KR101385235B1 - Fine TCO patterning method using the laser scribing - Google Patents
Fine TCO patterning method using the laser scribing Download PDFInfo
- Publication number
- KR101385235B1 KR101385235B1 KR1020120086692A KR20120086692A KR101385235B1 KR 101385235 B1 KR101385235 B1 KR 101385235B1 KR 1020120086692 A KR1020120086692 A KR 1020120086692A KR 20120086692 A KR20120086692 A KR 20120086692A KR 101385235 B1 KR101385235 B1 KR 101385235B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- transparent conductive
- conductive film
- laser beam
- laser
- substrate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/362—Laser etching
- B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/36—Electric or electronic devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
Abstract
본 발명은 레이저 빔을 이용하여 기판 위에 코팅된 투명전도막을 선폭 30㎛ 이하의 도선이 형성되도록 패터닝하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 「(a) 투명전도막이 코팅된 기판을 준비하는 단계; (b) 광폭(廣幅) 레이저 빔으로 남겨져야 하는 투명전도선 부분 주위에 여유면을 두고 상기 투명전도막을 깎아내는 단계; (c) 협폭(狹幅) 레이저 빔으로 상기 여유면을 깎아내는 단계; 를 포함하는 레이저 스크라이빙 기술을 이용한 투명전도막 미세 패터닝 방법」을 제공한다.The present invention relates to a method of patterning a transparent conductive film coated on a substrate using a laser beam such that a conductive wire having a line width of 30 μm or less is formed.
The present invention provides a method for preparing a substrate, comprising the steps of: (a) preparing a substrate coated with a transparent conductive film; (b) scraping the transparent conductive film with a marginal surface around the portion of the transparent conductive line that is to be left with a wide laser beam; (c) shaving the clearance surface with a narrow laser beam; It provides a transparent conductive film fine patterning method using a laser scribing technique comprising a.
Description
본 발명은 레이저 빔을 이용하여 기판 위에 코팅된 투명전도막을 선폭 30㎛ 이하의 도선이 형성되도록 패터닝하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of patterning a transparent conductive film coated on a substrate using a laser beam such that a conductive wire having a line width of 30 μm or less is formed.
투명전도막(TCO : Transparent Conducting Oxide)은 주로 금속산화물로 구성되며 주로 n형 반도체(n-type semiconductor)를 중심으로 연구되어왔다. 통상적으로 물리, 화학적 증착 방법을 사용하여 SnO2, ZnO, In2O3 등을 소재로 하는 산화물 투명전도막이 제조되고 있으며, 최근 스퍼터 방법을 이용한 대면적 롤투롤 코팅 기술이 산업적으로 활발하게 연구되고 있다. ITO 투명전도막은 디스플레이 및 터치패널 분야에서 가장 많이 활용되고 있는 반면 차세대 박막형 실리콘(Thin-Si) 태양전지 및 염료감응형 태양전지(DSSC)에는 ITO대신 FTO가 가장 많이 이용되고 있다. 그 이유로서 FTO 박막만의 고온 내열성(약 500도℃까지 견딤), 뛰어난 내화학성 및 내부식성 때문이다. 이 밖에도 AZO, ZnO 등을 소재로한 다양한 투명 산화물 반도체 연구가 진행되고 있다.Transparent conducting oxide (TCO) is mainly composed of metal oxides and has been studied mainly on n-type semiconductors. In general, an oxide transparent conductive film made of SnO 2 , ZnO, In 2 O 3, etc. is manufactured by using physical and chemical vapor deposition methods. Recently, a large area roll-to-roll coating technology using a sputtering method has been actively studied industrially. have. ITO transparent conductive films are most widely used in the display and touch panel fields, while FTO is the most widely used for next-generation thin-film silicon (Thin-Si) solar cells and dye-sensitized solar cells (DSSC). This is because of the high temperature heat resistance (withstands up to about 500 degrees Celsius), excellent chemical resistance and corrosion resistance of the FTO thin film only. In addition, research on various transparent oxide semiconductors based on AZO, ZnO, and the like has been conducted.
상기 투명전도막들을 터치패널, 터치소자, 터치 스크린 등에 사용하기 위해서는 미세 패터닝 기술이 필수적이다. 현재까지 전자분야 대기업들은 ITO 투명전도막을 선폭(線幅) 30㎛로 식각하는 포토에칭기술을 보유하고 있으나, 전자기기의 소형화 및 고성능화를 위해서는 투명전도막을 30㎛ 이하의 좁은 선폭으로 패터닝할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
In order to use the transparent conductive films, such as a touch panel, a touch device, a touch screen, fine patterning technology is essential. To date, large electronics companies have a photo-etching technology for etching ITO transparent conductive films with a line width of 30 μm, but for the miniaturization and high performance of electronic devices, the transparent conductive films can be patterned with a narrow line width of 30 μm or less. Technology is required.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다음과 같다.Problems to be solved by the present invention are as follows.
① 레이저 빔을 이용하여 넓은 면적의 투명전도막을 깎아내는데 많은 시간이 소요되는 문제점 해소하기 위해 광폭 레이저 빔과 협폭 레이저 빔을 겸용하는 새로운 공정기술(Broad and Narrow Laser Scribing)을 제공한다. ① To solve the problem that it takes a lot of time to cut a large area of transparent conductive film using laser beam, we provide a new process technology (Broad and Narrow Laser Scribing) that combines wide laser beam and narrow laser beam.
② 강한 레이저 빔에 의해 상부의 투명전도막 뿐만 아니라 하부 기판까지 손상되는 현상을 극복하기 위한 수단을 제공한다.② It provides a means for overcoming the phenomenon of damaging not only the upper transparent conductive film but also the lower substrate by the strong laser beam.
