KR101340609B1 - Method for manufacturing carbon nano tube film with pattern - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브 필름 제조 방법을 제공한다. 본발명인 탄소나노튜브필름 제조 방법은, 기재 상에, 습식 에칭 가능한 소재를 포함하는 베이스 바인더층을 형성시키는 단계와, 상기 베이스 바인더층 상면에, 탄소나노튜브를 포함하는 CNT 코팅층을 형성시키는 단계와, 상기 CNT 코팅층 상면에, 습식 에칭 가능한 소재를 포함하는 탑 바인더층을 형성시키는 단계와, 상기 CNT 코팅층과, 탑 바인더층과, 베이스 바인더층의 에칭 대상 영역을 습식에칭을 통하여 제거하는 단계를 거친다.The present invention provides a method for producing a carbon nanotube film. The present invention provides a method for producing a carbon nanotube film, comprising: forming a base binder layer including a wet etchable material on a substrate, and forming a CNT coating layer including carbon nanotubes on an upper surface of the base binder layer; Forming a top binder layer including a wet etchable material on the upper surface of the CNT coating layer, and removing the etching target regions of the CNT coating layer, the top binder layer, and the base binder layer through wet etching. .

Description

탄소나노튜브필름 제조 방법 {Method for manufacturing carbon nano tube film with pattern}Carbon nanotube film manufacturing method {Method for manufacturing carbon nano tube film with pattern}

본 발명은 탄소나노튜브 필름 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 기재 상에 원하는 형상으로 탄소나노튜브 패턴을 형성시켜서, 대전분야, 디스플레이분야, 광학분야 등 여러 분야에 적용할 수 있는 탄소나노튜브필름 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon nanotube film manufacturing method, and more specifically, to form a carbon nanotube pattern in a desired shape on a substrate, carbon nanotubes that can be applied to various fields such as charging, display, optical It relates to a film production method.

일반적으로 투명전도성 필름은 높은 전도성 (예를 들면, 1x103Ω/sq 이하의 면저항)과 가시영역에서 높은 투과율(80%이상)을 가진다. 이에 따라서 상기 투명전도성 필름은 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 액정 디스플레이(Liquid crystal Display, LCD)소자, 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED), 유기 전계 발광다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED), 터치패널 또는 태양전지 등에서 각종 수광소자와 발광소자의 전극으로 이용되는 것 이외에 자동차 창유리나 건축물의 창유리 등에 쓰이는 대전 방지막, 전자파 차폐막 등의 투명전자파 차폐제 및 열선 반사막, 냉동 쇼케이스 등의 투명 발열체로 사용되고 있다. In general, transparent conductive films have high conductivity (for example, sheet resistance of 1 × 10 3 Ω / sq or less) and high transmittance (80% or more) in the visible region. Accordingly, the transparent conductive film may include a plasma display panel (PDP), a liquid crystal display (LCD) device, a light emitting diode (LED), an organic light emitting diode (OLED), and an organic light emitting diode (OLED). ), As an electrode of various light-receiving elements and light-emitting elements in touch panels or solar cells, as well as transparent electromagnetic wave shielding agents such as antistatic films and electromagnetic wave shielding films used in automobile window glass or building window glass, and transparent heating elements such as heat ray reflecting films and refrigerated showcases. It is used.

최근에는 기재 상에 코팅되는 전극을 탄소나노튜브로 하는 것에 대한 연구가 진행되고 있다.Recently, research has been made on using carbon nanotubes as electrodes coated on a substrate.

상기 탄소나노튜브는 이론적 퍼콜레이션 농도가 0.04%에 불과하여 광학적 성질을 유지시키면서 전도성을 구현할 수 있는 이상적인 재료로 평가되고 있으며 나노미터 단위로 특정 기재위에 박막으로 코팅하게 되면 가시광선 영역에서 빛이 투과되어 투명성을 나타내며 탄소나노튜브가 가지고 있는 고유한 특성인 전기적 성질을 유지하게 되어 투명전극으로 사용할 수 있다. 또한, 탄소나노튜브는 직접적인 성장방식 외에도 페이스트 상태로 인쇄하여 사용할 수 있으므로 대면적화가 쉽다.The carbon nanotubes are evaluated as an ideal material capable of realizing conductivity while maintaining optical properties due to the theoretical percolation concentration of only 0.04%, and when light is coated on a specific substrate in nanometer units, light transmits in the visible region. It can be used as a transparent electrode because it shows transparency and maintains electrical property, which is a unique characteristic of carbon nanotubes. In addition, carbon nanotubes can be printed and used in a paste state in addition to the direct growth method, so that the large area is easy.

탄소나노튜브는 화학적으로 매우 안정적이고 내성이 강해서 습식 에칭이 어렵다. 이에 따라서 탄소나노튜브 패턴을 형성하기 위해서는 건식 에칭이 사용된다. Carbon nanotubes are chemically very stable and resistant to wet etching. Accordingly, dry etching is used to form the carbon nanotube pattern.

종래에는 탄소나노튜브 패턴을 형성시키기 위한 건식 에칭 방법의 하나로서, 레이저를 사용하였다. 그런데, 상기 레이저는 빔 사이즈가 작음으로써, 대면적의 패턴을 형성시키는데 걸리는 작업시간이 길어지고, 패턴 불량률이 높다는 문제점이 있다. Conventionally, lasers have been used as one of the dry etching methods for forming carbon nanotube patterns. However, since the laser has a small beam size, there is a problem in that a work time for forming a large area pattern is long and a pattern defect rate is high.

또한 상기 탄소나노튜브 필름에 탄소나노튜브 패턴을 형성시키기 위해서는, 종래에 통상적으로 사용되는 습식 에칭 장비 이외의 별도의 건식 장비를 제작하여 적용하여야 한다는 문제점이 있다.In addition, in order to form a carbon nanotube pattern on the carbon nanotube film, there is a problem that a separate dry equipment other than the conventional wet etching equipment used to be manufactured and applied.

