JP5849135B2

JP5849135B2 - 導電性パターンの形成方法及び導電性パターン

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Publication number: JP5849135B2
Application number: JP2014182524A
Authority: JP
Inventors: クヮン−チョンチュン，; ジ−フンヨ，; ジョンキルソン，; デサンハン，; ナン−ブチョ，
Original assignee: InkTec Co Ltd
Current assignee: InkTec Co Ltd
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2034-09-08
Also published as: CN104425085B; JP2015053485A; US20150068787A1; KR101656452B1; CN104425085A; KR20150028543A; US9832882B2

Description

本発明は、導電性パターンの形成方法及び導電性パターンに関し、より詳細には、改善された工程効率によって電気的特性及び光学的特性を容易に調節することができる導電性パターンの形成方法及び導電性パターンに関するものである。

最近、各種家電機器と通信機器がデジタル化され、急速に高性能化されるに伴い、ディスプレイ分野の急速な拡大とともに低抵抗及び高透過率の導電性透明基板を形成する技術が注目されている。

このような導電性透明基板材料は、透明でありながら低い抵抗値を示すだけでなく、機械的に安定するように高い柔軟性を示さなければならず、また、基板の熱膨張係数と類似の熱膨張係数を有していることにより、機器が過熱したり、高温の場合にも短絡したり面抵抗の変化が大きくてはならない。

現在、導電性透明基板材料として使用可能な素材としては、金属酸化物、カーボンナノチューブ（ＣａｒｂｏｎＮａｎｏｔｕｂｅ、ＣＮＴ）、グラフェン、高分子導電体、金属ナノワイヤーなどが知られており、そのうち、インジウムスズ酸化物（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ、ＩＴＯ）を真空方式により薄膜層を形成して使用する方法が代表的に使用される方法であるが、セラミック材料であるため、基板の曲げやたわみに対する抵抗が低く、簡単にクラックが形成されて伝播され、電極の特性が劣化する問題と、スズドーパントの置換による活性化の困難と非晶質が有する欠陥によって、高い面抵抗を示す問題点を有している。その上、ＩＴＯの主材料であるインジウムの価格が平板ディスプレイ、モバイル機器、タッチパネル市場の急激な拡張により持続的に上昇しており、限られた埋蔵量のために、透明導電性フィルムの原価競争力で問題点として作用している。したがって、今後激しく展開するディスプレイ技術の競争で優位を先占するためには、ＩＴＯ電極の問題点を解決することができる代替材料の開発が非常に重要である。

高分子導電体の場合、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリフェノール、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳなどの物質を使用して透明導電性フィルムを製作することになるが、大部分の高分子導電体が溶解度が低く、工程が難しいだけでなく、エネルギーバンドギャップが３ｅＶ以下で色を帯びる問題点を有している。透過率を高めるために薄膜でコーティングする場合は、面抵抗が高くなり、実際の透明電極として使うには高い面抵抗が問題となる。また、大部分の高分子導電体は、大気安定性が不足して、大気中で急速に酸化されて電気導電性が低下するため、安全性の確保が重要な問題の１つである。

ＣＮＴ、グラフェン、金属ナノワイヤーを用いる導電性透明フィルムに対する研究も多く行われているが、低抵抗の導電性透明フィルムとして使用するにはまだ解決する問題点があるため、まだ実用化水準に到達していない状態である。

最近、このような問題点を解決するための新しい方法として、導電度と機械的強度が優れた金属を使用するメタルメッシュ形態の導電性透明フィルムの形成方法に関する研究が盛んに行われている。インプリンティング方法を用いて微細な陰刻の溝を形成した後、金属を充填する方法、レーザーで樹脂層の表面または樹脂層と基板を同時に直接エッチングして微細溝を形成した後、金属層を充填する方法、金属を真空蒸着または全面コーティングした後、フォトエッチング工程を用いる方法、フレキソ、グラビア、グラビアオフセット、リバースオフセット、インクジェットプリンティングなどの直接印刷法を用いる方法などが研究されている。

したがって、本発明の目的は、このような従来の問題点を解決するためのものであって、微細溝内部への導電性インク組成物の充填特性を改善して、充填工程の反復回数を減少させ、全体的な工程効率を向上させることができる導電性パターンの形成方法及び導電性パターンを提供することにある。

また、導電性インク組成物の成分比を調節して、最終的に形成されるパターンの電気的特性、すなわち、望みの抵抗特性などを調節して、パターンを形成することができる導電性パターンの形成方法及び導電性パターンを提供することにある。

さらに、テーパ形状の本発明に係る溝の構造において、垂直方向の深さを深く溝の構造を形成して、正方形または長方形の溝の構造に充填される量より多い量の導電性インク組成物が充填される場合、両者の透過率は同一の範囲で提供することができるが、正方形または長方形の溝の構造より優れた電気的特性を有する導電性パターンの形成方法及び導電性パターンを提供することにある。