③ 투명전도막을 깎아 형성되는 도선의 선폭이 30㎛ 이하가 되는 미세 패터닝 기술을 제공한다.③ Provide a fine patterning technique in which the line width of the conductive wire formed by cutting the transparent conductive film is 30 μm or less.
④ ITO, FTO, ZnO 등의 소재로 이루어진 투명전도막들에 대하여 공통적으로 적용할 수 있는 미세 패터닝 기술을 제공한다.
④ It provides a fine patterning technique that can be commonly applied to transparent conductive films made of materials such as ITO, FTO, and ZnO.
전술한 과제 해결을 위해 본 발명은 「(a) 투명전도막이 코팅된 기판을 준비하는 단계; (b) 광폭(廣幅) 레이저 빔으로 남겨져야 하는 투명전도선 부분 주위에 여유면을 두고 상기 투명전도막을 깎아내는 단계; (c) 협폭(狹幅) 레이저 빔으로 상기 여유면을 깎아내는 단계; 를 포함하는 레이저 스크라이빙 기술을 이용한 투명전도막 미세 패터닝 방법」을 제공한다.
The present invention for solving the above-mentioned problems "(a) preparing a substrate coated with a transparent conductive film; (b) scraping the transparent conductive film with a marginal surface around the portion of the transparent conductive line that is to be left with a wide laser beam; (c) shaving the clearance surface with a narrow laser beam; It provides a transparent conductive film fine patterning method using a laser scribing technique comprising a.
또한, 본 발명은 「상기 (c)단계는 상기 여유면을 투명전도선과 교차하는 방향으로 깎아 상기 투명전도선의 테두리 주위에 2차 여유면을 남겨 둔 후 상기 투명전도선의 방향을 따라 상기 2차 여유면을 깎아내는 것을 특징으로 하는 레이저 스크라이빙 기술을 이용한 투명전도막 미세 패터닝 방법」을 함께 제공한다.
In addition, the present invention "the step (c) is to cut the margin in the direction crossing the transparent conductive line leaving a secondary margin around the edge of the transparent conductive line and then the secondary margin along the direction of the transparent conductive line Micro-patterning method for transparent conductive film using laser scribing technology characterized in that the surface is scraped.
또한, 본 발명은 「상기 레이저 빔은 투명전도막을 제외한 기판 자체의 UV-Vis-NIR 투과율이 투명전도막이 코팅된 기판의 UV-Vis-NIR 투과율보다 7% 이상 큰 파장대에 있는 것을 특징으로 하는 투명전도막 미세 패터닝 방법」을 함께 제공한다.
In addition, the present invention "the laser beam is transparent, characterized in that the UV-Vis-NIR transmittance of the substrate itself excluding the transparent conductive film is at least 7% greater than the UV-Vis-NIR transmittance of the substrate coated with the transparent conductive film Conductive film fine patterning method ”.
본 발명에 의하면, 기판 본체의 손상없이 선폭 30㎛ 이하로 투명전도막을 패터닝 하는 공정을 빠르게 실행할 수 있다.
According to the present invention, a process of patterning a transparent conductive film with a line width of 30 μm or less can be quickly performed without damaging the substrate main body.
[도 1]은 레이저 스크라이빙 기술을 이용하여 투명전도막을 깎아내는 공정에 관한 모식도이다.
[도 2]는 투명전도막을 선폭 100㎛ 가량의 광폭 레이저 빔으로 음각한 상태와 선폭 30㎛ 가량의 협폭 레이저 빔으로 음각한 상태를 촬영한 사진이다.
[도 3]은 광폭 레이저 빔과 협폭 레이저 빔을 혼용하여 투명전도막을 깎아내는 공정에 관한 모식도이다.
[도 4]는 투명전도선의 테두리 주위에 2차 여유면을 남겨 둔 후 상기 투명전도선의 방향을 따라 상기 2차 여유면을 깎아내는 공정에 관한 모식도이다.
[도 5]는 레이저 스크라이빙 기술을 이용하여 선폭 10~50㎛ 범위 내의 여러 가지 투명전도선을 형성시킨 상태를 촬영한 사진이다.
[도 6]은 레이저 빔의 파장에 따라, 투명전도막이 코팅된 기판의 UV-Vis-NIR 투과율과 투명전도막을 제외한 기판 자체의 UV-Vis-NIR 투과율을 비교한 그래프이다.
[도 7]은 투명전도막을 제외한 기판 자체의 UV-Vis-NIR 투과율이 투명전도막이 코팅된 기판의 UV-Vis-NIR 투과율보다 7% 이상 큰 파장대에 있는 레이저 빔을 이용하여 기판의 손상 없이 투명전도막을 깎아낸 상태를 촬영한 사진이다.1 is a schematic diagram of a process of scraping a transparent conductive film using a laser scribing technique.
FIG. 2 is a photograph of a state in which the transparent conductive film is engraved with a wide laser beam having a line width of about 100 μm and engraved with a narrow laser beam having a line width of about 30 μm.
FIG. 3 is a schematic diagram of a process of cutting a transparent conductive film by mixing a wide laser beam and a narrow laser beam.
4 is a schematic diagram of a process of scraping off the secondary clearance surface along the direction of the transparent conductive line after leaving the secondary clearance surface around the edge of the transparent conductive line.
FIG. 5 is a photograph of a state in which various transparent conductive lines in a line width of 10 to 50 µm are formed by using a laser scribing technique.
FIG. 6 is a graph comparing UV-Vis-NIR transmittances of the substrate excluding the transparent conductive film and UV-Vis-NIR transmittances of the substrate coated with the transparent conductive film according to the wavelength of the laser beam.
