KR101465609B1 - 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법 및 이를 이용한 플렉서블 투명전극 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법 및 이를 이용한 플렉서블 투명전극에 관한 것으로서, 나노구를 기판상에 코팅하는 나노구 코팅단계; 상기 나노구를 가열하는 열처리단계; 상기 기판상에 금속 또는 금속산화물을 포함하는 금속용액을 코팅하는 금속용액 코팅단계; 및 상기 나노구를 상기 기판에서 제거하는 나노구 제거단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 나노구를 그 크기에 따라 최적의 조건에서 열처리함으로써, 인쇄되는 금속라인의 높이 및 면적을 최소화하여, 투명도를 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 면저항을 최소화할 수 있으며, 인쇄공정에 최적화된 크기의 나노구가 단층으로 형성됨으로써, 균일하며 패킹손실률이 현저히 낮은 메쉬패턴을 형성할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 나노구를 그 크기에 따라 최적의 조건에서 열처리함으로써, 인쇄되는 금속라인의 높이 및 면적을 최소화하여, 투명도를 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 면저항을 최소화할 수 있으며, 인쇄공정에 최적화된 크기의 나노구가 단층으로 형성됨으로써, 균일하며 패킹손실률이 현저히 낮은 메쉬패턴을 형성할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법 및 이를 이용한 플렉서블 투명전극에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 나노구를 최적의 조건에서 열처리하고, 단층으로 정렬시키며, 습식에칭 방식으로 나노구를 제거함으로써, 투명도를 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 면저항을 최소화할 수 있고, 균일하게 메쉬형태를 인쇄할 수 있는 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법 및 이를 이용한 플렉서블 투명전극에 관한 것이다.
최근 터치 패널을 비롯하여 플렉서블 디스플레이, 전자종이, 태양전지, 광학필터를 비롯한 여러 IT산업 등에 요구되어지는 플렉서블 투명전극은 플라스틱 기판 위에 전도성 투명전극을 인쇄하여 만들 수 있다.
기존의 유리기판에 한정되는 ITO 투명전극을 대체하여 플렉서블 기판을 이용하려는 다양한 투명전극 연구가 진행되고 있지만, 높은 면저항, 낮은 광투과도, 신뢰성 저하 등의 문제점 때문에 한계에 부딪힌 상태이다.
현재까지 가장 상용화에 가까운 기술은 연구중인 Ag 잉크를 인쇄한 금속 격자 패턴이다. 하지만 Ag 라인의 최소 선폭이 10um 크기 때문에 광 투과도가 현저히 떨어지는 문제가 있다.
따라서, 광 투과도를 높이기 위해, Ag 라인의 선폭을 줄이면서, 패턴의 균일성을 향상시킬 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 나노구를 그 크기에 따라 최적의 조건에서 열처리함으로써, 인쇄되는 금속라인의 높이 및 면적을 최소화하여, 투명도를 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 면저항을 최소화할 수 있는 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법 및 이를 이용한 플렉서블 투명전극을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 인쇄공정에 최적화된 크기의 나노구가 단층으로 형성됨으로써, 균일하며 패킹손실률이 현저히 낮은 메쉬패턴을 형성할 수 있는 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법 및 이를 이용한 플렉서블 투명전극을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 최적의 초음파 분해 또는 습식에칭 방식으로 나노구를 제거함으로써, 투명도와 면저항 성능을 현저히 개선할 수 있는 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법 및 이를 이용한 플렉서블 투명전극을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 미세패턴을 용이하게 플렉서블 기판상에 형성시킬 수 있을 뿐만 아니라, 롤투롤 공정을 적용할 수 있어 경제성 및 양산성이 현저히 우수한 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법 및 이를 이용한 플렉서블 투명전극을 제공하는 것을 목적으로 한다.
뿐만 아니라, 기판상에 최적의 선폭, 높이 및 형태를 갖는 균일한 패턴을 형성함으로써, 높은 광투과성과 높은 전도성을 갖는 고성능 투명전극을 구현할 수 있는 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법 및 이를 이용한 플렉서블 투명전극을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법은, 나노구를 기판상에 코팅하는 나노구 코팅단계; 상기 나노구를 가열하는 열처리단계; 상기 기판상에 금속 또는 금속산화물을 포함하는 금속용액을 코팅하는 금속용액 코팅단계; 및 상기 나노구를 상기 기판에서 제거하는 나노구 제거단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 나노구 코팅단계에서, 상기 나노구의 직경은 1㎛ 내지 15㎛인 것을 특징으로 하며, 상기 나노구 코팅단계에서, 상기 나노구는 폴리스티렌 또는 실리카 중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 나노구 코팅단계에서, 상기 나노구는 상기 기판상에 단층으로 코팅되는 것을 특징으로 하며, 상기 열처리단계는, 상기 나노구를 100℃ 내지 200℃로 2분 내지 15분간 가열하는 것을 특징으로 한다.
