KR101323764B1 - 투명전극필름 제조방법 - Google Patents
투명전극필름 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
핫 엠보싱 후 그라비어인쇄 처리된 투명전극필름의 면상으로 에어 분사와 전기 방사가 동시 적용된 방식으로 전도성 폴리머 층을 신속하게 형성하는 동시에, 마지막 코팅 작업 시에는 전기 방사 방식으로만 전도성 폴리머 층을 형성하여 고객사가 만족할 수 있는 수준의 표면 조도 특성을 확보할 수 있는 투명전극필름 제조방법에 관하여 개시한다.
본 발명에 따르면, 필름 기재의 적어도 일면으로 핫 엠보싱 방법에 의해 격자 형상의 패턴 홈을 형성하는 격자 패턴 홈 형성단계; 상기 격자 형상의 패턴 홈 내부로 도전성 페이스트를 포함하는 잉크를 채워 매립하는 도전성 물질 인쇄단계; 상기 도전성 물질 인쇄단계가 완료된 필름 기재의 면상으로 에어 분사 및 전기 방사가 동시 적용된 노즐을 이용하여 전도성 폴리머를 분사하여 제1 전도성 코팅층을 형성하는 제1 코팅단계; 및 상기 제1 전도성 코팅층의 마지막 코팅 작업 시에 전기 방사 방식만으로 상기 제1 코팅단계에서의 분사각도에 비해 큰 분사각도로 전도성 폴리머를 제1 코팅단계에 비해 느리게 분사하여 상기 제1 전도성 코팅층에 비해 상대적으로 작은 표면 조도 값을 갖는 제2전도성 코팅층을 마감 형성하는 제2 코팅단계;를 포함하는 투명전극필름 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 필름 기재의 적어도 일면으로 핫 엠보싱 방법에 의해 격자 형상의 패턴 홈을 형성하는 격자 패턴 홈 형성단계; 상기 격자 형상의 패턴 홈 내부로 도전성 페이스트를 포함하는 잉크를 채워 매립하는 도전성 물질 인쇄단계; 상기 도전성 물질 인쇄단계가 완료된 필름 기재의 면상으로 에어 분사 및 전기 방사가 동시 적용된 노즐을 이용하여 전도성 폴리머를 분사하여 제1 전도성 코팅층을 형성하는 제1 코팅단계; 및 상기 제1 전도성 코팅층의 마지막 코팅 작업 시에 전기 방사 방식만으로 상기 제1 코팅단계에서의 분사각도에 비해 큰 분사각도로 전도성 폴리머를 제1 코팅단계에 비해 느리게 분사하여 상기 제1 전도성 코팅층에 비해 상대적으로 작은 표면 조도 값을 갖는 제2전도성 코팅층을 마감 형성하는 제2 코팅단계;를 포함하는 투명전극필름 제조방법이 제공된다.
Description
본 발명은 투명전극필름 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 핫 엠보싱 후 그라비어인쇄 처리된 투명전극필름의 면상으로 에어 분사와 전기 방사가 동시 적용된 방식으로 전도성 폴리머 층을 신속하게 형성하는 동시에, 마지막 코팅 작업 시에는 전기 방사 방식으로만 전도성 폴리머 층을 형성하여 고객사가 만족할 수 있는 수준의 표면 조도 특성을 확보할 수 있는 투명전극필름 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 투명전극필름은 가시광선에 대해 투명하고 전기전도성이 있는 얇은 막으로 정의되며, 플라즈마 디스플레이 패널, 액정 디스플레이소자, 발광다이오드소자, 유기전자발광소자, 터치 패널 및 태양전지 등을 비롯하여 다양한 분야에 이용되고 있다.
대표적인 일예로서, ITO가 소개되어 있다. ITO는 제반 물성이 우수하고 현재까지 공정 투입의 경험이 많은 장점을 지니고 있지만, 산화 인듐의 수급이 불안정한 측면과 생산 단가가 높아지는 문제점이 있었다. 아울러, ITO는 유연성이 없기 때문에 폴리머 등의 가요성 재질에는 사용하지 못한다는 단점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하고자 유기 폴리머 전극을 인쇄 또는 코팅 방식을 통해 전도성 물질을 격자 구조로 형성하는 방안이 소개되었다. 그러나 전도성 물질의 투명성 및 전도성을 동시에 향상시켜 주기에는 어려움이 있었다.
