본 발명의 플렉시블 인쇄기판용 스페이서는 공지의 플렉시블 인쇄기판용 스페이서에 있어서, 전도성 고분자를 유효성분으로 함유하는 전도성 코팅액을 플렉시블 인쇄기판용 스페이서 원단에 도포하거나, 또는 질소, 아르곤, 네온, 헬륨 중에서 선택된 어느 하나의 불활성 기체를 이온화시켜 플렉시블 인쇄기판용 스페이서의 원단표면에 주입시켜 대전방지 처리하고 이 원단을 공지의 방법을 이용하여 플렉시블 인쇄기판용 스페이서를 제조함으로써 투명한 영구 대전방지층이 형성된 플렉시블 인쇄기판용 스페이서를 제공할 수 있다.
본 발명에서는 상기 언급한 바와 같이 불순물 발생이 없는 필름 원단을 제조하는 것이 핵심적인 기술로서, 필름 표면에 대전방지성을 부여하는 방법은 전도성 고분자를 기본으로 하는 코팅 용액을 표면에 도포하여 대전방지층을 형성하거나 또는 질소, 아르곤, 네온, 헬륨 중에서 선택된 어느 하나의 불활성 기체를 이온화하여 이를 원단 표면에 주입하여 원단 표면에 대전방지성을 부여하는 방법을 이용할 수 있다.
이외에도 표면에 증착 또는 스퍼터링 등의 기술을 이용하여 원단 표면에 매우 얇은 금속층을 형성하여도 투명 대전방지층을 제조할 수 있으나 이 방법은 결국 금속을 표면에 형성하는 방법이므로 이로부터 제조된 스페이서는 사용 도중 금속입자가 떨어져 나올 수 있다는 단점 때문에 본 발명의 목적에는 부적합하다.
먼저, 전도성 고분자를 이용하여 고분자 필름 표면에 대전방지성을 부여하는 방법은 본 발명자의 일부가 기 출원한 특허에 상세히 기술되어 있으므로, 본 발명에서는 간략하게 언급하기로 한다.(참고문헌: 대한만국 특허 출원 제 99-43661호 (1999년 12월), 대한민국 특허출원 제 2001-3034호 (2001년 1월)).
전도성 고분자를 유효성분으로 전도성 코팅액은 전도성 고분자를 용매에 용해시킨 후 유기바인더 또는 무기바인더를 혼합하고 산화방지제 등의 첨가제를 혼합하여 만든 후 이 전도성 코팅액을 플렉시블 인쇄기판용 스페이서 원단으로 사용하는 고분자 필름 표면에 도포한 후 열을 가하여 건조시킴으로써 전도성 고분자를 포함하는 플렉시블 인쇄기판용 스페이서를 제조할 수 있다.
본 발명에서 전도성 고분자는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리파라비닐린, 이들의 유도체 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
용매는 사용하고자 하는 전도성 고분자의 종류에 따라 달리 사용되어야 하는데 폴리아닐린의 경우 메타크레졸, 클로로포름, 돌루엔, 자일렌, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트와 같은 유기용매를 주로 사용하고, 폴리티오펜의 경우 물, 메틸알콜, 에틸알콜, 이소프로필알콜과 같은 용매를 사용하고, 변성 전도성 고분자 중 설포네이션된 폴리아닐린은 물, 이소프로필알콜, 에틸알콜과 같은 용매를 사용할 수 있다.
바인더는 전도성 고분자를 고분자 필름 표면에 부착시켜 전도성 고분자가 고분자 필름으로부터 쉽게 벗겨지지 않게 하는 역할을 하는 것으로 본 발명에서는 이러한 역할을 하는 바인더라면 어떠한 것을 사용할 수 있다. 많은 종류의 바인더가 이러한 목적을 위해 사용되는데 유기바인더의 경우 아크릴계, 우레탄계, 스티렌계, 에스터계, 에테르계, 아미드계, 카보네이트계 유기바인더를 사용할 수 있고, 무기바인더의 경우에는 각종 실리케이트 또는 티타네이트계 화합물을 사용할 수 있다.
상기와 같이 전도성 고분자, 용매, 바인더를 포함하는 전도성 코팅액을 플렉시블 인쇄기판용 스페이서 원단으로 사용하는 고분자 필름 표면에 도포한 후 100℃ 이상의 높은 온도에서 경화시키면 경도가 향상된 전도층을 얻을 수 있다.
플렉시블 인쇄기판용 스페이서 원단으로 사용하는 고분자 필름은 표면에 전도성 고분자를 포함하는 전도성 코팅액을 코팅시 코팅층 두께가 0.1∼2 미크론으로충분히 얇으면 가시광선 투과성이 우수한 대전방지층이 형성된 필름이 된다.