また、正方形または長方形の溝の構造により、定められた線幅のみを提供することができるものとは異なり、本発明に係る溝の構造は、テーパ形状を有するため、充填量を制御して顧客のニーズにあわせて様々な線幅及び微細な線幅を有した導電性パターンの形成方法及び導電性パターンを提供することにある。

また、基板に形成される溝の形状がテーパ形状を有するため、モールドを用いて溝を形成する際、モールドを容易に離型させて、モールド離型時に発生する工程不良が減って工程効率を向上させ、生産性を向上させることができる導電性パターンの形成方法及び導電性パターンを提供することにある。

前記目的は、本発明により、基板上に深さ方向に沿って入口領域の幅が内部領域の幅より大きく形成される溝を形成する溝形成段階と、前記溝の内部に導電性インク組成物を充填する充填段階と、前記溝内部の導電性インク組成物に含まれる溶媒が揮発して、前記導電性インク組成物の体積が縮小されるように乾燥する乾燥段階とを含むことを特徴とする導電性パターンの形成方法によって達成される。

また、前記溝は、横断面の形状が台形、三角形、異なる傾斜角を有する傾斜面が連続的に連結される多角形、楕円形、半円形状、内側面が凹形状、内側面が凸形状のうちの少なくともいずれか１つであることができる。

また、前記基板の表面と前記溝の内側面とのなす角度の和は、１８５゜〜３４０゜の範囲内でなされることができる。

前記充填段階以後に、基板に残留する導電性インク組成物を溝内に再充填する再充填段階をさらに含むことができ、前記基板表面に残留した導電性インク組成物を前記溝内部に流入させて、導電性インク組成物を再充填させることができる。

また、前記再充填段階は、基板表面に残留したインクを溶解させて、前記基板表面にエッチング液を塗布する段階、前記塗布されたエッチング液により、基板上の残余インクが除去される段階をさらに含むことができる。

一方、前記導電性インク組成物は、導電性金属組成物として金属プレートまたは金属ナノ粒子のうち、少なくともいずれか１つを含み、前記導電性インク組成物１００重量％において、前記導電性金属組成物は、３０重量％〜９０重量％で設けることができる。

また、前記導電性インク組成物は、導電性金属組成物として金属錯体化合物または金属前駆体のうち、少なくともいずれか１つを含み、前記導電性インク組成物１００重量％において、前記導電性金属組成物は、１重量％〜３０重量％で設けることができる。

また、前記導電性インク組成物は、導電性金属組成物として銀ナノワイヤーまたは炭素ナノチューブのうち、少なくともいずれか１つを含み、前記導電性インク組成物１００重量％において、前記導電性金属組成物は、１重量％〜５重量％で設けることができる。

また、前記目的は、本発明により、横断面の少なくとも一部区間が表面から深さ方向に沿って幅が減少する形態を有する溝を形成する基板と、前記基板内に充填される導電性インク組成物とを含むことを特徴とする導電性パターンによって達成される。

また、前記溝は、横断面の形状が多角形、楕円形、半円形状、内側面が凹形状、内側面が凸形状のうちのいずれかであることができる。

また、前記基板の表面と前記溝の内側面との間の角度の和は、１８５゜〜３４０゜の範囲内でなされることができる。

本発明によれば、微細溝内部への導電性インク組成物の充填特性を改善して、充填工程の反復回数を減少させ、全体的な工程効率を向上させることができる導電性パターンの形成方法及び導電性パターンが提供される。

ここで、溝のテーパ形状により、微細な線幅のパターンも容易に具現することができる。

また、導電性インク組成物の成分比を調節して、最終的に形成されるパターンの電気的特性、すなわち、望みの抵抗特性などを調節してパターンを形成することができる導電性パターンの形成方法及び導電性パターンが提供される。

さらに、テーパ形状の本発明に係る溝の構造において、垂直方向の深さを深く溝の構造を形成して、正方形または長方形の溝の構造に充填される量より多い量の導電性インク組成物が充填される場合、両者の透過率は同一の範囲で提供されることができるが、正方形または長方形の溝の構造より優れた電気的特性を提供することができる。

また、導電性インク組成物の成分比を調節して、最終的に形成されるパターンの幅を制御することができる。

さらに、正方形または長方形の溝の構造により、定めれた線幅のみを提供することができるものとは異なり、本発明によれば、本発明に係る溝の構造は、テーパ形状を有するため、充填量を制御して顧客のニーズ（Ｎｅｅｄｓ）に合わせて様々な線幅を提供することができるようになる。

また、基板に形成される溝の形状がテーパ形状を有するため、モールドを用いて溝を形成する際、モールドを容易に離型させて、モールド離型時に発生する工程不良を減らすことができるようになる。