본 발명은, 대면적 및 미세한 탄소나노튜브 패턴을 간단하고 신속하게 제조할 수 있는 탄소나노튜브 필름 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method for producing a carbon nanotube film which can produce a large area and a fine carbon nanotube pattern simply and quickly.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에따른 탄소나노튜브 필름 제조 방법은, 기재 상에, 습식 에칭 가능한 소재를 포함하는 베이스 바인더층을 형성시키는 단계와, 상기 베이스 바인더층 상면에, 탄소나노튜브를 포함하는 CNT 코팅층을 형성시키는 단계와, 상기 CNT 코팅층 상면에, 습식 에칭 가능한 소재를 포함하는 탑 바인더층을 형성시키는 단계와, 상기 CNT 코팅층과, 탑 바인더층과, 베이스 바인더층의 에칭 대상 영역을 습식 에칭을 통하여 제거하는 단계를 거친다. Therefore, the carbon nanotube film production method according to a preferred embodiment of the present invention, the step of forming a base binder layer comprising a wet etchable material on the substrate, and the carbon nanotube on the upper surface of the base binder layer Forming a CNT coating layer, forming a top binder layer including a wet etchable material on an upper surface of the CNT coating layer, and wet etching the CNT coating layer, the top binder layer, and a target binder layer to be etched. Removal is performed through etching.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름 제조 방법은, 기재 상면에, 탄소나노튜브를 포함하는 CNT 코팅층을 형성시키는 단계와, 상기 CNT 코팅층 상면에, 습식 에칭 가능한 탑 바인더층을 형성시키는 단계와, 상기 탑코팅층의에칭 대상 영역을 습식 에칭을 통하여 제거하는 단계와, 상기 CNT 코팅층 중 외부로 노출된 부분을 플라즈마에칭 처리하는 단계를 거친다.Carbon nanotube film manufacturing method according to another embodiment of the present invention, the step of forming a CNT coating layer comprising a carbon nanotube on the upper surface of the substrate, and forming a wet etchable top binder layer on the upper surface of the CNT coating layer The step of removing the etching target region of the top coating layer through wet etching, and plasma etching the exposed portion of the CNT coating layer to the outside.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름 제조 방법은, 기재 상에 탄소나노튜브 및 습식 에칭 가능한 물질이 들어간 첨가제를 포함하는 CNT 코팅층을 형성시키는 단계와, 상기 CNT 코팅층상면에, 습식 에칭 가능한 탑 바인더층을 형성시키는 단계와, 상기 CNT 코팅층 및 탑 바인더층의 에칭 대상 영역을 습식 에칭을 통하여 제거하는 단계를 포함한다.Carbon nanotube film production method according to another preferred embodiment of the present invention, forming a CNT coating layer comprising an additive containing a carbon nanotube and a wet etchable material on the substrate, and a wet surface on the CNT coating layer Forming an etchable top binder layer, and removing the CNT coating layer and the etching target region of the top binder layer through wet etching.

본 발명에 따르면, 탄소나노튜브를 습식 에칭하여 패턴 형성이 가능하다. 이에 따라서 미세한 탄소나노튜브 패턴의 형성이 가능하고, 대면적의 탄소나노튜브필름의 경우에도 신속하게 탄소나노튜브 패턴을 형성시킬 수 있다. According to the present invention, a pattern may be formed by wet etching carbon nanotubes. Accordingly, it is possible to form a fine carbon nanotube pattern, it is possible to quickly form a carbon nanotube pattern even in the case of a large area carbon nanotube film.

또한, 기존의 습식 에칭 장비를 적용하여서 탄소나노튜브 패턴을 형성시킬 수 있음으로써, 제조 비용이 저감된다.In addition, since the conventional wet etching equipment can be applied to form the carbon nanotube pattern, the manufacturing cost is reduced.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름 제조 방법의 흐름도다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름 제조 방법의 각 단계를 도시한 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름 제조 방법의 흐름도다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름 제조 방법의 각 단계를 도시한 단면도들이다.
도 13은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름 제조 방법의 흐름도다.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름 제조 방법의 각 단계를 도시한 단면도들이다.1 is a flowchart of a carbon nanotube film manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
2 to 6 are cross-sectional views showing each step of the carbon nanotube film manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
7 is a flow chart of a carbon nanotube film manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.
8 to 12 are cross-sectional views showing each step of the carbon nanotube film manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.
13 is a flow chart of a carbon nanotube film manufacturing method according to a third embodiment of the present invention.
14 to 17 are cross-sectional views showing respective steps of the carbon nanotube film manufacturing method according to the third preferred embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름의 제조 방법(S100)의 각 단계를 도시한 흐름도이다.1 is a flow chart showing each step of the method for producing a carbon nanotube film (S100) according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 탄소나노튜브필름 제조 방법(S100)은, 기재 상에 습식 에칭 가능한 소재를 포함하는 베이스 바인더층을 형성시키는 단계(S110)와, 상기 베이스 바인더층 상면에, 탄소나노튜브를 포함하는 CNT 코팅층을 형성시키는 단계(S120)와, 상기 CNT 코팅층 상면에, 습식 에칭 가능한 소재를 포함하는 탑 바인더층을 형성시키는 단계(S130)와, 습식 에칭을 통하여 상기 CNT 코팅층과, 탑 바인더층과, 베이스 바인더층의 에칭 대상 영역을 제거하는 단계(S140)를 거친다. As shown in FIG. 1, the carbon nanotube film manufacturing method (S100) according to the first embodiment of the present invention includes forming a base binder layer including a wet etchable material on a substrate (S110). Forming a CNT coating layer including carbon nanotubes on the upper surface of the base binder layer (S120), and forming a top binder layer including a wet etchable material on the upper surface of the CNT coating layer (S130); The wet etching is performed to remove the CNT coating layer, the top binder layer and the etching target region of the base binder layer (S140).