최근 들어, 전기장을 이용하여 잉크 액적을 분사하는 방식인 ESD(Electro-static Spray Deposition)가 소개되었다. 주지된 바와 같이, ESD는 전기장에 대전된 전도성 나노 입자/전도성 고분자/ 전도성 저분자 용액 또는 극성(polarity)을 갖는 나노 입자/고분자/전도성 금속입자/ 극성을 지니는 무기물 입자 등의 용액을 투명전극필름에 도포하여 전자 소자를 패터닝 시키는 방법이다. ESD를 이용할 경우, 분사되는 용액 방울의 크기, 시료의 농도, 분사 시간 등을 조절하여 인쇄 품질을 정밀하게 제어할 수 있으며 대면적의 투명전극필름 양산이 가능한 장점이 있다.
그러나 ESD만을 적용할 경우, 투명전극필름에 형성되는 전도성 폴리머 층의 표면 조도 특성이 양호해지는 반면에 이에 소요되는 시간이 비교적 오래 걸리는 단점이 있었다. 즉, 고객사의 요구 수준에 맞게 전도성 폴리머의 표면 조도 특성은 수 나노미터(예: 2~4nm) 수준으로 만족시켜 줄 수는 있으나 실제 투명전극필름의 양산 속도가 느려져 생산성에 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 품질(예: 투명성 및 전도성)의 향상은 물론, 고객사가 요구하는 표면 조도 특성을 만족시키고, ESD만을 이용한 기존의 방식에 비해 빠른 양산 속도를 구현할 수 있는 투명전극필름 제조방법에 대한 개발이 현실적으로 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 투명성 및 전도성을 향상시킴은 물론 양산 속도를 빠르게 개선하여 제품 품질 및 생산성을 향상시켜 줄 수 있는 투명전극필름 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 투명전극필름의 표면 조도 특성을 수 나노미터 수준까지 개선할 수 있는 투명전극필름 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 필름 기재의 적어도 일면으로 핫 엠보싱 방법에 의해 격자 형상의 패턴 홈을 형성하는 격자 패턴 홈 형성단계; 상기 격자 형상의 패턴 홈 내부로 도전성 페이스트를 포함하는 잉크를 채워 매립하는 도전성 물질 인쇄단계; 상기 도전성 물질 인쇄단계가 완료된 필름 기재의 면상으로 에어 분사 및 전기 방사가 동시 적용된 노즐을 이용하여 전도성 폴리머를 분사하여 제1 전도성 코팅층을 형성하는 제1 코팅단계; 및 상기 제1 전도성 코팅층의 마지막 코팅 작업 시에 전기 방사 방식만으로 상기 제1 코팅단계에서의 분사각도에 비해 큰 분사각도로 전도성 폴리머를 제1 코팅단계에 비해 느리게 분사하여 상기 제1 전도성 코팅층에 비해 상대적으로 작은 표면 조도 값을 갖는 제2전도성 코팅층을 마감 형성하는 제2 코팅단계;를 포함하는 투명전극필름 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 핫 엠보싱(Hot Embossing) 방법에 의해 상기 격자 형상 패턴 홈의 두께 및 폭 크기의 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 도전성 물질 인쇄단계는, 마이크로 그라비어 롤 코팅(μ-Gravure Roll Coating) 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 핫 엠보싱(Hot Embossing) 방법에 의해 상기 격자 형상 패턴 홈의 두께 및 폭 크기의 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 도전성 물질 인쇄단계는, 마이크로 그라비어 롤 코팅(μ-Gravure Roll Coating) 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법에 따르면, 핫 엠보싱 후 마이크로 그라비어인쇄를 통해 실버 페이스트를 코팅시킨 후, 에어 분사와 ESD를 동시 적용하여 전도성 폴리머를 투명전극필름의 표면으로 빠르게 코팅한다. 