これによって、工程の効率を向上させ、生産性向上、及び生産速度を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る導電性パターンの形成方法工程を概略的に示す図である。本発明の導電性パターンの形成方法工程において、基板上に形成することができる様々な溝の形態を示す図である。図１の導電性パターンの形成方法工程によって製作される導電性パターンと、従来の工程によって製作される導電性パターンを比較するための比較図である。図１の導電性パターンの形成方法工程によって製作される導電性パターンと、従来の工程によって製作される導電性パターンを比較するための比較図である。図１の導電性パターンの形成方法工程によって製作される導電性パターンと従来の工程によって製作される導電性パターンの光学的効果を比較するための比較図である。本発明の第２実施形態に係る導電性パターンの形成方法工程を概略的に示す図である。本発明の第３実施形態に係る導電性パターンの形成方法工程を概略的に示す図である。

説明に先立ち、様々な実施形態において、同一の構成を有する構成要素については、同一の符号を使用して代表的に第１実施形態で説明し、その他の実施形態では第１実施形態と異なる構成について説明することにする。

以下、添付した図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る導電性パターンの形成方法（Ｓ１００）について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る導電性パターンの形成方法工程を概略的に示す図である。

図１を参照して説明すると、本発明の第１実施形態に係る導電性パターンの形成方法（Ｓ１００）は、改善された工程効率によって、基板上に

導電性パターンを形成する工程に関するものであって、溝形成段階（Ｓ１１０）と充填段階（Ｓ１２０）と乾燥段階（Ｓ１３０）を含む。

前記溝形成段階（Ｓ１１０）は、基板１１０の表面から内側に陥没する微細溝１２０を形成する段階である。すなわち、図３に示すように、従来の一般的なパターン形成工程で横断面の形状が四角形の溝を形成して深さ方向の幅が一定のものとは異なり、本実施形態においては、厚み方向に従って幅がだんだん減少する形態の形状に設けられる。

すなわち、基板１１０の表面から内側に陥没し、長さ方向に垂直な断面の形状が逆台形の形態を有するように加工するが、側面が傾斜を形成するものであれば形態が制限されるものではない。

図２は、本発明の導電性パターンの形成方法工程において、基板上に形成することができる様々な溝の形態を示す図である。

すなわち、図２に示すように、本発明において基板１１０には様々な形態の逆台形の形態の溝１２０ａ、１２０ｂが形成されることができ、逆三角形１２０ｃ、または異なる傾斜角を有する斜辺が連続的に形成される多角形１２０ｄ、半円形態１２０ｅ、内側面が凸形状１２０ｆ、内側面が凹形状１２０g、楕円形１２０ｈの溝も形成されることができる。ここで、前述した溝の床面が膨らんで１２０ｉ形成されることもできる。

また、後述する充填段階（Ｓ１２０）工程において、導電性インク組成物の充填効率が改善されるように、基板１１０の上面と溝１２０の向かい合う２つの側面との角度（α、β）の和（α+β）は、１８５゜〜３４０゜間で形成されるようにすることが好ましい、

一方、本段階において、溝１２０が形成される基板１１０は、透明な材質、例えばプラスチックフィルムやガラスで形成されることができる。前記プラスチックフィルムとしては、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ナイロン（Ｎｙｌｏｎ）、ポリテトラフローエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、またはポリアリレート（ＰＡＲ）が使用されることがことができる。不透明な材質で備えることもできる。例えば、表面が絶縁処理された金属製のプレートが使用されるか、不透明なプラスチックフィルム、不透明なグラスまたは不透明なガラス繊維材が適用されることができる。

また、基板は、単一の素材のレイヤーで形成されるものだけでなく、所定のベース層の上に光硬化性樹脂層が積層される２重層の構造で構成されることもできる。

基板は、前述したように、プラスチックフィルムやガラス基板などを使用することもできるが、これに制限されるものではない。すなわち、基板１１０の素材は、溝１２０を形成する工程、溝１２０の形態、充填されるインク組成物の種類及び組成費などを総合的に考慮して決定することが好ましい。

また、本段階において、基板１１０上に溝１２０を形成する工程は、業界で通常的に使用する方法により形成することができ、好ましくは、インプリンティング工程によりＵＶ硬化樹脂または熱硬化性樹脂をモールドでインプリンティングして形成する方法、レーザーで直接基板をエッチングして形成する方法、フォトリソグラフィ方式を使用して形成する方法などを用いて、具現しようとする微細線幅の大きさに合わせて選択して使用することがするできるが、これに制限されるものではない。

前記充填段階（Ｓ１２０）は、基板１１０上に形成された溝１２０の内部に導電性インク組成物１３０を充填する段階である。

すなわち、本段階においては、深さ方向に沿って行くほど幅がだんだん減少する形態の溝１２０の内部に導電性インク組成物１３０を充填し、溝１２０の形態変更によって、従来の幅が一定の溝に導電性インク組成物を充填する場合と比較して充填率が改善され、これによって、同一の面積の溝１２０内部を完全充填するための必要な充填回数が減少する。

