KR101357284B1 - 투명전도필름 제조 방법, 그 장치 및 그 투명전도필름 - Google Patents

투명전도필름 제조 방법, 그 장치 및 그 투명전도필름 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 미세 패턴의 오목 홈에 금속 패이스트를 용이하게 채우고 공정을 단순하게 하는 투명전도필름 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명전도필름 제조 방법은, 투명필름의 일면에 플라즈마 처리하여 미세한 돌기와 홈으로 소수성 표면을 형성하는 제1단계, 상기 투명필름의 일면에 친수성인 패턴홈을 패턴닝 하는 제2단계, 상기 투명필름의 상기 패턴홈에 도전성 패이스트를 디스펜싱 하는 제3단계, 및 상기 도전성 패이스트를 건조 및 경화하는 제4단계를 포함한다.

Description

투명전도필름 제조 방법, 그 장치 및 그 투명전도필름 {TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM MANUFACTURING METHOD, APPARATUS THEREOF AND TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM THEREOF}
본 발명은 투명기재(substrate)에 미세 전도 패턴을 형성하는 투명전도필름 제조 방법, 그 장치 및 그 투명전도필름에 관한 것이다.
일반적으로 투명기재에 미세 패턴을 형성하고, 미세 패턴에 금속 패이스트를 채워서 투명전도필름을 형성한다. 예를 들면, 합성수지 필름에 미세 패턴의 오목한 패턴홈을 형성하고, 이 패턴홈에 금속 패이스트를 채워서, 투명전극을 형성한다.
금속 패이스트를 채우고 블레이드를 사용하여 패턴홈의 외부에 묻은 금속 패이스트를 제거한다. 블레이드를 사용하는 블레이딩 공정이 포함됨에 따라 투명전극을 제조하는 공정이 복잡해진다.
본 발명의 목적은 패턴홈에 금속 패이스트를 용이하게 채우고 공정을 단순하게 하는 투명전도필름 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 상기 투명전도필름 제조 방법을 구현하는 그 장치를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 상기 투명전도필름 제조 방법 및 그 장치로 제조되는 투명전도필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명전도필름 제조 방법은, 투명필름의 일면에 플라즈마 처리하여 미세한 돌기와 홈으로 소수성 표면을 형성하는 제1단계, 상기 투명필름의 일면에 친수성인 패턴홈을 패턴닝 하는 제2단계, 상기 투명필름의 상기 패턴홈에 도전성 패이스트를 디스펜싱 하는 제3단계, 및 상기 도전성 패이스트를 건조 및 경화하는 제4단계를 포함한다.
상기 제2단계는, 레이저 헤드를 이용하여 스크라이빙 방식으로 상기 패턴홈을 패터닝 할 수 있다.
상기 제3 단계는, 디스펜서를 이용하여 드롭 방식으로 상기 도전성 패이스트를 상기 패턴홈에 디스펜싱 할 수 있다.
상기 제2단계는, 롤 임프린터를 이용하여 임프린팅 방식으로 상기 패턴홈을 패터닝 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명전도필름 제조 장치는, 투명필름을 공급하는 언와인더, 상기 언와인더로 공급되는 상기 투명필름의 일면에 플라즈마 처리하여 미세한 돌기와 홈으로 소수성 표면을 형성하는 플라즈마 처리부, 상기 플라즈마 처리부를 경유한 상기 투명필름의 일면에 친수성인 패턴홈을 패턴닝 하는 패터닝부, 상기 패터닝부를 경유한 상기 투명필름의 상기 패턴홈에 도전성 패이스트를 디스펜싱 하는 디스펜싱부, 상기 디스펜싱부를 경유한 상기 투명필름 상의 상기 도전성 패이스트를 건조 및 경화하는 건조부, 및 상기 건조부를 경유하여 제조된 투명전도필름을 권취하는 와인더를 포함한다.
상기 패터닝부는 레이저 헤드 및 롤 임프린터 중 하나로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명전도필름은, 플라즈마 처리로 일면에 미세한 돌기와 홈으로 형성되는 소수성부와 상기 소수성부 사이에 패턴홈으로 형성되는 친수성부를 포함하는 투명필름, 및 상기 패턴홈에 채워지는 도전성 패이스트로 형성되는 전도부를 포함하며, 상기 전도부 선폭의 하한치는 0.6㎛다.
