을 통해 흑화 물질이 도포되어 형성되도록 함으로써 그 제작 공정 또한 더욱 단순화시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 투명 히터 101: 투명 절연층
102: 트렌치 110: 투명 기판
120: 발열부 121: 발열 영역
122: 연결 라인 영역 130: 전극 단자부
200: 도금 용액 300: 인쇄 스퀴지
M: 도금층 H: 흑화 물질
S: 스탬프 몰드

Claims (11)

1. 투명한 재질의 투명 기판;
   외부 전원과 연결될 수 있도록 상기 투명 기판에 형성되는 전극 단자부;
   상기 투명 기판의 일면에 도포되는 형태로 배치되며, 표면에는 메쉬 패턴 형태의 트렌치가 형성되는 투명 절연층; 및
   금속 입자가 함유된 전도성 물질이 상기 투명 절연층의 트렌치에 충진되어 상기 트렌치를 따라 메쉬 패턴 형태로 형성되는 발열부
   를 포함하고, 상기 발열부는 상기 전극 단자부와 연결되도록 형성되고, 상기 전극 단자부를 통해 외부 전원을 공급받아 발열하는 것을 특징으로 하는 투명 히터.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 투명 절연층에는 전체 영역 중 일부 영역을 차지하는 발열 영역이 상호 이격되게 다수개 형성되고, 다수개의 상기 발열 영역에 상기 트렌치가 메쉬 패턴 형태로 형성되며, 상기 발열부는 상기 발열 영역의 트렌치를 따라 상기 발열 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 히터.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 투명 절연층에는 다수개의 상기 발열 영역을 연결하는 연결 라인 영역이 형성되고, 상기 연결 라인 영역에 상기 트렌치가 메쉬 패턴 형태로 형성되며, 상기 발열부는 상기 연결 라인 영역의 트렌치를 따라 상기 연결 라인 영역에도 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 히터.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 발열부에는 상기 트렌치에 충진된 전도성 물질의 표면에 별도의 흑화 물질이 도포된 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 투명 히터.
   
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 투명 히터를 제조하는 투명 히터 제조 방법으로서,
   상기 투명 기판의 표면에 투명한 재질의 상기 투명 절연층을 도포하는 절연층 도포 단계;
   상기 투명 절연층에 상기 트렌치를 메쉬 패턴 형태로 형성하는 트렌치 형성 단계;
   상기 트렌치에 전도성 물질을 충진하여 메쉬 패턴 형태의 상기 발열부를 형성하는 발열부 형성 단계; 및
   상기 발열부와 연결되도록 상기 투명 기판에 상기 전극 단자부를 형성하는 전극 단자부 형성 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 히터 제조 방법.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 트렌치 형성 단계는
   상기 메쉬 패턴이 형성된 별도의 스탬프 몰드로 상기 투명 절연층을 가압하여 경화시키는 방식으로 수행되거나 또는 상기 투명 절연층에 대한 포토리소그래피 공정을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 투명 히터 제조 방법.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 발열부 형성 단계는
   상기 투명 절연층 및 트렌치가 형성된 투명 기판을 상기 전도성 물질이 함유된 별도의 도금 용액에 침지시켜 무전해 도금 공정으로 상기 트렌치에 전도성 물질의 도금층을 형성하는 방식으로 전도성 물질을 충진하여 상기 발열부를 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 히터 제조 방법.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 트렌치 형성 단계에서는 상기 트렌치의 바닥면에 상기 투명 기판의 표면이 노출되도록 상기 트렌치를 형성하고,
   상기 발열부 형성 단계에서는 상기 도금 용액의 전도성 물질이 상기 투명 절연층의 표면에는 도금되지 않고 상기 트렌치의 바닥면을 통해 노출되는 투명 기판의 표면에만 도금되도록 하는 방식으로 상기 트렌치에 도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 히터 제조 방법.
   
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 발열부 형성 단계는
   상기 투명 절연층 및 트렌치가 형성된 투명 기판을 상기 전도성 물질이 함유된 별도의 도금 용액에 침지시켜 무전해 도금 공정으로 전체 표면 영역에 전도성 물질의 도금층을 형성하는 무전해 도금 단계; 및
   상기 트렌치 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된 도금층을 제거하는 제거 단계
   를 포함하고, 상기 트렌치에 전도성 물질의 도금층을 형성하는 방식으로 전도성 물질을 충진하여 상기 발열부를 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 히터 제조 방법.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제거 단계는
    상기 트렌치 영역에 형성된 도금층의 표면에 식각액의 침투를 방지할 수 있는 식각 방지막을 형성하는 단계; 및
    상기 식각액을 이용하여 상기 트렌치 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된 도금층을 식각 처리하여 제거하는 단계
    를 포함하고, 상기 식각 방지막은 식각액의 침투를 방지함과 동시에 빛 반사를 방지할 수 있는 흑화 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 히터 제조 방법.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 식각 방지막을 형성하는 단계는
    별도의 인쇄 스퀴지를 이용하여 상기 트렌치 영역에 형성된 도금층의 표면에 상기 흑화 물질을 충진한 후 경화시키는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 투명 히터 제조 방법.
    

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