本段階において、導電性インク組成物１３０を基板の溝１２０に満たす方法は、制限されるものはないが、インクジェット（ｉｎｋｊｅｔ）方法、平板スクリーン法、スピン（ｓｐｉｎ）コーティング法、バー（ｂａｒ）コーター法、ロール（ｒｏｌｌ）コーティング法、フロー（ｆｌｏＷ）コーティング法、ドクターブレード（ｄｏｃｔｏｒｂｌａｄｅ）、ディスペンシング（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）、グラビア（Ｇｒａｖｕｒｅ）プリンティング法またはフレキソ（ｆｌｅｘｏｇｒａｐｈｙ）プリンティング法が好ましい。このときの充填回数は、１回またはそれ以上の充填回数を繰り返して使用することもできる。前記各々の充填方法に応じて、充填特性が違いを見せるが、これは各充填方法に適合するように導電性インク組成物の成分を調節してレオロジーを充填方法に最適化させることが必要である。

また、本発明で使用する導電性インク組成物１３０は、金属錯体化合物、金属前駆体、金属プレートまたは金属ナノ粒子、炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）、グラフェンのうちの少なくとも１つを含む導電性金属組成物が使用されることができる。

また、金属錯体化合物または金属前駆体を還元させて金属粒子を製造し、混合物としても使用することができる。これら混合物に加えて、必要に応じて溶媒、安定剤、分散剤、バインダー樹脂（ｂｉｎｄｅｒｒｅｓｉｎ）、還元剤、界面活性剤（ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ）、湿潤剤（Ｗｅｔｔｉｎｇａｇｅｎｔ）、チキソトロープ剤（ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｉｃａｇｅｎｔ）またはレーベリング剤（ｌｅｖｅｌｉｎｇａｇｅｎｔ）、増粘剤のような添加剤などを含めることができる。

また、本発明で使用される導電性インク組成物１３０は、総重量に対して１〜９０重量％の導電性金属組成物と少なくとも１重量％以上の溶媒を含むことができる。より詳しくは、導電性金属組成物の類型に応じて、導電性インク組成物に含まれる含量は、前述した範囲内で異なることができ、下記の表は、このような含量の例を記載したものである。

一方、前述した導電性インク組成物１３０は、後述する乾燥段階（Ｓ１３０）で乾燥されて収縮し、収縮率は導電性インク組成物１３０の組成比によって決定される。したがって、導電性インク組成物１３０の組成比は、最終的に形成される導電性パターン１４０の電気的特性、光学的特性などを総合的に考慮して決定することが好ましい。

前記乾燥段階（Ｓ１３０）は、溝１２０の内部に充填された導電性インク組成物１３０を乾燥して固化させることによって、最終的に導電性パターン１４０を形成する段階である。

導電性インク組成物１３０の乾燥は、２２℃〜６００℃の温度範囲で行われることができ、好ましくは８０℃〜４００℃であり得る。このような温度条件は、前述した内容に限定されるものではなく、基板１１０及び導電性インク組成物１３０の素材を考慮して決定する。

本段階で乾燥を経た後には、溝１２０に充填された導電性インク組成物１３０に含まれる溶媒は揮発し、溝１２０の内部には、金属固体成分及びバインダー樹脂などが残るようになり、充填段階（Ｓ１２０）直後に完全充填された状態より溝１２０の内部に最終的に残される組成物の体積は減少するようになる。この際、乾燥段階（Ｓ１３０）での体積減少率は、導電性インク組成物１３０の成分によって変わる。

すなわち、導電性インク組成物１３０の組成比を調節すると、乾燥段階（Ｓ１３０）で溶媒が揮発し、導電性インク組成物が収縮されるため、溝に残っている導電性インク組成物１３０の体積を調節することができるようになる。これによって、テーパーされた溝の形状と収縮された導電性インク組成物の特性を考慮すると、最終的なパターンの幅と電気的特性を調節することができるようになる。

一方、溝１２０の形状がテーパーされた形態で設けられており、溝１２０の下の部分にのみ導電性インク組成物が残っているようになると、１μｍ以下の非常に微細な線幅を有したパターンも容易に形成することができるようになる。

図３及び図４は、図１の導電性パターンの形成方法工程によって製作される導電性パターンと、従来の工程によって製作される導電性パターンを比較するための比較図である。

図３及び図４を参照して、前記の内容をより具体的に説明する。本実施形態で形成される溝１２０の形状が逆台形であると仮定し、乾燥後で最初に完全充填された導電性インク組成物１３０の５０重量％が揮発して、導電性パターン１４０を形成するものであると仮定し、従来の技術と本発明を比較する。