상기 전도부 선폭의 하한치는 5㎛일 수 있다.
상기 투명필름은, PI, PET, PEN 및 PI 중 하나이고, 상기 도전성 패이스트는 Ag, Al 및 전도성고분자 중 하나일 수 있다.
상기 돌기의 상단과 상기 홈의 하면은 1~10nm의 높이 차이를 가질 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예는, 투명필름의 일면을 플라즈마 처리하여 소수성을 띄게 하고, 패턴홈을 패턴닝 하여 부분적으로 친수성을 띄게 하여, 소수성 부위에 도전성 패이스트의 잔류를 차단한 상태에서 친수성의 패턴홈에 도전성 패이스트를 디스펜싱하여, 도전성 패이스트를 건조 및 경화한다. 이로써 투명전도필름이 제조된다.
따라서 소수성으로 둘러싸인 친수성의 패턴홈에 금속 패이스트를 용이하게 채우고, 이때 소수성 부위에 금속 패이스트의 도포를 원천적으로 차단하여, 잔류 금속 패이스트를 제거하는 블레이드 공정이 제거됨에 따라, 제조 공정이 단순해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 투명전도필름 제조 방법의 순서도이다.
도 2는 도 1의 제조 방법을 구현하는 투명전도필름 제조 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 투명전도필름 제조 방법의 순서도이다.
도 4는 도 3의 제조 방법을 구현하는 투명전도필름 제조 장치의 구성도이다.
도 5 내지 도 10은 제1, 제2 실시예에 따라 제조된 투명전도필름의 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 투명전도필름 제조 방법의 순서도이다. 도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 투명전도필름 제조 방법은 투명필름(1)을 플라즈마 처리하는 제1단계(ST1), 패턴홈(2)을 패터닝 하는 제2단계(ST2), 도전성 패이스트(3)를 디스펜싱 하는 제3단계(ST3) 및 건조하고 경화하는 단계(ST4)를 포함한다.
이하에서 제1 실시예의 투명전도필름 제조 장치(100)를 설명하면서, 투명전도필름 제조 방법에 대한 구체적인 단계를 같이 설명한다.
도 2는 도 1의 제조 방법을 구현하는 투명전도필름 제조 장치의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 투명전도필름 제조 장치(100)는 언와인더(10), 플라즈마 처리부(20), 패터닝부(30), 디스펜싱부(40), 건조부(50) 및 와인더(60)를 포함한다.
제1단계(ST1)는 투명필름(1)의 일면에 플라즈마 처리부(20)로 플라즈마 처리하여, 투명필름(1)의 일면에 미세한 돌기와 홈을 형성한다. 즉 미세 돌기와 미세 홈은 투명필름(1)의 일면에 소수성을 부여한다. 플라즈마 처리부(20)는 언와인더(10)로 공급되는 투명필름(1)의 일면에 플라즈마 처리하도록 다양하게 구성될 수 있다.
제1단계(ST1)는 언와인더(10)에서 투명필름(1)을 공급하는 공정을 포함한다. 즉 플라즈마 처리를 위하여, 언와인더(10)는 플라즈마 처리부(20)로 투명필름(1)을 공급한다.
예를 들면, 투명필름(1)은 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌 테리프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 또는 폴리카보네이트(PC)로 형성될 수 있으며, 용도에 따라 다양한 두께를 가질 수 있다.
또한 설정된 세기로 투명필름(1)에 플라즈마를 30초~1분 동안 처리하면 투명필름(1)은 적절한 소수성을 가질 수 있다. 즉 투명필름(1)의 표면은 30초~1분 동안의 플라즈마 처리에 따라 물방울에 대하여 100도 이상의 접촉각을 형성하여 소수성을 가지게 된다.
그러나 같은 세기로 투명필름(1)에 10초 미만으로 플라즈마 처리하면 돌기와 홈의 형성이 부족하여, 투명필름(1)은 요구하는 소수성을 가지지 못하게 될 수 있다. 또한 같은 세기로 투명필름(10)에 3분 이상으로 플라즈마 처리하면 투명필름(1)의 표면에 형성되었던 돌기와 홈이 다시 제거되면서 투명필름(1)은 요구하는 소수성을 가지지 못하게 될 수 있다.