FIG. 7 is transparent without damaging the substrate by using a laser beam in which the UV-Vis-NIR transmittance of the substrate itself except for the transparent conductive film is greater than or equal to 7% greater than the UV-Vis-NIR transmittance of the transparent conductive film-coated substrate. This is a picture taken with the conductive film cut off.
[도 1]은 레이저 스크라이빙 기술을 이용하여 투명전도막(예시로 FTO 투명전두도막)을 깎아내는 공정에 관한 모식도이다. 통상적으로 포커싱(Focusing)된 레이저 빔의 직경은 수십에서 수백 마이크로미터 정도이며 이를 이용하여 투명전도막 표면을 긁어낼 수 있다. 따라서 [도 1]의 (b)에 도시된 것처럼 원하는 부분을 레이저 빔의 선폭과 비슷하게 깎아내는 음각공정을 수행할 수 있으며, 나아가 [도 1]의 (c)에 도시된 것처럼 깎는 부분들을 겹치게 하면서 넓은 면적을 깎아 원하는 부분만을 남겨두는 양각공정을 수행할 수도 있다. 이러한 양각공정을 통해 미세한 선(즉, 투명전도선)만을 남기고 주변을 모두 깎아낼 수도 있다. 1 is a schematic diagram of a process of scraping off a transparent conductive film (eg, an FTO transparent front coating film) using a laser scribing technique. Typically, the diameter of a focused laser beam is in the order of tens to hundreds of micrometers, which can be used to scrape the surface of the transparent conductive film. Therefore, as shown in (b) of FIG. 1, it is possible to perform an engraving process of cutting a desired portion similar to the line width of the laser beam, and further overlapping the cutting portions as shown in (c) of [1]. It is also possible to carry out an embossing process by cutting off a large area leaving only the desired part. Through this embossing process, all of the surroundings may be scraped off leaving only a fine line (ie, a transparent conductive line).
다만, 레이저 빔으로 넓은 면적을 깎아 미세한 투명전도선을 남기는 양각공정의 경우에는 공정시간이 오래 걸리는 문제가 발생하므로 이러한 공정에 레이저 스크라이빙 기술을 적용하기는 어렵다. 구체적인 예로서 파장폭이 1064nm인 레이저 빔을 이용하여 투명전도막을 미세하고 정교하게 깎아내기 위해서는 레이저 빔의 직경이 작아야 한다. 예를 들어 레이저 빔의 직경이 30㎛ 정도가 될 때 투명전도막을 30㎛ 이하의 선폭으로 깎아내는 음각공정을 수행할 수가 있다. 그러나 30㎛ 선폭을 갖는 레이저 빔을 이용하여 20×20㎝ 면적의 투명전도막을 모두 깎아낼 때 스캔 스피드 500mm/s인 경우 20×20cm 투명전도막을 모두 깎아내는데 120분 정도가 소요된다. 물론 위와 같은 공정시간의 문제는 레이저 빔의 선폭과 스캔 스피드의 변경을 통해 해결할 수 있다. 예를 들어 1064nm 파장의 레이저 빔 선폭을 100㎛(선폭은 가변시킬 수 있다)으로 하고 스캔 스피드 1500mm/s로 할 경우 20×20㎝ 면적의 투명전도막을 모두 깎아내는데 소요되는 시간은 10분의 1로 줄어들어 12분이면 투명전도막을 깎아내는 공정이 끝나게 된다(100㎛ 선폭의 레이저 빔은 30 ㎛ 선폭의 레이저 빔보다 3.3 배 더 넓고 스캔 스피드도 3배 빠름. 따라서 3.3×3 = 10배). 투명전도막을 깎아낼 수 있는 최소강도를 만족하는 범위에서 레이저 빔의 선폭 및 스캔 스피드를 고려할 때 최대 선폭-최고 스캔 스피드의 레이저 빔은 최소 선폭-최저 스캔 스피드의 레이저 빔에 비해 100배 이상 빠르게 공정을 진행할 수 있다. 그러나 넓은 폭의 레이저 빔으로 투명전도막을 깎아 투명전도선을 형성시키고자 할 때에는 남겨지는 면이 불균일하므로 작업 결과의 신뢰성이 떨어지며, 이는 미세 폭의 투명전도선을 형성시키기에 부적절하다. 이러한 문제점은 [도 2]를 통해 확인할 수 있다. [도 2]의 (a)는 폴리이미드(PI) 기판에 FTO 투명전도막이 형성된 시편을 선폭 100㎛ 가량의 광폭 레이저 빔(Nd:YAG 파이버 레이저, 파장 1064㎚, 80kHZ, 스캔스피드 1000㎜/sec, 펄스주기 10ns, 파워 10W)으로 음각한 상태를 촬영한 것으로서, 음각된 선의 양측 가장자리가 울퉁불퉁한 것을 확인할 수 있다. 따라서 이러한 광폭 레이저 빔으로 투명전도막을 양각하여(즉, 음각선을 중첩시켜) 미세 폭의 투명전도선을 형성시킬 수 없는 것이다. 한편, [도 2]의 (b)는 글래스 기판에 FTO 투명전도막이 형성된 시편을 선폭 30㎛ 가량의 협폭 레이저 빔(Ytterium 파이버 레이저, 파장 1060㎚, 80kHz, 스캔스피트 1000㎜/sec, 펄스주기 10ns, 파워 1.2W)으로 음각한 상태를 촬영한 것으로서, 이 경우에는 음각된 선의 양측 가장자리가 고르게 된 것을 확인할 수 있다.