이어서, 마지막 코팅 과정에는 ESD만을 이용하여 전도성 폴리머 층의 표면 조도를 수 나노미터(예: 2~3nm) 수준으로 개선하여 고객사의 요구에 만족할 수 있는 수준까지 투명전극필름의 표면 조도 특성을 향상시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법에 따르면, 기존에 배해 투명전극필름의 양산 시간을 대폭 단축시킬 수 있음은 물론, 전도성 폴리머 층의 표면 조도 특성까지도 ESD를 이용한 수준까지 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법의 세부 단계에 의해 각 단계별로 제조되는 투명전극필름의 단면 구조를 구분하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법의 세부 단계에 의해 각 단계별로 제조되는 투명전극필름의 입체 형상을 구분하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법 중 핫 엠보싱 기법을 이용하여 필름 기재의 일면으로 격자 홈을 형성하는 단계를 설명하기 위해 도시한 공정도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법 중 그라비어인쇄 기법을 이용하여 격자 홈에 실버페이스트를 함입하는 단계를 설명하기 위해 도시한 공정도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법 중 에어 분사 및 전기 방사를 동시 적용하여 전도성 코팅층을 형성하는 한편, 마지막 코팅 과정에서 전기 방사만을 적용하여 코팅을 마감하는 단계를 설명하기 위해 도시한 공정도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에서 에어 분사와 전기 방사가 동시 적용된 전도성 폴리머의 코팅 작업 상태(a)와 전기 방사만이 적용된 전도성 폴리머의 코팅 작업 상태(b)를 비교 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법의 세부 단계에 의해 각 단계별로 제조되는 투명전극필름의 단면 구조를 구분하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법의 세부 단계에 의해 각 단계별로 제조되는 투명전극필름의 입체 형상을 구분하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법 중 핫 엠보싱 기법을 이용하여 필름 기재의 일면으로 격자 홈을 형성하는 단계를 설명하기 위해 도시한 공정도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법 중 그라비어인쇄 기법을 이용하여 격자 홈에 실버페이스트를 함입하는 단계를 설명하기 위해 도시한 공정도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법 중 에어 분사 및 전기 방사를 동시 적용하여 전도성 코팅층을 형성하는 한편, 마지막 코팅 과정에서 전기 방사만을 적용하여 코팅을 마감하는 단계를 설명하기 위해 도시한 공정도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에서 에어 분사와 전기 방사가 동시 적용된 전도성 폴리머의 코팅 작업 상태(a)와 전기 방사만이 적용된 전도성 폴리머의 코팅 작업 상태(b)를 비교 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 투명전극필름 제조방법의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 여기에서 설명될 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우, 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도면에서, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법을 순차적으로 도시한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법의 세부 단계에 의해 각 단계별로 제조되는 투명전극필름의 단면 구조를 구분하여 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법의 세부 단계에 의해 각 단계별로 제조되는 투명전극필름의 입체 형상을 구분하여 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법은, 격자 형상으로 도전성 물질(예: 메시 전극, 더 구체적으로는 실버 페이스트 등으로 격자 패턴을 형성한 전극을 의미함)(도 2의 도면부호 AG)이 인쇄된 필름 기재(도 2의 도면부호 S)의 일면(특히, 상부면)에 대하여 전도성 폴리머를 분사하여 전도성 코팅층(도 2의 도면부호 CP 또는 CP′)을 형성하는 방법에 관한 것이다.
특히, 이미 관용적으로 알려진 기술인 ESD(Electro-static Spray Deposition) 방식만을 이용하여 전도성 폴리머를 분사할 경우 적어도 1~2시간으로 소요 시간(즉, 코팅 시간)이 장시간 소요되는 문제가 있는데, 이를 해결하여 양산 속도를 빠르게 해줄 수 있다. 아울러 ESC 방식으로만 전도성 폴리머를 분사하여 코팅하였을 경우에 비하여 동등한 수준의 양호한 표면 조도 특성을 구현해 낼 수 있다.