플라즈마 처리부(20)는 플로린계의 가스, 예를 들면, CF4, HF, NF3 또는 OF2를 사용하여 투명필름(10)의 표면에 미세 돌기와 홈을 형성하여 소수성을 부여한다.
예를 들면, 플라즈마 처리부(20)에서 CF4 가스를 이용하여 플라즈마 처리하면, 투명필름(10)의 표면에 형성되는 미세 돌기의 상단과 홈의 하면은 1~10nm 높이 차이를 가질 수 있다.
높이 차이가 1nm 미만인 경우, 투명필름(10) 표면의 가공이 어렵고, 10nm 초과인 경우, 투명필름(10)의 표면이 오히려 친수성을 가질 수 있다. 미세 돌기의 상단과 홈의 하면에서 높이 차이는 플라즈마 처리에 사용되는 기체에 따라 다른 범위에서 투명필름(10)의 표면에 소수성을 가지게 할 수 있다.
제2단계(ST2)는 투명필름(1)의 일면에 패터닝부(30)로 패턴홈(2)을 패턴닝 한다. 패턴홈(2)은 투명필름(1)의 다른 소수성 부분에 대하여 상대적으로 친수성을 가지게 된다.
예를 들면, 패터닝부(30)는 레이저 헤드로 형성될 수 있으며, 제2단계(ST2)는 레이저 헤드를 이용하여 스크라이빙(scribing) 방식으로 패턴홈(2)을 패터닝 한다.
패터닝부(30)는 플라즈마 처리부(20)를 경유한 투명필름(1)의 일면에 패턴홈(2)을 패턴닝 하도록 다양하게 형성될 수 있다.
예를 들면, 소수성을 가지는 투명필름(1)의 표면에 패턴홈(2)이 형성되므로 투명필름(1)의 일면은 소수성부와 친수성을 가지는 친수성부로 구획된다. 즉 소수성부는 플라즈마 처리로 투명필름(1)의 일면에 미세한 돌기와 홈으로 형성되고, 친수성부는 소수성부 사이에 패턴홈(2)으로 형성된다.
예를 들면 패턴홈(2)은 투명필름(1)의 단면에서 직사각형으로 형성될 수 있다. 직사각형의 단면의 패턴홈(2)은 도전성 패이스트(3)의 채워지는 양을 증대시켜 투명전도필름(P1)에서 도전성의 향상을 가능하게 한다.
제3단계(ST3)는 투명필름(1)의 패턴홈(2)에 디스펜싱부(40)로 도전성 패이스트(3)를 디스펜싱 한다. 도전성 패이스트(30)는 투명필름(1)의 비도전성에도 불구하고, 투명전도필름(P1)이 도전성을 가지게 한다.
예를 들면, 디스펜싱부(40)는 패이스트 디스펜서로 형성될 수 있으며, 제3단계(ST3)는 디스펜서를 이용하여 드롭(drop) 방식으로 도전성 패이스트(3)를 패턴홈(2)에 디스펜싱 한다.
디스펜싱부(40)는 패터닝부(30)를 경유한 투명필름(1)의 패턴홈(2)에 도전성 패이스트(3)를 디스펜싱 하도록 형성된다.
예를 들면, 도전성 패이스트(3)는 Ag, Al 또는 전도성고분자로 형성될 수 있다. 도전성 패이스트(3)는 패턴홈(3)에 채워져 투명전도필름(P1)의 단면에서 직사각형의 전도부를 형성한다.
그리고 투명필름(1)은 투명전도필름(P1)에서 투명부를 형성한다. 따라서 투명전도필름은 디스플레이장치의 투명전극으로 사용될 수 있다.
제1 실시예에서 도전성 패이스트(3)에 의한 전도부는 패턴홈(3)의 선폭(W)에 대응하는 선폭을 가지므로 우수한 도전성을 가지게 된다.
드롭 방식으로 디스펜싱된 도전성 패이스트(3)는 친수성부를 형성하는 패턴홈(2)에만 볼록하게 채워져 건조 경화 후 도전부의 밀도를 높게 하지고, 소수성부를 형성하는 패턴홈(2)의 외측에는 존재하지 않게 된다.