However, in the case of the embossing process that cuts a large area with a laser beam and leaves a fine transparent conductive line, it takes a long process time, so it is difficult to apply the laser scribing technology to such a process. As a specific example, the diameter of the laser beam must be small in order to finely and precisely cut the transparent conductive film using a laser beam having a wavelength width of 1064 nm. For example, when the diameter of the laser beam is about 30 μm, an intaglio process of cutting the transparent conductive film to a line width of 30 μm or less may be performed. However, when the 20 × 20 cm area of the transparent conductive film is scraped off using a laser beam having a 30 μm line width, it takes about 120 minutes to cut off all the 20 × 20 cm transparent conductive film at a scan speed of 500 mm / s. Of course, the above process time problem can be solved by changing the line width and scan speed of the laser beam. For example, if the line width of a laser beam with a wavelength of 1064 nm is set to 100 μm (the line width can be changed) and the scan speed is 1500 mm / s, the time required to cut off all the transparent conductive film of 20 × 20 cm area is one tenth. In 12 minutes, the process of slicing the transparent conductive film is completed (a laser beam of 100 μm line width is 3.3 times wider than the laser beam of 30 μm line width and 3 times faster scanning speed, thus 3.3 × 3 = 10 times). Considering the line width and scan speed of the laser beam within the range that satisfies the minimum intensity to cut off the transparent conductive film, the laser beam with the maximum line width and the highest scan speed is 100 times faster than the laser beam with the minimum line width and the lowest scan speed. You can proceed. However, when the transparent conductive film is cut by a wide laser beam to form a transparent conductive line, the remaining surface is uneven, so the reliability of the work result is inferior, which is inappropriate to form a fine transparent conductive line. This problem can be confirmed through [FIG. 2]. (A) is a wide laser beam (Nd: YAG fiber laser, wavelength 1064nm, 80kHZ, scan speed 1000mm / sec) having a line width of 100 µm for a specimen having a FTO transparent conductive film formed on a polyimide (PI) substrate , The pulse period 10ns, power 10W) was taken in a depressed state, it can be seen that both edges of the depressed line is rugged. Therefore, the transparent conductive film may not be embossed (that is, overlapping the negative line) with such a wide laser beam to form a fine conductive transparent wire. On the other hand, (b) of FIG. 2 shows a narrow laser beam having a width of about 30 μm (Ytterium fiber laser, wavelength 1060 nm, 80 kHz, scan speed 1000 mm / sec,
이에 본 발명은 「(a) 투명전도막이 코팅된 기판을 준비하는 단계; (b) 광폭(廣幅) 레이저 빔으로 남겨져야 하는 투명전도선 부분 주위에 여유면을 두고 상기 투명전도막을 깎아내는 단계; (c) 협폭(狹幅) 레이저 빔으로 상기 여유면을 깎아내는 단계; 를 포함하는 레이저 스크라이빙 기술을 이용한 투명전도막 미세 패터닝 방법」을 제공한다. 즉, 본 발명은 레이저 빔의 선폭을 조절하여 투명전도막에 대한 양각공정의 속도를 향상시키면서 미세한 폭의 투명전도선을 형성시키는 작업이 가능하도록 한 것이다. 레이저 빔의 폭은 레이저 발사 기기에 대한 소프트웨어적인 조작만으로도 손쉽게 바꿀 수 있다.
Accordingly, the present invention provides a method for preparing a substrate, the method comprising: (a) preparing a substrate coated with a transparent conductive film; (b) scraping the transparent conductive film with a marginal surface around the portion of the transparent conductive line that is to be left with a wide laser beam; (c) shaving the clearance surface with a narrow laser beam; It provides a transparent conductive film fine patterning method using a laser scribing technique comprising a. That is, the present invention adjusts the line width of the laser beam to improve the speed of the embossing process for the transparent conductive film while forming a transparent conductive line having a fine width. The width of the laser beam can be easily changed by software manipulation of the laser firing device.
[도 3]은 광폭 레이저 빔과 협폭 레이저 빔을 혼용하여 투명전도막을 깎아내는 공정에 관한 모식도이다. 구체적으로 [도 3]은 레이저 스크라이빙을 통해 투명전도막을 양각하여 폭 10㎛의 투명전도선을 형성시키는 과정을 도시한 것으로서, [도 3]의 (a)는 남겨두어야 할 투명전도선 양쪽에 여유면을 두어 폭 50㎛ 투명전도선을 형성시키는 것처럼 광폭 레이저 빔으로 빠르게 깎아낸 상태이고, [도 3]의 (b)는 간단한 프로그램 조작을 통해 레이저 빔을 협폭으로 조정한 후 여유면을 깎아내어 폭 10㎛의 투명전도선을 형성시킨 상태를 도시하였다. 이러한 단계별 양각을 통하여 미세 폭의 투명전도선도 얻을 수 있고 양각공정 시간도 단축할 수 있다.FIG. 3 is a schematic diagram of a process of cutting a transparent conductive film by mixing a wide laser beam and a narrow laser beam. Specifically, FIG. 3 illustrates a process of forming a transparent conductive line having a width of 10 μm by embossing the transparent conductive film through laser scribing, and FIG. 3 (a) shows both transparent conductive lines to be left. As shown in Fig. 3, (b) in Figure 3, the laser beam is narrowly adjusted through a simple program operation. The state which cut out and formed the transparent conductive wire of width 10micrometer was shown. Through embossing in this step, a transparent conductive wire having a fine width can be obtained and the embossing process time can be shortened.
구체적인 예로서 20×20㎝ 면적의 ITO 투명전도막을 레이저 빔으로 깎아 가운데 부분에 길이 10cm, 폭 10㎛인 투명전도선을 형성시키는데 총 4분 가량이 소요되었다. 광폭 레이저 빔으로 남겨져야 하는 투명전도선 주위에 여유면을 두고 투명전도막을 깎아내는 공정의 시간이 4분, 협폭 레이저 빔으로 상기 여유면을 깎아내는 공정의 시간이 10초 소요된 것이다. 이러한 본 발명을 응용하면 투명전도막을 패터닝하는 목적과 형태에 따라 광폭 레이저 빔과 협폭 레이저 빔을 교대로 여러 번 활용하거나, 중간 폭의 레이저 빔을 추가로 이용하여 다양하게 활용할 수 있다.