실버 페이스트 등의 도전성 물질이 격자 형상으로 인쇄된 필름 기재(도 2의 도면부호 S)의 일면으로 먼저, 에어 분사 및 전기 방사(즉, ESD)가 동시 적용된 방식으로 전도성 폴리머(Conducting Polymer)를 분사한다.
이때, 분사된 전도성 폴리머는 도전성 물질이 인쇄된 필름 기재의 일면으로 신속하게 도포되어 마감 코팅 면을 제외한 잔부에 전도성 코팅층을 형성한다. 이를 설명의 편의상 "제1 전도성 코팅층(도 2의 도면부호 CP)"이라 지칭한다.
그리고 제1 전도성 코팅층(도 2의 도면부호 CP)의 상부면, 즉 외부로 노출된 마감 코팅 면에 대해서는 에어 분사를 전적으로 배제하고 전기 방사 방식으로만 전도성 폴리머를 느리게 분사한다. 이러한 방식으로 투명전극필름의 마지막 전도성 코팅층이 되는 부위를 설명의 편의상 "제2 전도성 코팅층(도 2의 도면부호 CP′)이라 지칭한다.
즉, 제1 전도성 코팅층(도 2의 도면부호 CP)과 제2 전도성 코팅층(도 2의 도면부호 CP′)은 에어 분사 및 전기 방사 기능을 겸비한 노즐 구성을 통해 동일한 전도성 폴리머 소재가 분사되어 형성되는 것으로, 분사 압력 및 분사되는 전도성 폴리머의 입도 크기가 다른 점을 제외하면 동일한 기능 구성이다. 다만, 제2 전도성 코팅층의 경우, 도 7을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 제1 전도성 코팅층을 형성할 때 분사되는 전도성 폴리머 입자에 비해 입도 크기가 미세한 특징이 있다(즉, D1>D2). 이러한 점에 착안하여 투명전극필름의 전도성 코팅층의 마지막 코팅 작업 시에는 에어 분사를 배제한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법을 세부 단계별로 순차 도시한 순서도이다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도 1의 순서도 및 도 2, 도 3에 도시된 단계별 단면 구조 및 입체 형상을 통해 본 실시예에 따른 투명전극필름 제조방법을 설명하기로 한다. 그리고 각 단계의 설명에 있어서, 해당 단계의 공정 모습을 도시한 도 4 내지 도 7을 병행 참조하기로 한다.
격자 패턴 홈 형성 단계(ST100)
본 단계는 준비된 필름 기재의 일면으로 격자 형상 즉 메시(mesh) 형상의 패턴 홈을 형성하는 단계이다. 이러한 단계를 거쳐 필름 기재의 일면(예: 상부면)에는 격자 형상의 요철 무늬가 형성되게 되는데, 도 2의 ST100 단계의 단면도를 통해 그 세부적인 형상을 확인할 수 있다. 그리고 이 단계에서의 필름 기재의 입체 형상은 도 3을 통해 확인할 수 있다. 다만, 본 실시예에서 이용된 필름 기재(S)는 투명한 재질로 이루어진 까닭에 일면을 통해 격자 패턴 홈이 형성된 모습은 도 3에 도시된 바와 같이 시각적으로 구별되기 어렵다.
필름 기재(S)는 가요성 재질의 소재로서, 구체적인 예로서 플렉시블 플라스틱 필름(Flexible Plastic Film)을 이용할 수 있다. 본 단계(ST100)를 통해 필름 기재(S)의 일면에는 소정의 사각 형상 요철 무늬가 나타나게 되는데, 이를 격자 패턴 홈(S′)이라 지칭하기로 한다.
격자 패턴 홈(S′)의 폭 크기 및 두께는 물론 단면 형상은 도시된 특정 형태로 제한될 필요가 없으나, 바람직한 실시예로서 본 단계는 핫 엠보싱(Hot Embossing) 방법에 의해 처리되는 것이 좋다.