도 2 내지 도 6은 본 발명의 탄소나노튜브 필름 제조 방법의 각 단계를 도시한 단면도이다. 도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름 제조 방법의 각 단계를 보다 상세히 설명한다. 먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 기재(110)상에, 습식 에칭 가능한 소재를 포함하는 베이스 바인더층(120)을 형성시키는 단계를 거친다.2 to 6 are cross-sectional views showing each step of the carbon nanotube film production method of the present invention. 2 to 6, each step of the carbon nanotube film manufacturing method according to the first embodiment of the present invention will be described in more detail. First, as shown in FIG. 2, a base binder layer 120 including a wet etchable material is formed on the substrate 110.

기재(110)는 유리이거나, PET, PC, PI, PEN, COC등의 폴리머 등의 소재일 수 있다. 이 경우, 상기 기재(110)는 그 상면에 CNT 코팅층이 코팅되어서, 디스플레이 패널 또는 터치 스크린 등으로 적용될 수 있다. 이를 위하여 상기 기재(110)는 투명한 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. The substrate 110 may be glass or a material such as a polymer such as PET, PC, PI, PEN, COC, or the like. In this case, the substrate 110 is coated with a CNT coating layer on the upper surface, it can be applied to a display panel or a touch screen. To this end, the substrate 110 is preferably made of a transparent material.

또한 상기 기재(110)는 전자종이 등의 유연성이 필요한 부재로 사용할 수 있다. 이 경우에는 상기 기재가 투명 무기물 기판 또는 투명 폴리머 기판으로 이루어져서 유연성을 가질 수 있는 것이 바람직하다.In addition, the substrate 110 may be used as a member requiring flexibility such as electronic paper. In this case, it is preferable that the base material is made of a transparent inorganic substrate or a transparent polymer substrate to have flexibility.

베이스 바인더층(120)은 습식 에칭 가능한 물질을 포함하는 바인더 소재로 이루어진다. 상기 습식 에칭 가능한 물질은 세라믹 계열 및 금속산화물일 수 있으며, 예를 들어 TiO2, SiO2, ZnO, SnO, SiNx, SiON, SiNx, ITO, ATO등의 물질일 수 있다. The base binder layer 120 is made of a binder material including a wet etchable material. The wet etchable material may be a ceramic-based and metal oxide, and may be, for example, a material such as TiO 2, SiO 2, ZnO, SnO, SiNx, SiON, SiN x , ITO, ATO, or the like.

상기 베이스 바인더층(120)은 상기 기재(110)와 후술하는 탄소나노튜브 코팅층(130; 도 3 참조) 사이를 접합시키는 기능을 한다. 또한 후에 상세히 설명하겠지만, 상기 베이스 바인더층(120)은 후술하는 탑 바인더층(140; 도 4 참조)과 함께 습식 에칭되면서, 상기 베이스 바인더층(120)과 탑 바인더층 사이에 있는 CNT 코팅층(130: 도 4 참조)이 습식 에칭되도록 한다. The base binder layer 120 functions to bond the substrate 110 and the carbon nanotube coating layer 130 (see FIG. 3) to be described later. In addition, as will be described in detail later, the base binder layer 120 is wet-etched together with the top binder layer 140 (see FIG. 4), which will be described later, and the CNT coating layer 130 between the base binder layer 120 and the top binder layer. 4) is wet etched.

그 후에, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 바인더층(120) 상에 CNT 코팅층(130)을 형성시킨다. CNT 코팅층(130)은 탄소나노튜브(c)를 포함한다. 탄소나노튜브(Carbon Nanotube:CNT)는 하나의 탄소가 다른 탄소원자와 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브형태를 이루고 있고, 튜브의 직경이 나노미터 수준으로 극히 작아서 특유의 전기 화학적 특성을 나타낸다.이러한 탄소나노튜브를 플라스틱이나 유리 기판에 얇은 도전막으로 형성시키면 가시광선 영역에서 높은 투과도와 전도성을 나타내므로 투명전극으로 사용이 가능하다.Thereafter, as shown in FIG. 3, the CNT coating layer 130 is formed on the base binder layer 120. The CNT coating layer 130 includes carbon nanotubes (c). Carbon Nanotubes (CNTs) form a tube where one carbon is bonded to another carbon atom in a hexagonal honeycomb pattern to form a tube. The diameter of the tube is extremely small, at the nanometer level, and exhibits unique electrochemical properties. When the nanotubes are formed of a thin conductive film on a plastic or glass substrate, they can be used as transparent electrodes because they exhibit high transmittance and conductivity in the visible light region.

상기 CNT 코팅층(120)의 코팅 방법은 스프레이 코팅, 그라비아 코팅, 슬롯다이 코팅, 딥코팅, 바코팅, 롤투롤 코팅 등 일반적인 습식 코팅 방식을 이용할 수 있다.The coating method of the CNT coating layer 120 may use a general wet coating method such as spray coating, gravure coating, slot die coating, dip coating, bar coating, roll to roll coating.

이 경우, 상기 CNT 코팅층(130)을 이루는 탄소나노튜브(C) 일부는 상기 베이스 바인더층(120)에 삽입되어서 결합될 수 있다.In this case, a part of the carbon nanotubes (C) constituting the CNT coating layer 130 may be inserted into the base binder layer 120 to be bonded.

그 후에, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 CNT 코팅층(130) 상면에, 습식 에칭 가능한 소재를 포함하는 탑 바인더층(140)을 도포한다. 상기 탑 바인더층(140)은 바인더 소재로 이루어진다. 상기 탑 바인더층(140)은 세라믹 계열 및 금속산화물을 포함하는 바인더 일 수 있으며, 예를 들어 TiO2, SiO2, ZnO, SnO, SiNx, SiON, SiNx, ITO, ATO 등의 물질을 포함할 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 4, a top binder layer 140 including a wet etchable material is coated on the CNT coating layer 130. The top binder layer 140 is made of a binder material. The top binder layer 140 may be a binder including a ceramic-based and metal oxide, and may include, for example, materials such as TiO 2, SiO 2, ZnO, SnO, SiNx, SiON, SiN x , ITO, ATO, and the like. .