As a specific example, it took about 4 minutes to cut a 20 × 20 cm ITO transparent conductive film with a laser beam to form a transparent
한편, [도 4]에 도시된 바와 같이 레이저 빔의 스크라이빙 방향이 남겨지는 투명전도선과 교차하는 방향인 경우 원형 빔 스팟에 의해 투명전도선이 울퉁불퉁해질 수 있다. 이에 본 발명은 「상기 (c)단계는 상기 여유면을 투명전도선과 교차하는 방향으로 깎아, 상기 투명전도선의 테두리 주위에 2차 여유면을 남겨 둔 후 상기 투명전도선의 방향을 따라 상기 2차 여유면을 깎아내는 것을 특징으로 하는 레이저 스크라이빙 기술을 이용한 투명전도막 미세 패터닝 방법」을 함께 제공한다. [도 5]는 위와 같은 공정을 통해 다양한 폭의 투명전도선을 형성시킨 결과를 나타낸 것이다.
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the scribing direction of the laser beam crosses the transparent conductive line that is left, the transparent conductive line may become rugged due to the circular beam spot. Therefore, the present invention "step (c) is to cut the margin in the direction crossing the transparent conductive line, leaving a secondary margin around the edge of the transparent conductive line, the secondary margin along the direction of the transparent conductive line Micro-patterning method for transparent conductive film using laser scribing technology characterized in that the surface is scraped. FIG. 5 shows the results of forming transparent conductive lines of various widths through the above process.
그러나, [도 5]를 보면 레이저 스크라이빙에 의해 투명전도막뿐만 아니라 기판 부분까지 과도하게 깎여 나갔음을 알 수 있다. 레이저 스크라이빙에 의해 기판까지 깎이면 그 부분에서 빛이 산란되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 기판 상층부의 투명전도막 부분만 살짝 깎아내는 기술이 매우 중요하다.However, in FIG. 5, it can be seen that not only the transparent conductive film but also the substrate portion is excessively scraped off by laser scribing. If the substrate is cut by laser scribing, light scattering may occur at the portion. Therefore, the technology of only slightly cutting off the transparent conductive film portion of the upper substrate layer is very important.
본 발명에서는 레이저 빔의 파장에 따른 투명전도막이 코팅된 기판의 UV-Vis-NIR(자외선-가시광선-근적외선) 투과율과 투명전도막을 제외한 기판 자체의 UV-Vis-NIR 투과율을 비교 분석함으로서 위와 같은 문제를 해결하였다. 레이저 빔의 UV-Vis-NIR 투과율이 낮을수록 레이저의 에너지가 가공 대상을 깎아내는 힘으로 집중되는데, 레이저 빔의 파장에 따라 UV-Vis-NIR 투과율이 달라지기 때문이다.In the present invention, the UV-Vis-NIR transmittance of the transparent conductive film coated substrate according to the wavelength of the laser beam and the UV-Vis-NIR transmittance of the substrate itself excluding the transparent conductive film are compared and analyzed. Solved the problem. As the UV-Vis-NIR transmittance of the laser beam is lower, the energy of the laser is concentrated by the force that shaves the object to be processed, because the UV-Vis-NIR transmittance varies according to the wavelength of the laser beam.
또한, 동일한 파장의 레이저 빔이라 해도 기판의 종류 및 투명전도막의 종류에 따라 UV-Vis-NIR 투과율이 달라진다. 따라서, 본 발명에 적용하기 위한 레이저 빔의 파장대를 특정할 수는 없다. 다만, 투명전도막을 제외한 기판 자체의 UV-Vis-NIR 투과율과 투명전도막이 코팅된 기판의 UV-Vis-NIR 투과율의 상대적 차이를 기준으로 본 발명의 목적 달성을 위해 적합한 레이저 빔의 파장대를 특정할 수 있다. In addition, even with a laser beam of the same wavelength, the UV-Vis-NIR transmittance varies depending on the type of substrate and the type of transparent conductive film. Therefore, it is not possible to specify the wavelength band of the laser beam for application to the present invention. However, based on the relative difference between UV-Vis-NIR transmittance of the substrate itself except the transparent conductive film and UV-Vis-NIR transmittance of the substrate coated with the transparent conductive film, a wavelength band of a laser beam suitable for achieving the object of the present invention may be specified. Can be.
UV-Vis-NIR 투과율의 차이는 상대적인 것이므로 이론적으로는 상기 투과율 차이가 7% 미만이더라도 레이저 빔이 투명전도막만을 깎아내고 기판을 손상시키지 않는 상황이 가능하지만 실제적으로는 상기 투과율 차이가 7% 이상일 때 하층부 기판의 손상 없이 상층부의 투명전도막을 깎아낼 수 있음을 확인할 수 있었다.Since the difference in UV-Vis-NIR transmittance is relative, theoretically, even if the transmittance difference is less than 7%, it is possible that the laser beam cuts only the transparent conductive film and does not damage the substrate, but in practice, the transmittance difference is more than 7%. At this time, it was confirmed that the transparent conductive film of the upper layer could be scraped off without damaging the lower substrate.
이에 본 발명은 「상기 레이저 빔은 투명전도막을 제외한 기판 자체의 UV-Vis-NIR 투과율이 투명전도막이 코팅된 기판의 UV-Vis-NIR 투과율보다 7% 이상 큰 파장대에 있는 것을 특징으로 하는 투명전도막 미세 패터닝 방법」을 함께 제공한다. Accordingly, the present invention provides that the laser beam is transparent in that the UV-Vis-NIR transmittance of the substrate itself, except for the transparent conductive layer, is in a wavelength range of at least 7% greater than the UV-Vis-NIR transmittance of the substrate coated with the transparent conductive film. Film fine patterning method ”.