도 4를 참조하면, 핫 엠보싱 방법에 의해 본 단계가 수행되는 공정 과정이 개시된다. 도시된 바와 같이, 여기서의 핫 엠보싱이란 히팅 롤 기반의 핫 엠보싱 방법으로서, 폴리머 소재의 열경화성을 이용하여 마이크로 및 나노 형상을 제작하는 공정기술을 의미한다. 해당 핫 엠보싱 장치(10)는 히팅 롤(11)과, 그 수직 하방에서 이송되는 필름 기재(S)를 사이에 두고 회전하는 이송 롤(즉, idle roll)의 대별 구성을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 히팅 롤(11)의 균일 가열 및 균일 가압에 필요한 기능적 구성은 이미 동종 업계에서 주지된 기술 내용으로서 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 히팅 롤(11)의 외경에는 필름 기재(S)의 일면에 형성하고자 하는 격자 패턴 홈에 대응하는 요철 무늬가 형성된다.
이와 같이, 핫 엠보싱 장치를 이용할 경우, 히팅 롤의 필름 기재(S)의 일면에 형성하고자 하는 격자 패턴 홈(S′)의 폭 크기 및 두께를 다양하게 조절할 수 있음은 물론, 그 단면 형상까지 적절히 변경하여 조절해 줄 수 있다. 아울러, 히팅 롤의 회전에 따라 이송하는 필름 기재(S)의 일면에는 패턴 홈이 신속하게 형성될 수 있어, 투명전극필름의 양산 속도를 빠르게 해 줄 수 있다.
도전성 물질 인쇄단계(ST200)
본 단계는 필름 기재의 일면에 마련된 격자 패턴 홈 내부로 도전성 물질을 잉크 형태로 투입시켜 메시 형태의 전극을 인쇄하는 단계이다. 도 2를 참조하면, 본 단계에서는 이전 단계(ST100)에서 미리 마련해둔 격자 패턴 홈을 통해 실버 페이스트를 함유한 잉크를 채워 넣어 인쇄를 마무리 한다. 이로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 필름 기재(S)의 일면에는 실버 페이스트 소재의 메시 전극이 형성된다.
특히, 본 단계에선 도전성 물질의 인쇄를 위하여, 마이크로 그라비어 롤 코팅(μ-Gravure Roll Coating) 방법이 이용될 수 있다. 이러한 마이크로 그라비어 롤 코팅 장비에 의해 본 단계가 수행되는 공정 과정은 도 5를 통해 구체적으로 확인할 수 있다. 도 5를 참조하면, 잉크 공급부(29)로부터 지속적으로 실버 페이스트를 함유한 잉크(I)를 공급받으며 회전하는 롤 코터(21)와, 그 수직 하방에 배치되어 회전하는 이송 롤(23) 사이를 필름 기재(S)가 접촉하여 이송된다. 이때, 필름 기재(S)의 일면(예: 상부면)에는 이전 단계(ST100)를 통해 미리 격자 패턴 홈(S′)이 형성되어 있는데, 이 공간을 통해 연속적으로 도전성 물질(AG)이 채워진다. 한편, 적어도 하나의 블레이드(25, 27)가 롤 코터(21)의 외경 쪽 및 필름 기재의 상단 쪽으로 근접 배치된 형태를 확인할 수 있는데, 이는 실버 페이스트 등의 도전성 물질을 함유한 잉크가 균일하게 도포될 수 있도록 해준다. 다만, 도시된 실시예의 특정 형상에 본 발명은 한정될 필요는 없으며, 이와 조금씩 다른 형태로도 변형하여 실시 가능하다.
전도성 폴리머의 제1 코팅 단계(ST300)
본 단계는 전도성 폴리머의 제1 코팅 단계로서, 에어 분사 및 전기 방사 방식을 동시 적용하여 메시 전극이 인쇄된 필름 기재의 일면으로 전도성 코팅층을 형성하는 단계이다. 특히 이 단계는 후술될 다음 단계(ST400)인 전도성 폴리머의 제2 코팅 단계와 전도성 폴리머의 분사 방식에 있어서 큰 차이가 있다.