패턴홈(2)의 외측에 설정되는 소수성부에 의하여, 기존의 공정에서와 같이, 블레이드를 이용하여 패턴홈(2)의 외측에 존재하는 도전성 패이스트를 제거할 필요가 없어진다. 즉 제3단계(ST)는 기존의 기술에서의 블레이딩 공정을 제거한다.
제4단계(ST4)는 건조부(50)로 도전성 패이스트(3)를 건조 및 경화한다. 투명전도필름(P1)의 투명부를 형성하는 투명필름(1)은 건조 공정에서 변형되지 않는 내열성을 가진다.
예를 들면, 건조부(50)는 적외선 건조기로 형성될 수 있으며, 제4단계(ST4)는 건조기를 이용하여 적외선 건조 방식으로 패턴홈(2)에 디스펜싱 된 도전성 패이스트(3)를 경화 및 건조한다.
건조부(50)는 디스펜싱부(40)를 경유한 투명필름(1) 상의 도전성 패이스트(3)를 건조 및 경화하도록 형성된다. 건조된 도전성 패이스트(3)는 친수성부를 형성하는 패턴홈(2)에만 평평하게 또는 오목하게 경화된다. 따라서 투명전도필름(P1)이 완성된다.
제4단계(ST4)는 건조 및 경화된 투명필름(1)을 권취하는 공정을 포함한다. 즉 와인더(60)는 제조된 투명전도필름(P1)을 권취한다.
완성된 투명전도필름(P1)에서, 패턴홈(3) 및 이에 채워진 도전성 패이스트(3)에 의한 전도부의 선폭(W)은 0.6㎛를 하한치로 한다. 설정된 전도성을 가지는 경우, 패턴홈(3) 및 전도부의 선폭(W)이 좁을수록 투명전도필름(P1)은 우수한 투광성을 가진다.
따라서 패턴홈(2)은 가능한 미세하게 형성할 필요가 있으므로 하한치의 값에 의미를 가진다. 예를 들면, 패턴홈(2)의 하한치는 0.6 ~ 30㎛이다. 패턴홈(2)의 선폭(W)이 과대하면 투광성이 저하되어 투명전도필름(P1)으로 사용될 수 없다.
이하 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명한다. 제1 실시예와 동일한 구성을 생략하고 서로 다른 구성을 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 투명전도필름 제조 방법의 순서도이고, 도 4는 도 3의 제조 방법을 구현하는 투명전도필름 제조 장치(200)의 구성도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 패터닝부(230)는 롤 임프린터를 구비한다.
제2단계(ST22)는 플라즈마 처리된 투명필름(1)의 공급에 따라, 롤 임프린터의 임프린팅 방식으로 소수성 처리된 투명필름(1)의 일면에 패턴홈(22)을 패터닝 한다.
예를 들면 패턴홈(22)은 투명필름(1)의 단면에서 삼각형으로 형성될 수 있다. 삼각형의 단면의 패턴홈(11)은 동일한 선폭(W)을 가지는 직사각형의 단면에 비하여 도전성 패이스트(22)의 소모량을 줄일 수 있고, 롤 임프린터에서 임프린팅 롤(231)의 제작을 용이하게 한다.
투명전도필름(P2)에서, 패턴홈(22) 선폭(W)의 하한치는 5㎛일 수 있다. 즉 롤 임프린터는 레이저 헤드보다 패턴홈(22)의 선폭을 크게 형성한다. 예를 들면, 패턴홈(22)의 하한치는 5~30㎛이다.
제1, 제2 실시예는 투명필름(1)의 단면에서 직사각형 및 삼각형으로 형성되는 패턴홈(2, 22)을 예시하고 있다. 도시하지 않았지만, 패턴홈은 원형, 오각형 및 육각형 형상의 일부 단면으로 형성될 수도 있다.