상기 열처리단계는, 상기 나노구의 직경이 1㎛ 내지 4㎛인 경우, 100℃ 내지 120℃로 2분 내지 5분간 가열하거나, 상기 나노구의 직경이 4㎛ 내지 8㎛인 경우, 100℃ 내지 120℃로 5분 내지 7분간 가열하거나, 상기 나노구의 직경이 8㎛ 내지 15㎛인 경우, 120℃ 내지 200℃로 7분 내지 15분간 가열하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열처리단계에 의하여, 상기 기판과 상기 나노구의 중심과의 거리가 20% 내지 70% 감소하는 것을 특징으로 하며, 상기 금속용액 코팅단계에서, 상기 금속용액은 은(Ag)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 금속용액 코팅단계는, 상기 금속용액을 상기 기판에 떨어뜨리거나 상기 금속용액에 상기 기판을 투입하는 방식으로 코팅하는 것을 특징으로 하며, 상기 금속용액 코팅단계와 상기 나노구 제거단계 사이에, 상기 기판상에 코팅된 금속용액을 100℃ 내지 180℃ 하에서, 2분 내지 10분간 열처리하여 경화시키는 경화단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 나노구 제거단계는, 초음파 분해 또는 습식에칭 방식으로 상기 기판에서 상기 나노구를 제거하는 것을 특징으로 하며, 상기 나노구 제거단계에서, 상기 초음파 분해 방식은, 상기 기판을 톨루엔 용액에 투입한 후, 1분 내지 5분간 초음파를 가하는 것을 특징으로 한다.
상기 나노구 제거단계에서, 상기 습식에칭 방식은, 질산용액에 상기 기판을 5초 내지 700초간 투입하는 것을 특징으로 하며, 상기 질산용액은, 10% 내지 30% 농도의 질산이 포함된 용액인 것을 특징으로 하고, 상기 나노구 제거단계에서, 상기 습식에칭 방식은, 상기 나노구의 직경이 1㎛ 내지 7㎛인 경우, 질산용액에 상기 기판을 100초 내지 700초간 투입하거나, 상기 나노구의 직경이 7㎛ 내지 15㎛인 경우, 질산용액에 상기 기판을 5초 내지 200초간 투입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법은 롤투롤 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 나노구 제거단계를 거친 기판 상에는, 금속이 인쇄되어 투명전극이 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 나노구 제거단계를 거친 기판 상에는, 금속이 메쉬형태로 인쇄되는 것을 특징으로 하며, 상기 나노구 제거단계를 거친 기판 상에는, 150nm 내지 350nm 높이의 금속라인이 인쇄되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법에 따르면, 나노구를 그 크기에 따라 최적의 조건에서 열처리함으로써, 인쇄되는 금속라인의 높이 및 면적을 최소화하여, 투명도를 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 면저항을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 인쇄공정에 최적화된 크기의 나노구가 단층으로 형성됨으로써, 균일하며 패킹손실률이 현저히 낮은 메쉬패턴을 형성할 수 있는 장점이 있다.
또한, 최적의 초음파 분해 또는 습식에칭 방식으로 나노구를 제거함으로써, 투명도와 면저항 성능을 현저히 개선할 수 있는 장점이 있다.
또한, 미세패턴을 용이하게 플렉서블 기판상에 형성시킬 수 있을 뿐만 아니라, 롤투롤 공정을 적용할 수 있어 경제성 및 양산성이 현저히 우수한 장점이 있다.