まず、図３に示すように、本実施形態においては、厚み方向に従って幅がだんだん減少する形態の形状、すなわち入口領域の幅（ａ）が内部領域の幅（ｂ）より大きく設けられる溝１２０が設けられる。

ここで、本実施形態によって形成される溝１２０の内部で固化されて形成される導電性パターン１４０の上側の幅をｃとし、従来の四角形形状の溝の内部で充填されたインク組成物３０の５０重量％が揮発した場合に、溝の内部に固化されて形成される導電性パターン４０の幅をｄと仮定して説明する。

すなわち、溝内部の完全充填された導電性インク組成物の５０重量％だけが残されて、導電性パターンを形成することになる場合、従来の工程によれば、導電性パターン４０の幅（ｄ）は、導電性インクの揮発に関係なく、一定の大きさを維持するが、本実施形態の工程によって形成される溝の上部側は相対的に広い幅を有し、大きい体積を占めるので、５０重量％が揮発された後にも、導電性パターン１４０は、溝の１/２位置よりも高い領域まで残る。すなわち、図３に示すように、本実施形態では導電性インク組成物１３０の５０重量％が揮発しても、溝の内部は厚さ対比１/２以上の地点まで導電性パターン１４０が形成され、本実施形態で形成される導電性パターン（c）の幅の大きさは、従来の工程によって形成される導電性パターン（d）の幅より大きい値を有する。

逆に、導電性インク組成物に含まれる成分の組成比に応じて、乾燥段階で５０重量％より多い量が揮発する場合には、図４に示すように、従来の工程による場合には、揮発量とは関係なく導電性パターン４０の幅（ｄ'）は、一定の大きさを維持するが、本実施形態の工程によって製作される導電性パターン（ｃ'）は、ｄ'より小さい値を有する。

すなわち、図３に示すように、導電性インク組成物に含まれる成分の組成比に応じて、乾燥段階で揮発する量が多くない場合には、本実施形態による導電性パターン１４０の幅（ｃ）が従来の工程による導電性パターン４０の幅（ｄ）より大きい値を有することもでき、このような場合に、本発明の電気的特性がより優れて現れる。

一方、図４に示すように、乾燥段階で多くの量が揮発するように導電性インク組成物の組成比が構成される場合には、本実施形態による導電性パターンの幅（ｃ'）が従来の工程による導電性パターンの幅（ｄ'）より小さい値を有し、基板１１０で占める導電性パターンの透過面積が減少して、透明度が高くなるので、従来の工程に比べて優れた光学的特性を有するパターンを形成するできるのである。

総合すると、本願発明によれば、基板１１０上で厚み方向に沿って、幅がだんだん狭くなる形態の溝１２０を形成し、溝１２０の内部に充填される導電性インク組成物１３０に含まれる成分の組成比を制御することにより、充填特性を改善すると同時に電気的特性は維持しながら、光学的特性を必要な設計数値に符合するように調節することができる。

具体的に図５を参照して、テーパ（ｔａｐｅｒ）形状を有する本発明に係る溝の構造と、テーパ形状ではなく正方形または長方形の溝の構造とを比較して説明する。まず、テーパ形状の本発明に係る溝の構造の場合、内側に水平幅は正方形または長方形の溝の構造より小さいが、垂直方向の深さは、正方形または長方形の溝の構造より深いため、テーパ（ｔａｐｅｒ）形状を有する本発明に係る溝の構造とテーパ形状ではない正方形または長方形の溝の構造に充填された導電性インクの充填量がほぼ同一である場合、テーパ形状を有する本発明に係る溝の構造は、正方形または長方形の溝の場合と同一の範囲で電気的特性を提供することができ、むしろ光学的特性では本発明によれば溝の構造が内側にテーパ形状を有するため、正方形または長方形の溝の構造より光を透過させる透過率が大きく向上し、正方形または長方形の溝の構造よりさらに優れた光学的特性を提供することができるようになる。

すなわち、溝の幅（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）が互いに同一の場合であっても、正方形または長方形のパターンが遮断するようになる光の幅（Ａ）は、本発明の実施形態に係るテーパ形状の溝の構造が遮断するようになる光の幅（ B、C ）よりは大きくなるため、本発明に係る溝の構造がより優れた光学的特性を提供することができるようになる。

また、テーパ形状の本発明に係る溝の構造において、垂直方向の深さを深く溝の構造を形成して、正方形または長方形の溝の構造に充填される量より多い量の導電性インク組成物を充填する場合、両者の透過率は同一の範囲で提供されることができるが、正方形または長方形の溝の構造より優れた電気的特性を提供することができる。

また、本願発明によれば、溝１２０の形状変更によって、充填回数を減らすことができるため、工程改善の効果を具現することができる。

また、本発明によれば、本発明に係る溝の構造は、テーパ形状を有するため、モールドを用いて溝を形成する際、モールドが正方形または長方形の溝を形成するときより、モールドを容易に離型させることができるようになる。これにより、生産性の向上及び生産速度の向上を図ることができ、円滑なモールド離型の困難により発生し得る製造不良を減少させることができるようになる。