도 5 내지 도 10은 제1, 제2 실시예에 따라 제조된 투명전도필름의 평면도이다. 도 5 내지 도 10에서 힌색 부분이 패턴의 도전부를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 투명전도필름(P3)은 원형 패턴의 도전부를 구비한다. 도 6를 참조하면, 투명전도필름(P4)은 삼각형 패턴의 도전부를 구비한다. 도 7을 참조하면, 투명전도필름(P5)은 하니콤 패턴의 도전부를 구비한다.
도 8을 참조하면, 투명전도필름(P6)은 코움(comb) 패턴의 도전부를 구비한다. 도 9을 참조하면, 투명전도필름(P6)은 크로스 패턴의 도전부를 구비한다. 도 10을 참조하면, 투명전도필름(P7)은 메쉬 패턴의 도전부를 구비한다.
투명도전필름(P3~P7)은 도정성 패이스의 도전성에 따라 도전부의 선폭을 0.6, 1, 5, 10, 30㎛로 형성할 수 있고, 투광성에 따라 패턴 간격을 100, 200, 300, 400, 500㎛, 2mm로 형성할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1: 투명필름 2, 22: 패턴홈
3: 도전성 패이스트 10: 언와인더
20: 플라즈마 처리부 30, 230: 패터닝부
40: 디스펜싱부 50: 건조부
60: 와인더 100, 200: 투명전도필름 제조 장치
P2, P3, P4, P5, P6, P7: 투명전도필름 W: 선폭

Claims (10)

  1. 투명필름의 일면에 플라즈마 처리하여 미세한 돌기와 홈으로 소수성 표면을 형성하는 제1단계;
    상기 투명필름의 일면에 친수성인 패턴홈을 패턴닝 하는 제2단계;
    상기 투명필름의 상기 패턴홈에 도전성 패이스트를 디스펜싱 하는 제3단계; 및
    상기 도전성 패이스트를 건조 및 경화하는 제4단계
    를 포함하며,
    상기 제2단계는,
    레이저 헤드를 이용하는 스크라이빙 방식 및 롤 임프린터를 이용하는 임프린팅 방식 중 하나로 상기 패턴홈을 패터닝 하는 투명전도필름 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    디스펜서를 이용하여 드롭 방식으로 상기 도전성 패이스트를 상기 패턴홈에 디스펜싱 하는 투명전도필름 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 투명필름을 공급하는 언와인더;
    상기 언와인더로 공급되는 상기 투명필름의 일면에 플라즈마 처리하여 미세한 돌기와 홈으로 소수성 표면을 형성하는 플라즈마 처리부;
    상기 플라즈마 처리부를 경유한 상기 투명필름의 일면에 친수성인 패턴홈을 패턴닝 하는 패터닝부;
    상기 패터닝부를 경유한 상기 투명필름의 상기 패턴홈에 도전성 패이스트를 디스펜싱 하는 디스펜싱부;
    상기 디스펜싱부를 경유한 상기 투명필름 상의 상기 도전성 패이스트를 건조 및 경화하는 건조부; 및
    상기 건조부를 경유하여 제조된 투명전도필름을 권취하는 와인더
    를 포함하며,
    상기 패터닝부는 레이저 헤드 및 롤 임프린터 중 하나로 형성되는 투명전도필름 제조 장치.
  6. 삭제
  7. 플라즈마 처리로 일면에 미세한 돌기와 홈으로 형성되는 소수성부와 상기 소수성부 사이에 레이저 헤드를 이용하는 스크라이빙 방식 및 롤 임프린터를 이용하는 임프린팅 방식 중 하나에 의한 패턴홈으로 형성되는 친수성부를 포함하는 투명필름; 및
    상기 패턴홈에 채워지는 도전성 패이스트로 형성되는 전도부
    를 포함하며,
    상기 전도부 선폭의 하한치는 0.6㎛인 투명전도필름.
  8. 제7항에서,
    상기 전도부 선폭의 하한치는 5㎛인 투명전도필름.
  9. 제7항에서,
    상기 투명필름은,
    폴리이미드(PI), 폴리에틸렌 테리프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 및 폴리카보네이트(PC) 중 하나이고,
    상기 도전성 패이스트는,
    Ag, Al 및 전도성고분자 중 하나인 투명전도필름.
  10. 제9항에서,
    상기 돌기의 상단과 상기 홈의 하면은 1~10nm의 높이 차이를 가지는 투명전도필름.
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