이론적으로는 투과율 차이가 7 % 이하가 되더러도 가능하지만 실제적으로는 많은 어려움이 있으며, 본 발명의 결과로서 투과율 차이가 적어도 7 % 이상 나야 상층부 투명전도막을 하층부 기판 손상없이 제거될 수 있음을 확인할 수 있었다.Theoretically, the transmittance difference may be less than 7%, but there are many difficulties in practice, and as a result of the present invention, it is confirmed that the upper layer transparent conductive film can be removed without damaging the lower layer substrate when the transmittance difference is at least 7% or more. Could.
구체적인 예로서 [도 6]의 그래프를 보면 1060nm(Ytterium fiber laser) 파장의 레이저 빔은 유리기판 자체에 대한 UV-Vis-NIR 투과율이 FTO 투명전도막이 코팅된 유리기판에 대한 UV-Vis-NIR 투과율보다 7% 정도 높음을 알 수 있다. 따라서, 실험을 통하여 설정된 임계에너지 값보다 조금 더 큰 에너지를 갖는 레이저 빔을 조사할 경우 상대적으로 상층부의 FTO 투명전도막은 그 에너지를 흡수하여 제거되고, 이에 따라 하층의 유리기판에까지 도달되는 레이저 빔의 에너지는 미미하게 되고, 유리기판에까지 도달한 레이저 빔의 상당 부분은 유리기판에 흡수되지 않고 투과하므로 유리기판 표면에 영향을 주지 않는다. As a specific example, the graph of [FIG. 6] shows that the laser beam of 1060 nm (Ytterium fiber laser) wavelength has UV-Vis-NIR transmittance for the glass substrate coated with FTO transparent conductive film with UV-Vis-NIR transmittance for the glass substrate itself. 7% higher than that. Therefore, when irradiating a laser beam with energy slightly larger than the threshold energy value set through the experiment, the FTO transparent conductive film in the upper layer is absorbed and removed, and thus the laser beam reaching the lower glass substrate is removed. The energy is insignificant, and much of the laser beam reaching the glass substrate is transmitted through the glass substrate without being absorbed by the glass substrate and thus does not affect the glass substrate surface.
[도 7]은 투명전도막을 제외한 기판 자체의 UV-Vis-NIR 투과율이 투명전도막이 코팅된 기판의 UV-Vis-NIR 투과율보다 7% 이상 큰 파장대에 있는 레이저 빔(1060nm 파장의 레이저 빔)을 이용하여 기판의 손상 없이 투명전도막을 깎아낸 상태를 촬영한 사진이다.FIG. 7 illustrates a laser beam (1060 nm wavelength laser beam) having a UV-Vis-NIR transmittance of at least 7% greater than the UV-Vis-NIR transmittance of the transparent conductive film-coated substrate except for the transparent conductive film. It is a picture taken by cutting the transparent conductive film without damaging the substrate.
한편, [도 6]의 그래프를 자세히 살펴보면 700nm 이하의 단파장 레이저 빔 쪽에서도 상기 투과율 차이가 7% 이상이 되는 부분이 나타나 이 파장대 이하의 레이저 빔을 이용하면 하부 기판의 손상 없이 상층부 투명전도막을 깎아낼 수 있음을 알 수 있다. 그러나 330nm 정도 파장의 레이저 빔은 유리의 투과율이 급격히 떨어져 기판 손상이 예상된다. 실제로 355nm 파장의 레이저 빔을 이용할 경우 대부분의 유리기판이 손상되었다. 단파장의 레이저 빔은 투명전도막이 코팅된 기판의 UV-Vis-NIR 투과율이 상대적으로 낮더라도 절대적인 에너지 자체가 높기 때문에 투명전도막이 코팅된 기판에 대한 레이저 빔의 UV-Vis-NIR 투과율 하한값을 정하는 것이 바람직하며, 실험적으로 파악된 투명전도막 하부의 기판이 손상되지 않는 레이저 빔의 UV-Vis-NIR 투과율 하한값은 72%이다. On the other hand, when the graph of FIG. 6 is examined in detail, a portion where the transmittance difference is 7% or more also appears in the short wavelength laser beam of 700 nm or less, and when using the laser beam of this wavelength band or less, the upper transparent conductive film is cut off without damaging the lower substrate. It can be seen that. However, the laser beam of about 330nm wavelength is expected to damage the substrate because the transmittance of glass drops sharply. In fact, most glass substrates were damaged when using a laser beam with a wavelength of 355 nm. Since the short-wavelength laser beam has a high absolute energy itself even though the UV-Vis-NIR transmittance of the transparent conductive film is relatively low, it is necessary to set a lower UV-Vis-NIR transmittance lower limit of the laser beam with respect to the transparent conductive film-coated substrate. Preferably, the lower UV-Vis-NIR transmittance lower limit value of the laser beam which does not damage the substrate under the transparent conductive film found experimentally is 72%.
구체적인 실시예로 유리기판 위에 형성된 FTO 투명전도막을 532nm 파장 레이저 빔(Nd:YAG 레이저 second harmonic)으로 깎아내는 경우 유리기판의 손상이 없음을 확인할 수 있고, 이때 FTO 투명전도막이 형성된 유리기판에 대한 레이저 빔의 UV-Vis-NIR 투과율이 72%이다.As a specific example, when the FTO transparent conductive film formed on the glass substrate is scraped off with a 532 nm wavelength laser beam (Nd: YAG laser second harmonic), it can be seen that there is no damage to the glass substrate. In this case, the laser for the glass substrate on which the FTO transparent conductive film is formed The UV-Vis-NIR transmission of the beam is 72%.