만일 전도성 고분자 코팅층 두께가 0.1 미크론 미만이면 대전방지 효과가 좋지 않은 문제가 있고, 2 미크론을 초과하면 고분자 필름에 코팅된 전도성 고분자 코팅층이 가시광선 투과성이 낮아 불투명하게 되어 바람직 하지 않다.
본래 전도성 고분자는 각기 색깔을 갖는다. 즉, 폴리아닐린은 초록색, 폴리피롤은 짙은 회색, 그리고 폴리티오펜은 엷은 초록색을 띤다. 그러나 전도층의 두께가 얇으면 색깔이 매우 엷게되어 가시광선 투과도가 매우 좋아진다. 예를 들어, 폴리에스터 필름 표면에 폴리티오펜으로 만들어진 전도성 코팅액을 코팅하여 106오움/면적 정도의 표면저항을 갖도록 할 수 있으며 이와 같이 만들어진 대전방지 폴리에스터 필름은 550 나노미터 파장에서 가시광선 투과도가 약 80% 이상으로 매우 투명하게 된다.
이온주입 방법에 의해 원단 필름 표면에 대전방지성을 부여하는 기술은 기 출원된 대한민국 특허 제 2000-12852호(출원일; 2000년 3월, 제목: 3차원적인 이온 주입에 의한 도전 영역 형성 방법) 또는 대한민국 특허 제 1998-49382호(출원일: 1998년 11월, 제목: 이온 주입법에 의한 대전 방지용 고분자 재료의 집적 회로 트레이 제조 방법) 등에 기술되어 있는 방법을 이용해서 제조된 이온주입 처리된 원단 필름을 이용한다. 본 기술을 간단히 언급하면 다음과 같다.
질소, 아르곤, 네온, 헬륨 중에서 선택된 어느 하나의 불활성 기체를 전기장 내에 놓이게 되면 이온화 한다. 이러한 이온화된 기체가 있는 곳에 고분자 필름을놓으면 이온화된 기체가 고분자 표면을 통하여 내부로 주입되는데, 이때 고분자 필름에 주입된 이온화된 기체 분자에 의해 고분자 표면은 대전방지성을 띠게 된다. 이때 이온화 에너지의 정도 및 이온 주입 시간을 조절하면 고분자 표면을 통한 이온의 주입 깊이 및 주입되는 이온의 양을 조절할 수 있는데, 이는 결국 대상 고분자 표면의 표면저항을 조절할 수 있음을 의미한다.
고분자 필름에 주입된 이온에 의한 고분자 표면저항은 전도성 고분자 코팅에 의한 원단 필름의 표면저항 보다는 높고, 이온주입시 사용하는 이온화 에너지 때문에 표면의 고분자 사슬이 손상되어 색깔을 약간 띠기는 한다. 그러나 금속증착법과 같이 금속입자를 표면에 형성하는 방법이 아니기 때문에 본 발명의 투명 플렉시블 인쇄기판용 스페이서로 사용될 수 있다.
한편 본 발명에서 플렉시블 인쇄기판용 스페이서 원단은 전도성 고분자를 이용하거나 또는 이온 주입 처리에 의해 표면에 대전방지성을 부여할 수 있는 고분자는 어느 것이나 가능한데, 특히 반결정성 폴리에스터, 무정형 폴리에스터, 피이티지, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 알톤, 폴리페닐린옥시드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 폴리스티렌 고분자 중에서 선택된 어느 하나 이상을 유효성분으로 함유하는 필름(쉬트)를 사용할 수 있다.
또한 반결정성 폴리에스터, 무정형 폴리에스터, 피이티지, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 알톤, 폴리페닐린옥시드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 폴리스티렌 고분자 중에서 선택된 어느 하나 이상의 고분자로부터 변성된 변성 고분자 또는 변성된 변성 고분자 공중합물 중에서 선택된 어느 하나 이상의 고분자 필름(쉬트)를 사용할 수 있다.
전도성 코팅액이 도포거나 불활성 기체의 이온을 주입하여 투명한 대전방지층이 형성된 플렉시블 인쇄기판용 스페이서를 만들려면 스페이서 원단으로 사용하는 고분자 필름 양쪽 옆면에 둥근 모양의 엠보싱 형상의 요철을 만들어야 한다.
스페이서에 엠보싱하여 원단 필름의 양쪽 가장자리 면을 따라 요철을 주어야 하는데, 그 요철 모양의 예가 도 1 및 도 2에 나타나 있다. 도 1은 본 발명의 플렉시블 인쇄기판용 스페이서의 사시도이고 도 2는 도 1의 A-A선 단면도로서 도 1에 서 나타나 있듯이 스페이서 가장자리에 형성된 둥근 모양 요철은 플렉시블 인쇄기판이 만들어져 있는 폴리이미드 필름을 보호하는 역할을 한다.