뿐만 아니라, 기판상에 최적의 선폭, 높이 및 형태를 갖는 균일한 패턴을 형성함으로써, 높은 광투과성과 높은 전도성을 갖는 고성능 투명전극을 구현할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도
도 2는 본 발명의 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법을 모사한 모사도
도 3은 본 발명의 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법의 롤투롤 공정을 모사한 모사도
도 4는 본 발명의 열처리단계(S20)에 따른 기판상의 나노구의 변화를 모사한 모사도
도 5는 본 발명의 나노구 코팅단계(S10)에서, 나노구가 기판상에 단층과 다층으로 코팅된 경우를 비교촬영한 SEM사진
도 6은 본 발명의 나노구 코팅단계(S10)에서, 나노구가 기판상에 단층과 다층으로 코팅된 경우를 비교촬영한 SEM사진
도 7은 본 발명의 열처리단계(S20)의 열처리시간과 나노구의 크기에 따른 광투과도 및 금속라인 높이의 변화를 측정한 그래프
도 8은 나노구의 직경이 3㎛인 경우에 습식에칭시간에 따른 광투과도 및 면저항 값의 변화를 나타낸 그래프
도 9는 나노구의 직경이 10㎛인 경우에 습식에칭시간에 따른 광투과도 및 면저항 값의 변화를 나타낸 그래프
도 10은 나노구의 직경이 10㎛인 경우, 습식에칭을 실시하기 전과 후의 금속라인을 촬영한 SEM사진
도 2는 본 발명의 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법을 모사한 모사도
도 3은 본 발명의 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법의 롤투롤 공정을 모사한 모사도
도 4는 본 발명의 열처리단계(S20)에 따른 기판상의 나노구의 변화를 모사한 모사도
도 5는 본 발명의 나노구 코팅단계(S10)에서, 나노구가 기판상에 단층과 다층으로 코팅된 경우를 비교촬영한 SEM사진
도 6은 본 발명의 나노구 코팅단계(S10)에서, 나노구가 기판상에 단층과 다층으로 코팅된 경우를 비교촬영한 SEM사진
도 7은 본 발명의 열처리단계(S20)의 열처리시간과 나노구의 크기에 따른 광투과도 및 금속라인 높이의 변화를 측정한 그래프
도 8은 나노구의 직경이 3㎛인 경우에 습식에칭시간에 따른 광투과도 및 면저항 값의 변화를 나타낸 그래프
도 9는 나노구의 직경이 10㎛인 경우에 습식에칭시간에 따른 광투과도 및 면저항 값의 변화를 나타낸 그래프
도 10은 나노구의 직경이 10㎛인 경우, 습식에칭을 실시하기 전과 후의 금속라인을 촬영한 SEM사진
이하, 본 발명에 의한 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법 및 이를 이용한 플렉서블 투명전극에 대하여 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 1 내지 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법은, 나노구 코팅단계(S10), 열처리단계(S20), 금속용액 코팅단계(S30), 경화단계(S40) 및 나노구 제거단계(S50)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 나노구 코팅단계(S10)는 나노구를 기판상에 코팅하는 단계이다. 이는 나노구를 기판상에 정렬시키는 공정이다.
여기서, 상기 나노구의 직경은 1㎛ 내지 15㎛인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 3㎛ 내지 12㎛, 가장 바람직하게는 9㎛ 내지 11㎛인 것이 효과적이다. 1㎛미만인 경우에는, 광투과도가 현저히 저하되는 문제가 있으며, 15㎛를 초과하는 경우에는, 전도성이 현저히 떨어지는 문제가 있다.
또한, 나노구 코팅단계(S10)에서, 상기 나노구는 기판에 정렬될 수 있고 제거될 수 있는 구 형태이면 어떠한 물질이든 가능하나, 본 발명의 효과를 극대화하기 위해서는, 수차례의 실험결과, 폴리스티렌 또는 실리카 중 적어도 하나로 이루어진 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 폴리스티렌을 사용하는 것이 효과적이다. 이들 물질로 구성된 나노구를 사용하는 것이, 본 발명의 공정에 가장 부합한다.
여기서, 상기 기판은, 플렉시블한 재질의 기판을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 플라스틱 기판, 가장 바람직하게는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 기판을 사용하는 것이 효과적이다.
또한, 나노구 코팅단계(S10)에서, 상기 나노구는 상기 기판상에 단층 또는 다층으로 코팅될 수 있으나, 본 발명에서는 단층으로 코팅되는 것이 바람직하다. 도 5 및 도 6의 실험결과에 나타난 바와 같이, 다층으로 코팅된 경우에는, 메쉬구조가 균일하게 형성되지 못 하는 문제가 있다.
또한, 나노구 코팅단계(S10)는, 나노구가 기판상에 정렬되어 코팅될 수 있으면 어떠한 방식이든 무방하나, 스핀코팅, 팁코팅 또는 대류정렬코팅 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하며, 나노구가 포함된 용액에 기판을 투입한 후, 건조시키는 방식으로 코팅하는 것이 롤투롤 공정을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 효과적으로 단층으로 나노구를 정렬할 수 있어, 가장 바람직하다.