위와 같은 투과율 차이 등의 사항은 세라믹계, FTO, ITO, ZnO 투명전도막 등에 공통적으로 적용할 수 있다.The above-described differences in transmittance can be commonly applied to ceramics, FTO, ITO, and ZnO transparent conductive films.
전술한 조건을 만족하여 본 발명에 이용될 수 있는 레이저는 Ytterbium fiber laser(1064~1550nm, second harmonic : 532nm), Erbium fiber laser (554~1550nm), Thalium fiber laser(1800~2100nm), Quantum cascade laser (2.75~250μm), HF laser(2.6~3μm), Er:YAG laser(2.94 μm), Tm:YAG laser(2.94 μm), Ho:YAG laser(2.94 μm), CO2 laser(2.94 μm), Ar ion laser(364, 451 nm), Ti:sapphire laser(second harmonic 360~460nm), Dye laser(330~740nm), He-Ne laser(633nm), Nd:YAG laser(1064nm, 1570nm, SECOND: 532NM, THIRD HARMONIC : 355nm), XeF laser(351nm), Alexandrite laser(second harmonic: 360~430nm), Colar center laser(900~1500 nm), InGaAsP laser(1~1.7μm), Er:glass laser(1535nm), Cr:LISO laser(1160~1162nm), Cr:YAG laser(1350~1550nm), Cr-torsteinize laser(1173~1338 nm), Cunite laser(1348~1442 nm), Cr:LSGO laser(1150~1600 nm), Cr:LIGO laser(1150~1600 nm) 등이 있다.
Lasers that can be used in the present invention satisfying the above conditions are Ytterbium fiber laser (1064-1550nm, second harmonic: 532nm), Erbium fiber laser (554-1550nm), Thalium fiber laser (1800-2100nm), Quantum cascade laser (2.75 to 250 μm), HF laser (2.6 to 3 μm), Er: YAG laser (2.94 μm), Tm: YAG laser (2.94 μm), Ho: YAG laser (2.94 μm), CO 2 laser (2.94 μm), Ar ion laser (364, 451 nm), Ti: sapphire laser (second harmonic 360 ~ 460nm), Dye laser (330 ~ 740nm), He-Ne laser (633nm), Nd: YAG laser (1064nm, 1570nm, SECOND: 532NM, THIRD HARMONIC: 355nm), XeF laser (351nm), Alexandrite laser (second harmonic: 360 ~ 430nm), Colar center laser (900 ~ 1500nm), InGaAsP laser (1 ~ 1.7μm), Er: glass laser (1535nm), Cr: LISO laser (1160 ~ 1162nm), Cr: YAG laser (1350 ~ 1550nm), Cr-torsteinize laser (1173 ~ 1338 nm), Cunite laser (1348 ~ 1442 nm), Cr: LSGO laser (1150 ~ 1600 nm) And Cr: LIGO laser (1150-1600 nm).
본 발명의 원리는 전술한 내용에 한정되지는 않는다. 일예로 기판과 투명전도막 사이에 배리어 막이 있는 경우에도 본 발명의 원리를 적용시킬 수 있으며, 투명전도막 상층부에 폴리머 막, 금속막, 반도체막, 반도성 막, 나노막, 나노구조체막, 유기막, 유무기하이브리드막, 무기막, 세라믹막, 유기막 등이 형성되어 있는 경우에도 본 발명의 원리를 이용하여 상층부의 코팅막을 뚫어 하층부의 투명전도막 부분을 레이저 빔으로 깎아낼 수 있다.
The principle of the present invention is not limited to the above. For example, even when there is a barrier film between the substrate and the transparent conductive film, the principles of the present invention can be applied, and a polymer film, a metal film, a semiconductor film, a semiconductor film, a nano film, a nano structure film, and an organic layer on an upper layer of the transparent conductive film. Even when a film, an organic-inorganic hybrid film, an inorganic film, a ceramic film, an organic film, or the like is formed, the transparent conductive film portion of the lower layer portion can be cut out by a laser beam using the principle of the present invention.
없음none
Claims (4)
(b) 광폭(廣幅) 레이저 빔으로 남겨져야 하는 투명전도선 부분 주위에 여유면을 두고 상기 투명전도막을 깎아내는 단계; 및
(c) 협폭(狹幅) 레이저 빔으로 상기 여유면을 깎아내는 단계; 를 포함하며,
상기 레이저 빔은 투명전도막을 제외한 기판 자체의 UV-Vis-NIR 투과율이 투명전도막이 코팅된 기판의 UV-Vis-NIR 투과율보다 7% 이상 큰 파장대에 있는 것을 특징으로 하는 레이저 스크라이빙 기술을 이용한 투명전도막 미세 패터닝 방법.
(a) preparing a substrate coated with a transparent conductive film;
(b) scraping the transparent conductive film with a marginal surface around the portion of the transparent conductive line that is to be left with a wide laser beam; And
(c) shaving the clearance surface with a narrow laser beam; Including;
The laser beam is a laser scribing technique, characterized in that the UV-Vis-NIR transmittance of the substrate itself, except for the transparent conductive film, is in the wavelength range of at least 7% greater than the UV-Vis-NIR transmittance of the substrate coated with the transparent conductive film. Transparent conductive film fine patterning method.
상기 (c)단계는 상기 여유면을 투명전도선과 교차하는 방향으로 깎아 상기 투명전도선의 테두리 주위에 2차 여유면을 남겨 둔 후 상기 투명전도선의 방향을 따라 상기 2차 여유면을 깎아내는 것을 특징으로 하는 레이저 스크라이빙 기술을 이용한 투명전도막 미세 패터닝 방법.