바인더 소재는 탄소나노튜브 가닥 사이를 결합시키는 기능을 한다. 따라서 상기 탑 바인더층(140)의 적어도 일부는 상기 CNT 코팅층(130)의 탄소나노튜브 가닥들과 서로 결합 되어 있다. 이에 따라서 CNT 코팅층(130)은 하측으로는 베이스 바인더층(120)의 바인더 소재에 의하여 결합 되고, 상측으로는 탑 바인더층(140)의 바인더 소재와 결합 되어 있다. The binder material serves to bond between the carbon nanotube strands. Therefore, at least a portion of the top binder layer 140 is coupled to the carbon nanotube strands of the CNT coating layer 130. Accordingly, the CNT coating layer 130 is coupled to the bottom by the binder material of the base binder layer 120, and is coupled to the binder material of the top binder layer 140 to the upper side.

그 후에, 상기 베이스 바인더층(120), CNT 코팅층(130) 및 탑 바인더층(140)의 에칭 대상 영역(E)을 습식 에칭을 통하여 제거하는 단계를 거친다. 보다 이해를 돕도록 상세히 설명하면, 상기 탑 바이더층과, 상기 베이스 바인더층의 에칭 대상 영역을 각각 습식 에칭하여 녹여내고, 상기 습식에칭 후에 에칭 대상 영역에 잔존하는 탄소나노튜브를 제거할 수 있다. 이 경우, 상기 탑 바이더층과, 상기 베이스 바인더층의 에칭 대상 영역과, 상기 CNT 코티칭의 에칭 대상 영역에 잔존하는 탄소나노튜브를 습식 에칭액으로 세척함으로써 습식 에칭됨과 더불어 탄소나노튜브가 실질적으로 동시에 제거할 수도 있고 차례로 제거할 수도 있다. 상기 베이스 바인더층과, 탑 바인더층이 습식 에칭됨에 따라서 탄소나노튜브가 힘이 약해져 허물허물한 상태로 잔존 되어 있고 이를 세척하게 되면, 에칭 대상 영역에서의 탄소나노튜브가 제거되는 것이다. Thereafter, the etching target region E of the base binder layer 120, the CNT coating layer 130, and the top binder layer 140 is removed by wet etching. In more detail, the carbon nanotubes remaining in the etching target region after the wet etching may be removed by wet etching and melting the etching target regions of the top provider layer and the base binder layer, respectively. In this case, the carbon nanotubes are wet-etched by washing the carbon nanotubes remaining in the top provider layer, the etching target region of the base binder layer, and the etching target region of the CNT corching with a wet etching solution, and the carbon nanotubes are substantially simultaneously It can be removed or in turn. As the base binder layer and the top binder layer are wet etched, the carbon nanotubes remain weak due to weak force, and when the base binder layer and the top binder layer are wet and are washed, the carbon nanotubes in the etching target region are removed.

에칭 페이스트를 사용하는 방법을 예로 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 탑 바인더층(140)의 에칭 대상 영역(E) 상에 에칭 페이스트(150)를 패턴 도포시키는 단계를 거친다. 에칭 페이스트(150)가 도포된 면은 습식 에칭 장비에 의하여 에칭된다. 상기 에칭 페이스트는 점도가 수천 내지 수만Cps 정도로서 상기 탑 바인더층에 패턴 형성된다. For example, as shown in FIG. 5, the etching paste 150 is pattern-coated on the etching target region E of the top binder layer 140. The surface on which the etching paste 150 is applied is etched by the wet etching equipment. The etching paste has a viscosity of about thousands to tens of thousands of Cps and is patterned on the top binder layer.

상기 에칭 페이스트(150)를 패턴 형성시키는 방법으로서는, 스크린 인쇄법을 사용할 수 있다. 상기 스크린 인쇄법은 상기 탑 바인더층(140) 상에 스크린 마스크를 배치시키고, 스퀴즈로 에칭 페이스트를 상기 스크린 마스크의 중공부를 통하여 상기 탑 바인더층에 인쇄함으로써 이루어질 수 있다. As a method of pattern-forming the said etching paste 150, the screen printing method can be used. The screen printing method may be performed by disposing a screen mask on the top binder layer 140 and printing an etching paste on the top binder layer through the hollow portion of the screen mask with a squeeze.

그 후에, 도시되지는 않으나, 상기 코팅층이 에칭 페이스트와 반응할 수 있도록 적절한 온도로 가열하는 열처리 단계를 거칠 수 있다. 상기 공정을 통하여 에칭 페이스트에 열을 투입함으로써 에칭 속도를 높일 수 있다. Thereafter, although not shown, the coating layer may be subjected to a heat treatment step of heating to an appropriate temperature to react with the etching paste. The etching rate can be increased by introducing heat into the etching paste through the above process.

그 후에, 도 6에 도시된 바와 같이, 세정을 통하여, 상기 에칭 페이스트(150)와, 상기 에칭 페이스트가 도포된 탑 바인더층(140), CNT 코팅층(130) 및 베이스 바인더층(120)을 제거하는 단계를 거친다. 상기 세정단계는 초순수(Di-water)에 상기 에칭 페이스트(150)를 씻어내면, 상기 에칭 페이스트(150) 및 상기 에칭 페이스트가 도포된 탑 바인더층(140)과, CNT 코팅층(130)과, 베이스 바인더층(120)이 에칭되어 제거됨으로써 패턴화된 탄소나노튜브 필름(100)이 완성된다.Thereafter, as illustrated in FIG. 6, the etching paste 150, the top binder layer 140, the CNT coating layer 130, and the base binder layer 120 to which the etching paste is applied are removed by washing. Go through the steps. In the washing step, when the etching paste 150 is rinsed in di-water, the top binder layer 140 coated with the etching paste 150 and the etching paste, the CNT coating layer 130, and the base The binder layer 120 is etched and removed to complete the patterned carbon nanotube film 100.