また、正方形または長方形の溝の構造によって定められた線幅のみを提供することができるものとは異なり、本発明によれば、本発明に係る溝の構造はテーパ形状を有するため、充填量を制御して顧客のニーズに合わせて様々な線幅を提供することができるようになる。

以下、本発明の第２実施形態に係る導電性パターンの形成方法（Ｓ２００）について詳細に説明する。

図６は、本発明の第２実施形態に係る導電性パターンの形成方法工程を概略的に示すものである。

図６を参照して説明すると、本発明の第２実施形態に係る導電性パターンの形成方法（Ｓ２００）は、改善された工程効率によって基板１１０上に導電性パターン１４０を形成する工程に関するものであって、溝形成段階（Ｓ２１０）と充填段階（Ｓ２２０）と再充填段階（Ｓ２３０）と乾燥段階（Ｓ２４０）とを含む。

ただし、本実施形態の溝形成段階（Ｓ２１０）と充填段階（Ｓ２２０）と乾燥段階（Ｓ２４０）は、第１実施形態で前述した工程と同一のものであるから重複説明は省略する。

前記再充填段階（Ｓ２３０）は、充填段階（Ｓ２２０）で溝の内部に充填されず、基板１１０の表面に残留する導電性インク組成物１３０の一部を溝１２０内部に再充填する段階である。

本段階は、ドクターブレード（Ｂ）を用いて、残留導電性インク組成物を溝１２０の内部に押入れる方式によって進行される。

ただし、導電性インク組成物の再充填工程は、前述した工程に制限されるものではなく、様々な方法、特に、ドクターブレードとブラシを混用して使用することもできる。すなわち、ドクターブレード及びブラシを同時に用いて、残留導電性インク組成物を押入れながら、基板１１０に形成される溝１２０に導電性インク組成物が満たされると同時に、基板１１０の表面に残っている導電性インク組成物の成分である金属物質または有機物質などが除去されることができる。

その他にも、残留導電性インク組成物を溝１２０に満たすために、別途の振動、揺動及び/またはエアーを用いることもできる。

一方、前述したところによると、本実施形態において、再充填段階（Ｓ２３０）は、導電性インク組成物を乾燥する前の充填段階（Ｓ２２０）と乾燥段階（Ｓ２４０）との間に行われるものとして説明したが、条件によっては、乾燥段階（Ｓ２４０）を行った後、基板１１０に残留した導電性インク組成物を再充填する方式で行われることもできる。

以下、本発明の第３実施形態に係る導電性パターンの形成方法（Ｓ３００）について詳細に説明する。

図７は、本発明の第３実施形態に係る導電性パターンの形成方法工程を概略的に示す図である。

図７を参照して説明すると、本発明の第３実施形態に係る導電性パターンの形成方法（Ｓ３００）は、改善された工程効率によって基板１１０上に導電性パターン１４０を形成する工程に関するものであって、溝形成段階（Ｓ３１０）と充填段階（Ｓ３２０）と乾燥段階（Ｓ３３０）と再充填段階（Ｓ３４０）とを含む。

ただし、本実施形態の溝形成段階（Ｓ３１０）と充填段階（Ｓ３２０）と乾燥段階（Ｓ３３０）は、第１実施形態で前述した工程と同一のものであるから重複説明は省略する。

本実施形態において、前記再充填段階（Ｓ３４０）は、乾燥段階（Ｓ３３０）以後に基板１１０上に残留して固化された導電性インク組成物を溶解した後、溝１２０内部に再充填して充填率を改善すると同時に、導電性インク組成物の非効率的な消耗を防止する。

すなわち、本実施形態において、まず、基板１１０にエッチング液を塗布して、導電性インク組成物を溶解する。本実施形態で用いられるエッチング液としては、アンモニウムカルバメート系、アンモニウムカーボネート系、アンモニウムバイカーボネート系、カルボン酸系、ラクトン系、ラクタム系、環状酸無水物系化合物、酸-塩基塩複合体、酸-塩基-アルコール系複合体またはメルカプト（ｍｅｒｃａｐｔｏ）系化合物のうちの少なくとも１つ及び酸化剤を含むことが好ましい。

例えば、酸化剤と１つ以上の前記の化合物及びこれらの混合物を常圧または加圧状態で溶媒なしで直接反応させるか、溶媒を使用する場合は、水、メタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、エタノールアミンのようなアルコール類、エチレングリコール、グリセリンのようなグリコール類、エチルアセテート、ブチルアセテート、カルビトールアセテートのようなアセテート類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキ酸のようなエーテル類、メチルエチルケトン、アセトンのようなケトン類、ヘキサン、ヘプタンのような炭化水素系、ベンゼン、トルエンのような芳香族、そしてクロロホルムやメチレンクロライド、カーボンテトラクロライドのようなハロゲン置換溶媒、パーフルオロカーボンのようなフッ素系溶媒またはこれらの混合溶媒などを使用することができる。圧力容器のような加圧状態では、低沸点のフッ素系溶剤や液化炭酸ガスなども使用することができる。本発明のエッチング液の製造方法を特に制限する必要はない。すなわち、本発明の目的に符合すれば、公知のいかなる方法を使用してもよい。