다음으로, 열처리단계(S20)는 상기 나노구를 가열하는 단계이다. 이는 본 발명의 핵심구성 중 하나로, 나노구를 리소그래피 공정 이전에 열처리함으로써, 도 4에 나타난 바와 같이, 금속전극이 형성되는 높이와 면적으로 최소화하기 위한 공정이다.
열처리단계(S20)는, 상기 나노구를 100℃ 내지 200℃로 2분 내지 15분간 가열하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 110℃ 내지 150℃로 4분 내지 10분간 가열하는 것이 가장 효과적이다. 이 가열온도 및 가열시간 범위를 벗어나는 경우에는, 이하 실험결과에 나타난 바와 같이, 광투과도가 현저히 저하되고, 면저항이 현저히 높아짐으로써, 투명전극으로 구현되기 어려운 문제가 있다.
또한, 상기 열처리단계(S20)는, 나노구의 직경에 따라, 그 조건을 달리하는 것이 가장 바람직하며, 수차례 실험한 결과, 상기 나노구의 직경이 1㎛ 내지 4㎛인 경우, 100℃ 내지 120℃로 2분 내지 5분간 가열하거나, 상기 나노구의 직경이 4㎛ 내지 8㎛인 경우, 100℃ 내지 120℃로 5분 내지 7분간 가열하거나, 상기 나노구의 직경이 8㎛ 내지 15㎛인 경우, 120℃ 내지 200℃로 7분 내지 15분간 가열하는 것이 광투과도와 면저항 등의 투명전극의 성능을 극대화시킬 수 있다.
또한, 상기 열처리단계(S20)에 의하여, 상기 기판과 상기 나노구의 중심과의 거리가 20% 내지 70% 감소하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 40% 내지 60% 감소하는 것이 효과적이다. 20% 미만으로 감소하는 경우에는, 열처리단계(S20)로 인한 투명전극의 성능향상 효과가 미미하며, 70%를 초과하는 경우에는, 금속 패턴의 높이와 면적이 과도하게 축소됨으로써, 전도성이 현저히 저하되는 문제가 있다.
다음으로, 금속용액 코팅단계(S30)는 상기 기판상에 금속 또는 금속산화물을 포함하는 금속용액을 코팅하는 단계이다. 이는 전도성 물질은 기판상에 흡착시킴으로써, 투명전극을 형성하기 위한 공정이다.
여기서, 상기 금속용액은 전도성 물질을 포함하면 무방하나, 금속 또는 금속산화물을 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 은(Ag)을 포함하는 것이 본 발명의 성능을 극대화시키기 위해 효과적이다.
금속용액 코팅단계(S30)는, 상기 금속용액을 상기 기판에 떨어뜨리거나 상기 금속용액에 상기 기판을 투입하는 방식으로 코팅하는 것이 기판에 정렬된 나노구 사이로 금속용액을 투입시키는 데 가장 효과적이다.
다음으로, 경화단계(S40)는 금속용액 코팅단계(S20)와 나노구 제거단계(S50) 사이에 위치하며, 상기 기판상에 코팅된 금속용액을 100℃ 내지 180℃ 하에서, 2분 내지 10분간 열처리하여 경화시키는 단계이다. 이는 기판상에 코팅된 금속용액을 경화시켜, 금속라인을 기판상에 효과적으로 형성시키기 위함이다.
경화단계(S40)는 100℃ 내지 180℃ 하에서, 2분 내지 10분간 열처리하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 130℃ 내지 150℃ 하에서, 4분 내지 6분간 열처리하는 것이 효과적이다. 이 열처리 온도 및 시간 범위를 벗어나는 경우에는, 금속라인이 기판상에 효과적으로 결합되지 못 하여, 내구성이 저하될 뿐만 아니라, 금속라인의 형태가 균일하게 유지되지 못 하는 문제가 있다.
마지막으로, 나노구 제거단계(S50)는 상기 나노구를 상기 기판에서 제거하는 단계이다. 이는 금속라인의 손상없이 나노구를 효과적으로 기판에서 제거함으로써, 투명전극의 성능을 극대화하기 위한 공정이다.
나노구 제거단계(S50)는, 초음파 분해 또는 습식에칭 방식으로 상기 기판에서 상기 나노구를 제거하는 것이 바람직하다.