원래, 탄소나노튜브(C)는 습식 에칭에 의하여 제거되지 않는다. 반면, 탑 바인더층(140) 및 베이스 바인더층(120)은 습식 에칭에 의하여 제거될 수 있는 소재로 이루어진다. Originally, carbon nanotubes (C) are not removed by wet etching. On the other hand, the top binder layer 140 and the base binder layer 120 is made of a material that can be removed by wet etching.

본 발명은 상기 CNT 코팅층(130)이 상측으로는 탑 바인더층(140)과 바인딩되고, 하측으로는 베이스 바인더층(120)과 바인딩되도록 하여서, 상기 탑 바인더층(140) 및 베이스 바인더층(120)이 에칭 페이스트(150)를 따라서 에칭되면서, 이에 바인딩 된 CNT 코팅층(130)이 에칭되도록 한다. 보다 자세히 설명하면, According to the present invention, the CNT coating layer 130 is bound to the top binder layer 140 on the upper side and bound to the base binder layer 120 on the lower side, so that the top binder layer 140 and the base binder layer 120 are bound. ) Is etched along the etching paste 150, thereby allowing the CNT coating layer 130 bound thereto to be etched. In more detail,

한편, 습식 에칭 방법으로서는 상기한 에칭 페이스트를 이용한 습식 에칭 방법에 한정되지 않는 것은 명백하다. 즉, 본 발명에 적용될 수 있는 습식 에칭은 포토레지스트법을 적용할 수 있다. 즉, 감광성 수지인 포토레지스트를 도포하고, 패턴원판 역할을 하는 마스크를 이용하여서 특정 영역대의 파장을 가지는 빛을 투과시켜서 포토레지스트에 선택적으로 광반응을 일으킨 다음, 반응한 부분을 현상한다. 현상공정에 의해 선택적으로 노출된 부분인 에칭 대상 영역(E)을 에칭 용액이나 반응성 가스 등의 화학적인 방법으로 제거 할 수 있다. On the other hand, it is obvious that the wet etching method is not limited to the wet etching method using the above-described etching paste. That is, a photoresist method can be applied to the wet etching that can be applied to the present invention. That is, a photoresist, which is a photosensitive resin, is applied and a light having a wavelength in a specific region is transmitted through a mask serving as a pattern plate to selectively cause a photoreaction in the photoresist, followed by developing the reacted portion. The etching target region E, which is a portion selectively exposed by the developing process, can be removed by a chemical method such as an etching solution or a reactive gas.

본 발명은 에칭 페이스트 도포법이나, 포토레지스트법에 한정되지는 않으며, 화학적인 용액을 이용하여 에칭 대상 영역(E)에 있는 탑 바인더층(140), CNT 코팅층(130), 및 베이스 바인더층(120)을 녹여낼 수 있다면, 모두 본 발명에 해당한다. The present invention is not limited to the etching paste coating method or the photoresist method, and the top binder layer 140, the CNT coating layer 130, and the base binder layer (in the etching target region E) using a chemical solution ( If 120 can be melted, all of the present invention.

본 발명에 따르면, CNT 코팅층(130)을 습식 에칭으로 패턴 형성시킨다. 이에 따라서 종래의 ITO 등의 전극의 패턴을 형성하기 위한 습식 에칭장비를 그대로 적용할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 신속한 에칭이 가능하고, 미세한 패턴 폭을 가질 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, the CNT coating layer 130 is patterned by wet etching. Accordingly, there is an advantage that a conventional wet etching apparatus for forming a pattern of electrodes such as ITO can be applied as it is. In addition, there is an advantage that rapid etching is possible and a minute pattern width can be obtained.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름 제조 방법의 단계를 도시한 흐름도다. 도 7에 도시된 바와 같이, 탄소나노튜브 필름 제조 방법(S200)은, 기재 상면에, 탄소나노튜브를 포함하는 CNT 코팅층을 형성시키는 단계(S210)와, 상기 CNT 코팅층 상면에, 습식 에칭 가능한 탑 바인더층을 형성시키는 단계(S220)와, 상기 탑코팅층의 에칭 대상 영역을 습식 에칭을 통하여 제거하는 단계(S230)와, 상기 CNT 코팅층 중 외부로 노출된 부분을 플라즈마에칭 처리하는 단계(S240)를 포함한다.7 is a flow chart showing the steps of the carbon nanotube film manufacturing method according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the carbon nanotube film manufacturing method S200 includes forming a CNT coating layer including carbon nanotubes on an upper surface of the substrate (S210), and a wet-etchable tower on the upper surface of the CNT coating layer. Forming a binder layer (S220), removing the etching target region of the top coating layer through wet etching (S230), and plasma etching the exposed portion of the CNT coating layer (S240). Include.

도 8 내지 도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 탄소나노튜브 필름의 제조방법의 각 단계를 도시한 단면도들이다. 8 to 12 are cross-sectional views showing each step of the method for manufacturing a carbon nanotube film according to the second embodiment of the present invention.