前記エッチング液として、酸化剤は例えば、酸素、オゾンなどのような酸化性気体、過酸化水素、Ｎａ_２Ｏ_２、ＫＯ_２、ＮａＢＯ_３、（ＮＨ_４）Ｓ_２Ｏ_８、Ｈ_２ＳＯ_５、（ＣＨ_３）_３ＣＯ_２Ｈ、（Ｃ_６Ｈ_５ＣＯ_２）_２などのような過酸化物、ＨＣＯ_３Ｈ、ＣＨ_３ＣＯ_３Ｈ、ＣＦ_３ＣＯ_３Ｈ、Ｃ_６Ｈ_５ＣＯ_３Ｈ、ｍ-ＣlＣ_６Ｈ_５-ＣＯ_３Ｈなどのような過酸素酸、硝酸、硫酸、ヨード（I_２）、Ｆｅ（ＮＯ_３）_３、Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３、Ｋ_３Ｆｅ（ＣＮ）_６、（ＮＨ_４）_２Ｆｅ（ＳＯ_４）_２、Ｃｅ（ＮＨ_４）_４（ＳＯ_４）_４、ＮａＩＯ_４、ＫＭｎＯ_４、Ｋ_２ＣｒＯ_４などのように、一般的によく知られている酸化性無機酸または金属、非金属化合物などがここに含まれる。このような酸化剤を使用するときには、単独または最小限１つ以上の酸化剤を混合して使用してもよい。

前記エッチング液は、基板の溝に充填されず、基板の表面に残っている導電性インクを効果的に溶解して微細溝に再充填性を高めるために、エッチング液組成物に親水特性を付与することが好ましいことがある。アンモニウムカルバメート系、アンモニウムカーボネート系、アンモニウムバイカーボネート系、カルボン酸系、ラクトン系、ラクタム系、環状酸無水物系、酸-塩基塩複合体、酸-塩基-アルコール系複合体、メルカプト系化合物の炭素数を調節して、親水特性の程度を調節することが好ましい。

ここで、アンモニウムカルバメート系化合物、アンモニウムカーボネート系化合物及びアンモニウムバイカーボネート系化合物は、本出願人の韓国登録第０７２７４６６号に具体的に説明されており、カルボン酸系の化合物は、安息香酸、オレイン酸、プロピオン酸、マロン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸、ネオデカン酸、シュウ酸、クエン酸、サリチル酸、ステアリン酸、アクリル酸、コハク酸、アジピン酸、グリコール酸、イソブチル酸、アスコルビン酸などが使用されることができる。

ラクトン系化合物は、β-プロピオラクトン、γ-プロピオラクトン、γ-ブチロラクトン、γ-チオブチロラクトン、α-メチル-γ-ブチロラクトン、β-メチル-γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、γ-オクタノラクトン（ｏｃｔａｎｏｉｃｌａｃｔｏｎｅ）、δ-バレロラクトン、１、６-ジオキサスピロ[４、４]ノナン-２、７-ジオン、α-メチレン-γ-ブチロラクトン、γ-メチレン-γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトン、ラクチド、グリコライド、テトロン酸、２（５Ｈ）-フラノン、β-ヒドロキシ-γ-ブチロラクトン、メバロノラクトン（ｍｅｖａｌｏｎｉｃｌａｃｔｏｎｅ）、５、６-ジヒドロ-２Ｈ-ピラン-２-ピラン-２-オンなどが使用されることができる。

ラクタム系化合物は、２-アゼチドン、２-ピロリジノン、５-メトキシ-２-ピロリジノン、５-メチル-２-ピロリジノン、Ｎ-メチルカプロラクタム、２-アザシクロノナノン、Ｎ-アセチルカプロラクタムなどが使用されることができる。

環状酸無水物としては、無水イタコン酸、無水コハク酸、無水マイレン酸、グルタル酸無水物、オクタデシルこはく酸無水物、２、２-ジメチルこはく酸無水物、２-ドデカン-１-イルコハク酸無水物、ヘキサフルオログルタル酸無水物、３、３-ジメチルグルタル酸無水物、３-エチル-３-メチルグルタル酸無水物、３、５-ジアセチルテトラヒドロピラン-２、４、６-トリオン、ジグリコール酸無水物などが使用されることができる。