더 구체적으로 설명하자면, 본 단계는 에어 분사 및 전기 방사(즉, ESD)가 동시 적용된 방식으로 전도성 폴리머(Conducting Polymer)를 분사한다. 에어 분사 및 전기 방사가 동시 적용될 경우, 전도성 폴리머는 도전성 물질이 인쇄된 필름 기재의 일면으로 비교적 빠른 시간 내에 도포될 수 있다(예: 360nm @ 2min). 이는 후술될 다음 단계인 제2 코팅 단계(ST400)에서 전기 방사만을 적용한 방식에 비해 전도성 폴리머의 도포에 소요되는 시간이 대폭 감소된다. 일예로, 전기 방사만이 적용된 경우, 표면 조도 특성은 비교적 양호할 수 있으나 전도성 폴리머의 도포 소요 시간은 330nm @ 1hr 정도 소요된다.
이에 따라, 본 단계(ST300)에서는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 에어 분사와 전기 방사가 동시 적용된 방식으로 전도성 폴리머를 필름 기재(S)의 일면으로 분사하여 제1 전도성 코팅층(CP)을 형성한다. 여기서, 제1 전도성 코팅층(CP)은 앞서 언급한 바와 같이, 다음 단계(ST400)에서 전도성 폴리머가 전기 방사 방식으로 마무리 코팅되어 표면 조도 특성이 향상되는 제2 전도성 코팅층(CP′)과 설명의 편의상 구분하여 지칭한 것이다.
본 단계(ST300)의 공정 과정을 살펴보기 위하여 도 6을 참조할 수 있다. 도시된 바와 같이, 본 단계(ST300)와 다음 단계(ST400)에서 전도성 폴리머의 분사를 위해 이용되는 전도성 물질 분사 노즐(30)은 서로 개별적인 형태로 구성되지 아니하며, 단일의 분사 노즐(30)의 기능을 선택적으로 조절하여 각각의 단계(ST300 및 ST400)를 수행한다. 즉, 에어 분사 기능의 선택적인 ON/OFF를 통해 에어 분사 및 전기 방사를 동시에 구현할 것인지, 또는 에어 분사를 배제하고 전기 방사 방식만을 적용할 것인지를 조절할 수 있다.
전도성 폴리머의 제2 코팅 단계(ST400)
본 단계는 이전 단계인 제1 코팅 단계(ST300)에 이어서 수행되는 전도성 물질의 마감 코팅 단계에 해당하는 것으로서, 제1 전도성 코팅층의 마지막 코팅 작업 시에 전기 방사 방식만으로 전도성 폴리머를 분사하여 제1 전도성 코팅층(도 2의 도면부호 CP)에 비해 상대적으로 작은 표면 조도 값을 갖는 제2 전도성 코팅층(도 2의 도면부호 CP′)을 형성하는 단계이다.
이전 단계에서 설명한 바와 같이, 제1 코팅 단계(ST300)의 경우, 상대적으로 빠른 시간 내에 전도성 물질을 도포하여 제1 전도성 코팅층을 형성할 수 있다는 장점이 있는 반면, 에어 분사 및 전기 방사를 동시에 적용할 경우 표면 조도 특성이 나빠지는 문제가 있을 수 있다.
따라서 투명전극필름의 표면 조도 특성을 마무리 단계에서 수 나노미터(예: 2 ~ 3 nm) 수준으로 개선시켜 주고자, 제1 전도성 코팅층(도 2의 도면부호 CP)의 상부로 전도성 물질을 마지막 코팅하는 단계에서 전기 방사 방식으로만 전도성 물질을 상대적으로 느리게 도포하여 표면 조도 특성이 양호한 제2 전도성 코팅층(CP′)을 형성한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에서 에어 분사와 전기 방사가 동시 적용된 전도성 폴리머의 코팅 작업 상태(a)와 전기 방사만이 적용된 전도성 폴리머의 코팅 작업 상태(b)를 비교 도시한 도면이다.
도 7의 (a)를 참조하면, 전도성 물질 분사 노즐을 이용하여 에어 분사 및 전기 방사(즉, ESD)가 동시 적용된 방식으로 제1 전도성 코팅층을 형성하는 모습을 확인할 수 있다.