이 둥근 모양의 요철은 둥근 모양의 몰드 또는 평면 모양의 몰드를 이용하여 제조할 수 있다. 둥근 모양의 몰드의 경우, 둥근 금속덩어리 표면에 도 1에 나와 있는 치수의 둥근 모양의 치구를 만들어야 하고, 평판 몰드의 경우에는 긴 막대 모양의 금속 표면에 둥근 모양의 요철 제조용 치구를 만들어야 한다. 이들 둥근 모양을 갖는 몰드는 가열장치가 부착되어 있어야 하는데, 폴리에스터 및 폴리이미드 필름에 둥근 모양의 요철을 만들기 위해서는 섭씨 150-300도 정도의 온도를 가할 수 있도록 해야 한다. 이 치구를 통하여 필름이 지나가면 열과 압력을 이용하여 둥근 모양의 요철을 만들 수 있다.
생산성 향상을 위하여 한번에 여러 폭의 둥근 모양의 요철을 만든 후 엠보싱 후 절단하면 한번에 여러 개의 스페이서를 제조할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
<실시예 1>
3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 수분산 용액 4g, 분자량이 10,000인 우레탄계 바인더 9g, 조닐 첨가제(듀폰사) 0.01g, 에틸렌 글리콜 0.2g, 1-메틸2-피롤리디논 0.2g을 에틸알콜과 이소프로필알콜이 1:1로 혼합된 혼합용매 25g에 넣어 혼합하여 전도성 코팅액을 제조한 후 이를 188미크론 두께의 폴리에스터 필름에 0.5미크론의 두께로 코팅하고 100℃에서 2분간 건조하였다.
전도성 코팅액이 도포된 폴리에스터 필름의 표면저항을 공지의 방법으로 측정한 결과 표면저항은 105Ω/□ 이었으며, 이를 200℃에서 도 1과 같이 지름 5mm, 깊이 0.6mm의 둥근 모양의 요철을 만든 후 다시 폴리에스터 필름의 표면저항을 공지의 방법으로 측정한 결과 표면저항은 105Ω/□ 으로 관찰되었다.
<실시예 2>
켐퍼술폰산으로 도핑된 폴리아닐린 3g, 자연경화타입 폴리올과 아이소시아네이트를 1:1의 비율로 혼합한 용액(Tg: 12℃) 5g, 톨루엔 20g을 혼합하여 전도성 코팅액을 제조한 후 이를 188미크론 두께의 폴리에스터 필름에 0.7미크론의 두께로 코팅하고 100℃에서 2분간 건조하였다.
전도성 코팅액이 도포된 폴리에스터 필름의 표면저항을 공지의 방법으로 측정한 결과 표면저항은 105Ω/□ 이었으며, 이를 200℃에서 도 1과 같이 지름 5mm, 깊이 0.6mm의 둥근 모양의 요철을 만든 후 다시 폴리에스터 필름의 표면저항을 공지의 방법으로 측정한 결과 표면저항은 105Ω/□ 으로 관찰되었다.
<실시예 3>
염화철로 도핑된 폴리피롤 5g, 자연경화타입 폴리올과 아이소시아네이트를 6:1로 혼합한 혼합용액(Tg: 12℃) 5g, 톨루엔 10g, 클로로포름 10g을 혼합하여 전도성 코팅액을 제조한 후 이를 188미크론 두께의 폴리에스터 필름에 1.0미크론의 두께로 코팅하고 100℃에서 2분간 건조하였다.
전도성 코팅액이 도포된 폴리에스터 필름의 표면저항을 공지의 방법으로 측정한 결과 표면저항은 105Ω/□ 이었으며, 이를 200℃에서 도 1과 같이 지름 5mm, 깊이 0.6mm의 둥근 모양의 요철을 만든 후 다시 폴리에스터 필름의 표면저항을 공지의 방법으로 측정한 결과 표면저항은 105Ω/□ 으로 관찰되었다.
<실시예 4>
이온주입 처리된 폴리에스터 필름의 사용 가능성을 확인하기 위하여 질소 이온주입 처리하여 표면저항이 108Ω/□인 188미크론 두께의 폴리에스터 필름(주식회사 에폰사 제품)을 사용하여 200℃에서 도 1과 같이 지름 5mm, 깊이 0.6mm의 둥근 모양의 요철을 만든 후 다시 폴리에스터 필름의 표면저항을 공지의 방법으로 측정한 결과 표면저항은 109-1010Ω/□ 으로 관찰되었다.
이온주입 처리된 폴리에스터 필름의 경우 엠보싱 과정을 거치면 주입된 질소 이온의 일부가 완화되어 표면저항이 1-2 차수 정도 감소하기는 하지만 대전방지성 스페이서로는 사용될 수는 있다.