먼저 도 8에 도시된 바와 같이, 기재(210) 상에 탄소나노튜브(c)를 포함하는 CNT 코팅층(230)을 형성시키는 단계를 거친다. 상기 기재는 상기한 바와 같이 유리이거나, PET, PC, PI, PEN, COC등의 폴리머 등의 소재일 수 있다. 이 경우, 상기 기재는CNT 코팅층이 코팅되어서, 디스플레이 패널 또는 터치 스크린 등으로 적용될 수 있다. 이를 위하여 상기 기재는 투명한 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 상기 기재는 전자종이 등의 유연성이 필요한 부재로 사용할 수 있다. 이 경우에는 상기 기재가 투명 무기물 기판 또는 투명 폴리머 기판으로 이루어져서 유연성을 가질 수 있는 것이 바람직하다.First, as shown in FIG. 8, the CNT coating layer 230 including the carbon nanotubes (c) is formed on the substrate 210. The substrate may be glass as described above, or may be a material such as a polymer such as PET, PC, PI, PEN, or COC. In this case, the substrate may be coated with a CNT coating layer, such as a display panel or a touch screen. For this purpose, the substrate is preferably made of a transparent material. In addition, the substrate may be used as a member requiring flexibility such as electronic paper. In this case, it is preferable that the base material is made of a transparent inorganic substrate or a transparent polymer substrate to have flexibility.

CNT 코팅층(230)은 탄소나노튜브(c)를 포함한다. 상기 CNT 코팅층(120)의 코팅 방법은 스프레이 코팅, 그라비아 코팅, 슬롯다이 코팅, 딥코팅, 바코팅, 롤투롤 코팅 등 일반적인 습식 코팅 방식을 이용할 수 있다.The CNT coating layer 230 includes carbon nanotubes (c). The coating method of the CNT coating layer 120 may use a general wet coating method such as spray coating, gravure coating, slot die coating, dip coating, bar coating, roll to roll coating.

그 다음에, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 CNT 코팅층(230) 상면에, 습식 에칭 가능한 소재로 이루어진 탑 바인더층(240)을 형성시킨다. 상기 탑 바인더층(240)은 세라믹 계열 및 금속산화물을 포함하는 바인더 일 수 있으며, 예를 들어 TiO2, SiO2, ZnO, SnO, SiNx, SiON, SiNx, ITO, ATO 등의 물질을 포함할 수 있다.Next, as shown in FIG. 9, the top binder layer 240 made of a wet etchable material is formed on the upper surface of the CNT coating layer 230. The top binder layer 240 may be a binder including a ceramic-based and a metal oxide, and may include, for example, materials such as TiO 2, SiO 2, ZnO, SnO, SiNx, SiON, SiN x , ITO, ATO, and the like. .

그 후에, 상기 탑 바인더층(240)의 에칭대상 영역을 습식 에칭하여 제거한다. Thereafter, the etching target region of the top binder layer 240 is removed by wet etching.

상기 습식 에칭 방법 중 하나로서, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 탑 바인더층(240)의 에칭 대상 영역(E) 상에 에칭 페이스트(250)를 형성시킨 다음, 세정하여서 상기 에칭 페이스트(250) 및 상기 에칭 페이스트(250)에 덮여 있는 탑 바인더층(240)을 제거하는 단계를 거칠 수 있다. As one of the wet etching methods, as illustrated in FIGS. 10 and 11, an etching paste 250 is formed on the etching target region E of the top binder layer 240, and then washed to form the etching paste 250. Step 250 and the top binder layer 240 covered with the etching paste 250 may be removed.

상기 습식 에칭 방법 중 다른 하나로서, 상기 탑 바인더층 상에 감광성 수지인 포토레지스트를 도포하고, 패턴원판 역할을 하는 마스크를 이용하여서 특정 영역대의 파장을 가지는 빛을 투과시켜서 포토레지스트에 선택적으로 광반응을 일으킨 다음, 반응한 부분을 현상한다. 현상공정에 의해 선택적으로 노출된 부분을 화학적으로 에칭함으로써, 탑 바인더층을 선택적으로 제거할 수 있다.As another wet etching method, a photoresist, which is a photosensitive resin, is coated on the top binder layer, and light is selectively reacted with the photoresist by transmitting light having a wavelength in a specific region using a mask serving as a pattern disc. After developing, develop the reaction part. The top binder layer can be selectively removed by chemically etching the portions selectively exposed by the developing step.

그 후에, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 CNT 코팅층(230) 중 탑 바인더층(240)이 제거되어서 외부로 노출된 부분을 화학적 건식 에칭 방법 처리한다. 화학적 건식 에칭은 플라즈마에서 생성된 반응 종들이 에칭될 물질의 표면에 공급되어 그곳에서 반응 종과 표면원자들 사이에 화학반응이 일어나고, 그 결과 휘발성 기체를 생성시킴으로써 진행되는 에칭을 의미한다.Thereafter, as shown in FIG. 12, the top binder layer 240 is removed from the CNT coating layer 230, and the exposed portion of the CNT coating layer 230 is exposed to the outside. By chemical dry etching is meant an etching in which the reactive species generated in the plasma are supplied to the surface of the material to be etched where a chemical reaction occurs between the reactive species and the surface atoms, resulting in the generation of volatile gases.

화학적 건식 에칭 방법 중 하나로서, 상기 CNT 코팅층(230)을 산소 플라즈마 에칭 처리할 수 있다. 그러면, CNT 코팅층(230)의 탄소는 플라즈마 에칭시의 산소와 화학적으로 결합하여서 이산화탄소(CO2)로 되어서 제거됨으로써, 패턴화된 탄소나노튜브 필름(200)이 제조된다. 화학적 건식 에칭 방법으로서는 상기 플라즈마에칭 이외에, 반응이온 에칭, 반응스퍼터에칭, 반응 이온빔밀링 등을 포함한다. As one of the chemical dry etching methods, the CNT coating layer 230 may be subjected to oxygen plasma etching. Then, the carbon of the CNT coating layer 230 is chemically combined with oxygen during plasma etching to remove carbon dioxide (CO 2) to form a patterned carbon nanotube film 200. Chemical dry etching methods include reactive ion etching, reactive sputter etching, reactive ion beam milling, and the like, in addition to the plasma etching.