도시된 전도성 물질 분사 노즐의 경우, 전원 공급부(40)에 의해 노즐 몸체(31)와 이에 대향하여 위치하는 그라운드 몸체(35)간에 서로 반대 전극이 인가되며, 노즐 단부(32)를 통과하는 전도성 물질은 전압에 의해 정전기를 띄게 된다. 한편, 노즐 몸체(31)의 상부에 마련된 공급부(31b)를 통해 공급된 전도성 물질 입자(CPD)는 그라운드 몸체(35) 쪽으로 발생된 정전기력에 의해 필름 기재(S)의 일면으로 도포된다. 한편, 에어 분사 기능이 동시에 구현되기 위하여, 노즐 몸체(31)의 일측에는 에어 유로(31a)가 형성되며, 에어 공급부(50)에 저장된 압축된 공기는 에어 유로(31a)를 통해 주입되어 필름 기재(S)의 일면으로 전도성 물질 입자의 분사 흐름을 가속화시킨다. 이 경우, 필름 기재(S) 쪽으로 분사되는 전도성 물질 입자의 직경은 D1이 되며, 노즐 단부(32)를 통해 토출되는 분사 각도는 a1°가 된다.
다음으로, 도 7의 (b)를 참조하면, 전도성 물질 분사 노즐을 이용하여 전기 방사(즉, ESD)만이 적용된 방식으로 제2 전도성 코팅층을 형성하는 모습을 확인할 수 있다. 이 경우, 에어 공급부(50)로부터 공급되는 압축 공기의 흐름을 차단하여, 필름 기재(S)의 일면으로 전도성 물질 입자가 상대적으로 느리게 도포될 수 있게 한다. 이때, 필름 기재(S) 쪽으로 분사되는 전도성 물질 입자의 직경은 D2가 되며, 노즐 단부(32)를 통해 토출되는 분사 각도는 a2°가 된다. 도 7의 (b)의 경우, 도 7의 (a)에 비해 전도성 코팅층이 형성되는 양산 속도는 상대적으로 느릴 수 있으나, 마감 코팅 단계에서 전도성 물질 입자의 직경이 미세한 형태로 필름 기재(S)에 도포될 수 있어, 표면 조도 특성이 양호해진다. 구체적인 예로서, 2 ~ 3nm 수준의 표면 조도를 달성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 핫 엠보싱 후 마이크로 그라비어인쇄를 통해 실버 페이스트를 코팅시킨 후, 에어 분사와 전기 방사(즉, ESD)를 동시 적용하여 전도성 폴리머를 투명전극필름의 표면으로 빠르게 코팅한다. 이어서, 마지막 코팅 과정에는 ESD만을 이용하여 전도성 폴리머 층의 표면 조도를 수 나노미터(예: 2~3nm) 수준으로 개선하여 고객사의 요구에 만족할 수 있는 수준까지 투명전극필름의 표면 조도 특성을 향상시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따를 경우, 기존에 배해 투명전극필름의 양산 시간을 대폭 단축시킬 수 있음은 물론, 전도성 폴리머 층의 표면 조도 특성까지도 ESD만을 이용한 수준까지 이끌어 낼 수 있다.