メルカプト系の化合物は、１-メタンチオール、１-エタンチオール、２-ブタンチオール、１-ヘプタンチオール、１-オクタンチオール、１-デカンチオール、１-ヘキサデカンチオール、チオ酢酸、６-メルカプトヘキサン酸、チオ安息香酸、プルプリルメルカプタン、シクロヘキサンチオール、１１-メルカプト-１ウンデカノル、２-メルカプトエタノル、３-メルカプト-１-プロパノール、チオサリチル酸、１-チオグリセロール、２-ナフタレンチオール、メチル３-メルカプトプロピオネート、ガンマメルカプトプロピルトリメトキシシランなどが使用されることができる。これに限定されるものではなく、このうち、単一成分で使用してもよく、２種以上の混合物からなるグループの中から選択されたものでもよい。

前記エッチング組成物のエッチング速度は、コーティングのとき、エッチング液の沈積時間を調節したり、エッチング液の酸化剤またはアンモニウムカルバメート系、アンモニウムカーボネート系、アンモニウムバイカーボネート系、カルボン酸系、ラクトン系、ラクタム系、環状酸無水物系、酸-塩基塩複合体、酸-塩基-アルコール系複合体、メルカプト系化合物の濃度を調節して制御することが好ましく、必要に応じてエッチング過程を繰り返して使用することができる。また、無機酸や塩基を含むエッチング液の場合、別途の水や有機溶剤で洗浄して除去することができる。例えば、洗浄工程をもう一度含んで、基板表面の導電性インク組成物を溝に入れることもできる。

前述した組成のエッチング液を基板１１０上に塗布して、溝１２０の内部に充填されず、基板１１０表面に残留した導電性インク組成物１３０を溶解することにより、導電性インク組成物１３０の流動性を確保した後には、第２実施形態で前述したドクターブレードなどの工程によって、残留導電性インク組成物１３０を溝１２０の内部に再充填（Ｓ３４２）して、導電性インク組成物１３０の不必要な消耗を最小化することができる。

また、前述の実施形態では説明してないが、基板１１０に溝１２０を形成する段階以前に、基板１１０の表面をプラズマなどを利用して、疏水性処理を行うことにより、基板１１０の表面で導電性インク組成物の流動性を向上させることもできる。

本発明の権利範囲は、前述した実施形態に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲内で様々な形態の実施形態に具現することができる。特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも変形可能な多様な範囲まで本発明の請求範囲の記載の範囲内にあるものとみなす。

１１０:基板
１２０:溝
１３０:導電性インク組成物
１４０:導電性パターン

Claims

基板上に深さ方向に沿って入口領域の幅が内部領域の幅より大きく形成される溝を形成する溝形成段階と、
前記溝の内部に導電性インク組成物を充填する充填段階と、
前記溝内部の導電性インク組成物に含まれる溶媒が揮発して、前記導電性インク組成物の体積が縮小されるように乾燥する乾燥段階とを含み、
前記充填段階と前記乾燥段階との間に、または前記乾燥段階を行った後に、基板に残留する導電性インク組成物を前記溝内に再充填する再充填段階をさらに含み、
前記再充填段階は、基板表面に残留したインクを溶解させるように、前記基板表面にエッチング液を塗布する段階をさらに含むことを特徴とする導電性パターンの形成方法。
前記溝は、横断面の形状が台形、三角形、異なる傾斜角を有する傾斜面が連続的に連結される多角形、楕円形、半円形状、内側面が凹形状、内側面が凸形状のうちの少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の導電性パターンの形成方法。
前記溝の床面が膨らむように形成されることを特徴とする請求項２に記載の導電性パターンの形成方法。
前記基板の表面と前記溝の内側面との間の角度の和は、１８５゜〜３４０゜の範囲内でなされることを特徴とする請求項２に記載の導電性パターンの形成方法。
前記導電性インク組成物は、導電性金属組成物として金属プレートまたは金属ナノ粒子のうち、少なくともいずれか１つを含み、前記導電性インク組成物１００重量％において、前記導電性金属組成物は、３０重量％〜９０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の導電性パターンの形成方法。
前記導電性インク組成物は、導電性金属組成物として金属錯体化合物または金属前駆体のうち、少なくともいずれか１つを含み、前記導電性インク組成物１００重量％において、前記導電性金属組成物は、１重量％〜３０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の導電性パターンの形成方法。
前記導電性インク組成物は、導電性金属組成物として銀ナノワイヤーまたは炭素ナノチューブのうち、少なくともいずれか１つを含み、前記導電性インク組成物１００重量％において、前記導電性金属組成物は、１重量％〜５重量％であることを特徴とする請求項１に記載の導電性パターンの形成方法。
前記充填段階で充填される前記導電性インク組成物の溶媒比率を調節して、前記乾燥段階で乾燥後、前記溝に充填される導電性インク組成物の体積を調節することを特徴とする請求項１に記載の導電性パターンの形成方法。