플라즈마에칭 장비(290)를 사용함으로써, 종래의 탄소나노튜브 필름의 CNT 코팅층 패턴을 위하여 통상적으로 사용되는 레이저 에칭법에 비하여 에칭시간이 단축된다는 장점이 있다. By using the plasma etching equipment 290, there is an advantage that the etching time is shortened compared to the laser etching method commonly used for the CNT coating layer pattern of the conventional carbon nanotube film.

이 경우, 상기 산소 플라즈마 에칭 작업시에, 플라즈마 에칭 정도를 조절하여서CNT 코팅층을 이루는 탄소나노튜브(c)들을 완전히 제거하지 않은 상태이면서도, 전기가 흐르지 않도록 잔존시킬 수 있다. 상기 잔존된 탄소나노튜브(c)들이, 제거대상영역 이외의 CNT 코팅층(230)과의 육안상 차이가 나지 않도록 하는 기능을 한다. 이에 따라서 사용자가 육안으로 얼룩덜룩한 형상이 아닌, 균질한 색상을 가진 면을 볼 수 있게 된다. In this case, during the oxygen plasma etching operation, the degree of plasma etching may be adjusted so that the carbon nanotubes (c) constituting the CNT coating layer may not be completely removed, but may remain so that electricity does not flow. The remaining carbon nanotubes (c) function to prevent visual differences from the CNT coating layer 230 other than the region to be removed. Accordingly, the user can see the surface having a homogeneous color instead of the mottled shape with the naked eye.

도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 탄소나노튜브 필름 제조 방법(S300)을 도시한 흐름도다. 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름 제조 방법(S300)은, 기재 상에 탄소나노튜브 및 습식 에칭 가능한 물질이 들어간 첨가제를 포함하는 CNT 코팅층을 형성시키는 단계(S310)와, 상기 CNT 코팅층 상면에, 습식 에칭 가능한 탑 바인더층을 형성시키는 단계(S320)와, 상기 CNT 코팅층 및 탑 바인더층의 에칭 대상 영역을 습식 에칭을 통하여 제거하는 단계(S330)를 거친다.FIG. 13 is a flowchart illustrating a carbon nanotube film manufacturing method S300 according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, the carbon nanotube film manufacturing method (S300) according to the third exemplary embodiment of the present invention forms a CNT coating layer including an additive containing carbon nanotubes and a wet etchable material on a substrate. Step S310, forming a wet etchable top binder layer on the upper surface of the CNT coating layer (S320), and removing the etching target regions of the CNT coating layer and the top binder layer through wet etching (S330). Rough

도 14 내지 도 17은 본 발명의 제3실시예에 따른 탄소나노튜브 필름 제조 방법의 각 단계를 도시한 단면도이다. 14 to 17 are cross-sectional views showing each step of the carbon nanotube film manufacturing method according to the third embodiment of the present invention.

먼저 도 14에 도시된 바와 같이, 기판(310) 상에 탄소나노튜브(c) 및 습식 에칭 가능한 물질이 들어간 첨가제(336)를 포함하는CNT 코팅층(330)을 형성시키는 단계를 거친다. 상기 습식 에칭 가능한 물질이 들어간 첨가제(336)는 습식 에칭에 의하여 제거 가능한 소재로, 상기 탄소나노튜브(c)와 결합이 단단히 되어 있어야 함과 동시에, 습식 에칭에 의하여 이와 결합된 탄소나노튜브 또한 제거되는 소재로 이루어져야 한다. 상기 습식 에칭 가능한 물질이 들어간 첨가제는세라믹 계열 및 금속산화물을 포함하는 첨가제일 수 있으며, 예를 들어 TiO2, SiO2, ZnO, SnO, SiNX,SiON, SiNx, ITO, ATO 등의 물질을 포함할 수 있다.First, as shown in FIG. 14, a CNT coating layer 330 including a carbon nanotube (c) and an additive 336 containing a wet etchable material is formed on the substrate 310. The additive 336 containing the wet etchable material is a material that can be removed by wet etching, and the carbon nanotubes (c) must be firmly bonded to each other, and the carbon nanotubes bonded thereto by wet etching are also removed. It should be made of material The additive containing the wet etchable material may be an additive including a ceramic series and a metal oxide, and for example, a material such as TiO 2 , SiO 2 , ZnO, SnO, SiN X , SiON, SiN x , ITO, ATO, or the like may be used. It may include.

이 경우, 첨가제(336)의 농도는, CNT 코팅층을 이루는 용액의 총중량 대비 0.001 내지30w%를 차지하는 것이 바람직하다. 이는 0.001wt%보다 낮은 경우 에칭효과가 열화되고, 30wt%보다 높을 경우 첨가제의 양 증가로 전도성이 열화된다는 문제점이 있기 때문이다.In this case, the concentration of the additive 336 preferably accounts for 0.001 to 30% by weight relative to the total weight of the solution forming the CNT coating layer. This is because the etching effect is lowered when it is lower than 0.001wt%, and when it is higher than 30wt%, there is a problem that the conductivity is deteriorated due to the increase of the amount of the additive.

그 다음, 상기 CNT 코팅층(330) 상면에, 습식 에칭 가능한 탑 바인더층(340)을 형성시킨다. 상기 탑 바인더층(340)은 본 발명의 제1, 2실시예의 탑 바인더층(140, 240)과 그 소재 및 기능이 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. Next, a wet etchable top binder layer 340 is formed on the CNT coating layer 330. The top binder layer 340 is the same as the material and function of the top binder layers 140 and 240 of the first and second embodiments of the present invention, so a detailed description thereof will be omitted.

그 후에, 습식 에칭을 통하여 탑 바인더층(340) 및 CNT 코팅층(330)의 에칭대상 영역(E)을 제거하는 단계를 거친다. Thereafter, the etching target region E of the top binder layer 340 and the CNT coating layer 330 is removed by wet etching.

습식 에칭 방법의 예로는 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이 에칭 페이스트를 사용하는 방법을 들 수 있다. An example of a wet etching method is a method of using an etching paste as shown in FIGS. 16 and 17.