이상에서 본 발명의 일실시예에 따른 투명전극필름 제조방법에 관하여 살펴보았다. 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 이 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
ST100: 격자 패턴 홈 형성단계
ST200: 도전성 물질 인쇄단계
ST300: 제1 전도성 코팅층 형성단계
ST400: 제2 전도성 코팅층 형성단계
S: 필름 기재
AG: 실버 페이스트
CP: 전도성 폴리머
10: 핫 엠보싱 장치
11: 히팅 롤 13: 이송 롤
20: 그라비어인쇄 롤 코팅 장치
21: 롤 코터 23: 이송 롤
25, 27: 블레이드 29: 잉크 공급부
30: 전도성 물질 분사 노즐
31: 노즐 몸체
31a: 에어 유로 31b: 공급부
32: 노즐 단부
33: 이송 롤 35: 그라운드 몸체
40: 전원 공급부 50: 에어 공급부
ST200: 도전성 물질 인쇄단계
ST300: 제1 전도성 코팅층 형성단계
ST400: 제2 전도성 코팅층 형성단계
S: 필름 기재
AG: 실버 페이스트
CP: 전도성 폴리머
10: 핫 엠보싱 장치
11: 히팅 롤 13: 이송 롤
20: 그라비어인쇄 롤 코팅 장치
21: 롤 코터 23: 이송 롤
25, 27: 블레이드 29: 잉크 공급부
30: 전도성 물질 분사 노즐
31: 노즐 몸체
31a: 에어 유로 31b: 공급부
32: 노즐 단부
33: 이송 롤 35: 그라운드 몸체
40: 전원 공급부 50: 에어 공급부
Claims (5)
- 삭제
- 필름 기재의 적어도 일면으로 핫 엠보싱 방법에 의해 격자 형상의 패턴 홈을 형성하는 격자 패턴 홈 형성단계;
상기 격자 형상의 패턴 홈 내부로 도전성 페이스트를 포함하는 잉크를 채워 매립하는 도전성 물질 인쇄단계;
상기 도전성 물질 인쇄단계가 완료된 필름 기재의 면상으로 에어 분사 및 전기 방사가 동시 적용된 노즐을 이용하여 전도성 폴리머를 분사하여 제1 전도성 코팅층을 형성하는 제1 코팅단계; 및
상기 제1 전도성 코팅층의 마지막 코팅 작업 시에 전기 방사 방식만으로 상기 제1 코팅단계에서의 분사각도에 비해 큰 분사각도로 전도성 폴리머를 제1 코팅단계에 비해 느리게 분사하여 상기 제1 전도성 코팅층에 비해 상대적으로 작은 표면 조도 값을 갖는 제2전도성 코팅층을 마감 형성하는 제2 코팅단계;를 포함하는 투명전극필름 제조방법.
- 삭제
- 청구항 2에 있어서,
상기 핫 엠보싱(Hot Embossing) 방법에 의해 상기 격자 형상 패턴 홈의 두께 및 폭 크기의 조절이 가능한 투명전극필름 제조방법.
- 청구항 2에 있어서,
상기 도전성 물질 인쇄단계는, 마이크로 그라비어 롤 코팅(μ-Gravure Roll Coating) 방법으로 이루어지는 투명전극필름 제조방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120058066A KR101323764B1 (ko) | 2012-05-31 | 2012-05-31 | 투명전극필름 제조방법 |
| CN201280075099.0A CN104508762A (zh) | 2012-05-31 | 2012-12-31 | 透明电极薄膜的制备装置及其制备方法 |
| PCT/KR2012/011854 WO2013180370A1 (ko) | 2012-05-31 | 2012-12-31 | 투명전극필름 제조장치 및 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120058066A KR101323764B1 (ko) | 2012-05-31 | 2012-05-31 | 투명전극필름 제조방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101323764B1 true KR101323764B1 (ko) | 2013-10-31 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120058066A KR101323764B1 (ko) | 2012-05-31 | 2012-05-31 | 투명전극필름 제조방법 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101323764B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015099475A1 (ko) * | 2013-12-27 | 2015-07-02 | 주식회사 엘지화학 | 전도성 필름 및 그 제조방법 |
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|---|---|---|---|---|
| KR101051448B1 (ko) * | 2010-10-26 | 2011-07-22 | 한국기계연구원 | 인쇄기반 금속 배선을 이용한 투명전극 제조 방법 및 그 투명전극 |
-
2012
- 2012-05-31 KR KR1020120058066A patent/KR101323764B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101051448B1 (ko) * | 2010-10-26 | 2011-07-22 | 한국기계연구원 | 인쇄기반 금속 배선을 이용한 투명전극 제조 방법 및 그 투명전극 |
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| US9699898B2 (en) | 2013-12-27 | 2017-07-04 | Lg Chem, Ltd. | Conductive film and method for manufacturing same |
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