In claim 1,
In the step (c), the clearance is cut in the direction crossing the transparent conductive line, leaving the secondary clearance around the edge of the transparent conductive line, and then the secondary clearance is cut along the direction of the transparent conductive line. Transparent conductive film fine patterning method using a laser scribing technique.
상기 레이저 빔의 파장이 1,000nm 이하인 경우 투명전도막이 코팅된 기판에 대한 레이저 빔의 UV-Vis-NIR 투과율이 72% 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 스크라이빙 기술을 이용한 투명전도막 미세 패터닝 방법.
In claim 1,
When the wavelength of the laser beam is less than 1,000nm, UV-Vis-NIR transmittance of the laser beam to the transparent conductive film-coated substrate is 72% or more, characterized in that the transparent conductive film fine patterning method using a laser scribing technology.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120086692A KR101385235B1 (en) | 2012-08-08 | 2012-08-08 | Fine TCO patterning method using the laser scribing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120086692A KR101385235B1 (en) | 2012-08-08 | 2012-08-08 | Fine TCO patterning method using the laser scribing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140021138A KR20140021138A (en) | 2014-02-20 |
| KR101385235B1 true KR101385235B1 (en) | 2014-04-16 |
Family
ID=50267689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120086692A KR101385235B1 (en) | 2012-08-08 | 2012-08-08 | Fine TCO patterning method using the laser scribing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101385235B1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101660434B1 (en) * | 2014-08-14 | 2016-09-28 | 한국세라믹기술원 | A wide etching method of electric conducting film using plasma |
| KR102649437B1 (en) | 2018-05-30 | 2024-03-19 | 한양대학교 산학협력단 | Anti-growth thin film and fabricating method of the same |
| KR102158199B1 (en) | 2019-04-03 | 2020-09-21 | 경북대학교 산학협력단 | Method and device for patterning film surface using laser |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0128687B1 (en) * | 1992-04-27 | 1998-04-15 | 호소야 레이지 | Process for manufacturing transparent conductive film wirivg board |
| KR20080006812A (en) * | 2006-07-13 | 2008-01-17 | 삼성코닝 주식회사 | Bi-layer ito film deposition method and bi-layer ito film prepared by the same |
| KR20100013912A (en) * | 2008-08-01 | 2010-02-10 | 제이에스라이팅 주식회사 | Method and apparatus for thin film patterning |
-
2012
- 2012-08-08 KR KR1020120086692A patent/KR101385235B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0128687B1 (en) * | 1992-04-27 | 1998-04-15 | 호소야 레이지 | Process for manufacturing transparent conductive film wirivg board |
| KR20080006812A (en) * | 2006-07-13 | 2008-01-17 | 삼성코닝 주식회사 | Bi-layer ito film deposition method and bi-layer ito film prepared by the same |
| KR20100013912A (en) * | 2008-08-01 | 2010-02-10 | 제이에스라이팅 주식회사 | Method and apparatus for thin film patterning |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140021138A (en) | 2014-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bian et al. | Femtosecond laser ablation of indium tin-oxide narrow grooves for thin film solar cells | |
| Tseng et al. | Laser scribing of indium tin oxide (ITO) thin films deposited on various substrates for touch panels | |
| Tseng et al. | Electrode patterning on PEDOT: PSS thin films by pulsed ultraviolet laser for touch panel screens | |
| KR101262173B1 (en) | Conductive film patterning method, and fabricating method of flexible display device | |
| Schoonderbeek et al. | Laser Processing of Thin Films for Photovoltaic Applications. | |
| Rung et al. | Laserscribing of thin films using top-hat laser beam profiles | |
| Xiao et al. | Selective patterning of ITO on flexible PET substrate by 1064 nm picosecond laser | |
| Yoon et al. | Laser direct patterning of AgNW/CNT hybrid thin films | |
| Yu et al. | Femtosecond laser scribing of Mo thin film on flexible substrate using axicon focused beam | |
| KR101385235B1 (en) | Fine TCO patterning method using the laser scribing | |
| Kim et al. | Ablation depth control with 40 nm resolution on ITO thin films using a square, flat top beam shaped femtosecond NIR laser | |
| Cheng et al. | Femtosecond laser processing of indium-tin-oxide thin films | |
| Cheng et al. | Femtosecond laser-induced nanoperiodic structures and simultaneous crystallization in amorphous indium-tin-oxide thin films | |
| Tanaka et al. | Laser etching of indium tin oxide thin films by ultra-short pulsed laser | |
| Tseng et al. | Investigation of the ablation of fluorine-doped tin oxide thin films by square top-hat ultraviolet laser beams | |
| Farid et al. | Onset and evolution of laser induced periodic surface structures on indium tin oxide thin films for clean ablation using a repetitively pulsed picosecond laser at low fluence | |
| US20120318776A1 (en) | Method and apparatus for machining a workpiece | |
| CN113555161A (en) | Patterning method of nanowire electrode | |
| WO2011027533A1 (en) | Method and apparatus for manufacturing a thin-film solar battery | |
| Chao et al. | Laser induced backside wet and dry etching of solar glass by short pulse ytterbium fiber laser irradiation | |
| Krause et al. | Selective femtosecond laser lift-off process for scribing in thin-film photovoltaics | |
| Lim et al. | Effect of indirect irradiation on surface morphology of Au film by nanosecond laser | |
| JP2005527858A (en) | Laser structuring of electro-optic systems | |
| Bian et al. | Femtosecond laser ablation of indium tin oxide (ITO) glass for fabrication of thin film solar cells | |
| DE102008015807A1 (en) | Process for structuring the zinc oxide front electrode layer of a photovoltaic module |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170410 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180404 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190401 Year of fee payment: 6 |