즉, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 탑 바인더층(340)의 에칭 대상 영역(E) 상에 에칭 페이스트(350)를 도포한다. 그 후에 도 17에 도시된 바와 같이, 세정을 통하여, 상기 에칭 페이스트(350)와, 상기 에칭 페이스트에 덮여있던 CNT 코팅층(330)이 제거됨으로써, 패턴화된 탄소나노튜브 필름(300)이 완성된다. That is, as shown in FIG. 16, the etching paste 350 is coated on the etching target region E of the top binder layer 340. After that, as shown in FIG. 17, the etching paste 350 and the CNT coating layer 330 covered by the etching paste are removed through the cleaning, thereby completing the patterned carbon nanotube film 300. .

탄소나노튜브는 원래 습식 에칭 방법에 의하여 에칭되지 않는다. 본 발명에 의하면, CNT 코팅층(330) 내에 습식 에칭 가능한 첨가제를 포함시키고, 탑 바인더층(350)을 습식 에칭 가능한 소재로 이루어지도록 함으로써, 습식 에칭시에 탄소나노튜브도 상기 탑 바인더층 및 첨가제와 함께 제거될 수 있다. Carbon nanotubes are not originally etched by wet etching methods. According to the present invention, the CNT coating layer 330 includes a wet etchable additive, and the top binder layer 350 is made of a wet etchable material, so that the carbon nanotubes are wetted with the top binder layer and the additive during wet etching. Can be removed together.

한편, 본 발명의 습식 에칭 방법은 상기한 바와 같이, 상기 에칭 페이스트에 의한 방법만으로 한정되지 않는 것은 명확하다. In addition, it is clear that the wet etching method of this invention is not limited only to the method by the said etching paste as mentioned above.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

110, 210, 310: 기재
120: 베이스 바인더층
130, 230, 330: CNT 코팅층
140, 240, 340: 탑 코팅층
150,250, 350: 에칭 페이스트
C: 탄소나노튜브
E: 에칭 대상 영역 110, 210, 310: substrate
120: base binder layer
130, 230, 330: CNT coating layer
140, 240, 340: top coating layer
150, 250, 350: etching paste
C: carbon nanotubes
E: etching target area

Claims (5)

삭제delete 기재 상에, 습식 에칭 가능한 베이스 바인더층을 형성시키는 단계;
상기 베이스 바인더층의 상면에, 탄소나노튜브를 포함한 CNT 코팅층을 형성시키는 단계;
상기 CNT 코팅층 상면에, 습식 에칭 가능한 탑 바인더층을 형성시키는 단계;
상기 탑 바이더층과, 상기 베이스 바인더층의 에칭 대상 영역을 각각 습식 에칭하는 단계; 및
상기 습식에칭 후에 에칭 대상 영역에 잔존하는 탄소나노튜브를 제거하는 단계;를 구비하고,
상기 습식 에칭하는 단계는, 상기 탑 바인더층의 에칭 대상 영역 상면에 에칭 페이스트를 도포시키는 단계와, 습식 에칭을 통하여, 상기 에칭 페이스트와, 상기 에칭 페이스트가 도포된 탑 바인더층과, 베이스 바인더층을 습식 에칭하는 단계를 포함하고,
상기 탄소나노튜브를 제거하는 단계는, 상기 습식 에칭 단계 후에, 세정을 통하여 잔존하는 탄소나노튜브를 제거하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 필름 제조 방법. Forming a wet etchable base binder layer on the substrate;
Forming a CNT coating layer including carbon nanotubes on an upper surface of the base binder layer;
Forming a wet etchable top binder layer on the CNT coating layer;
Wet etching each of the top provider layer and the etching target region of the base binder layer; And
And removing the carbon nanotubes remaining in the etching target region after the wet etching.
The wet etching may include applying an etching paste to an upper surface of an etching target region of the top binder layer, performing a wet etching process on the etching paste, a top binder layer to which the etching paste is applied, and a base binder layer. Wet etching;
The removing of the carbon nanotubes, after the wet etching step, the carbon nanotube film manufacturing method, characterized in that to remove the remaining carbon nanotubes by washing. 청구항 2에 있어서,
상기 습식 에칭하는 단계는:
상기 탑 바인더층의 에칭 대상 영역에 맞추어 포토레지스트를 사용하여 마스크를 형성시키는 단계; 및
상기 마스크 상에서 에칭 용액 또는 반응성 가스를 공급하여서, 상기 에칭 대상 영역을 화학적으로 에칭하는 단계;하고,
상기 탄소나노튜브를 제거하는 단계는, 상기 습식 에칭 단계 후에 세정을 통하여 잔존하는 탄소나노튜브를 제거하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 필름 제조 방법. The method according to claim 2,
The wet etching step includes:
Forming a mask using a photoresist in accordance with an etching target region of the top binder layer; And
Chemically etching the etch target region by supplying an etching solution or a reactive gas on the mask, and
The removing of the carbon nanotubes, carbon nanotube film manufacturing method characterized in that to remove the remaining carbon nanotubes through the cleaning after the wet etching step. 청구항 2에 있어서,
상기 베이스 바인더층 및 탑 바인더층은, TiO2, SiO2, ZnO, SnO, SiNX,SiON, SiNx, ITO, 및 ATO 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 필름 제조 방법.The method according to claim 2,
The base binder layer and the top binder layer, carbon nanotubes comprising an additive including at least one selected from TiO 2 , SiO 2 , ZnO, SnO, SiN X , SiON, SiN x , ITO, and ATO Film manufacturing method. 제4항에 있어서,
상기 첨가제의 농도는, CNT 코팅층을 이루는 용액의 총중량 대비 0.001 내지30w%를 차지하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 필름 제조 방법.5. The method of claim 4,
The concentration of the additive, carbon nanotube film manufacturing method characterized in that occupies 0.001 to 30% by weight relative to the total weight of the solution forming the CNT coating layer.
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