여기서, 초음파 분해 방식(Sonication)은, 상기 기판을 톨루엔 용액에 투입한 후, 1분 내지 5분간 초음파를 가하는 것이 바람직하다. 톨루엔 용액이 은 나노구의 초음파 제거에 효과적일 뿐만 아니라, 1분 내지 5분간 초음파를 가하는 것이 금속라인의 손상없이 효과적으로 나노구를 제거할 수 있다.
또한, 습식에칭 방식은, 질산용액에 상기 기판을 5초 내지 700초간 투입하는 것이 바람직하다. 이는 질산과 나노구와의 반응에 의해, 기판에서 나노구를 제거하는 방식으로, 5초 내지 700초간 투입하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 나노구의 직경에 따라, 습식에칭 시간을 최적화하는 것이 효과적이며, 상기 나노구의 직경이 1㎛ 내지 7㎛인 경우, 질산용액에 상기 기판을 100초 내지 700초간 투입하거나, 상기 나노구의 직경이 7㎛ 내지 15㎛인 경우, 질산용액에 상기 기판을 5초 내지 200초간 투입하는 것이 바람직하다.
상기 습식에칭 시간범위를 벗어나는 경우에는, 도 8 및 도 9에 나타난 바와 같이, 광투과도와 면저항 성능이 급격히 저하되는 문제가 있다.
또한, 상기 질산용액은, 10% 내지 30% 농도의 질산이 포함된 용액인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 15% 내지 25% 농도, 가장 바람직하게는 20% 농도의 질산이 포함된 용액을 사용하는 것이 효과적이다. 10%미만인 경우에는, 습식에칭 효과가 현저히 떨어지며, 30%를 초과하는 경우에는 금속라인을 손상시킬 수 있는 문제가 있다.
또한, 본 발명의 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법은 도 4에 나타난 바와 같이, 종래와 달리, 우수한 투명도와 전도성을 구현할 수 있으면서도, 롤투롤 방식으로 이루어질 수 있어서, 경제성 및 양산성까지 향상시킬 수 있다.
또한, 나노구 제거단계(S50)를 거친 기판 상에는, 금속이 인쇄되어 투명전극이 형성되며, 금속이 메쉬형태의 라인으로 인쇄된다.
또한, 나노구 제거단계(S50)를 거친 기판 상에는, 150nm 내지 350nm 높이의 금속라인이 인쇄되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 180nm 내지 260nm인 것이 효과적이다. 150nm 미만인 경우에는, 전극의 성능이 현저히 저하되어, 투명전극으로써 기능하기 어려우며, 350nm를 초과하는 경우에는, 두께가 과도하게 두꺼워져, 투명전극으로 적용하기 어려운 문제가 있다.
이하에서는, 본 발명의 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법에 의해 제조된 투명전극의 우수성을 입증하기 위하여 실시한 실험결과를 살펴보도록 한다.
먼저, 도 7은 열처리단계(S20)의 열처리시간과 나노구의 크기에 따른 광투과도 및 금속라인 높이의 변화를 측정한 그래프이다. 도 7에 나타난 바와 같이, 나노구의 크기 및 열처리시간에 따라, 광투과도 및 금속라인 높이가 상이함을 알 수 있었으며, 이를 통해, 본 발명의 열처리시간 및 나노구 크기간의 최적의 범위에서 비로소 광투과도가 증가하고, 금속라인의 높이가 적절하게 유지됨을 확인할 수 있었다.
다음으로, 도 8은 나노구의 직경이 3㎛인 경우, 도 9는 나노구의 직경이 10㎛인 경우에 습식에칭시간에 따른 광투과도 및 면저항 값의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 8에 나타난 바와 같이, 습식에칭시간이 700초를 넘어가는 경우, 면저항 값이 급격히 증가함을 알 수 있으며, 도 9에 나타난 바와 같이, 습식에칭시간이 5초미만인 경우에, 면저항 값이 급격히 증가함을 알 수 있었다. 이에 따라, 본 발명의 습식에칭시간에 임계적 의의가 있음이 입증되었다.
또한, 나노구의 크기에 따라, 습식에칭시간에 따른 광투과도 및 면저항 값의 변화가 상이함을 확인할 수 있었으며, 이를 통해, 본 발명의 습식에칭처리시간 및 나노구 크기간의 최적의 범위에서 비로소 광투과도가 증가하고, 면저항 값이 감소함을 확인할 수 있었다.
도 10은 나노구의 직경이 10㎛인 경우, 습식에칭을 실시하기 전과 후의 금속라인을 촬영한 SEM사진으로, 습식에칭에 따른 금속라인과 그 형태의 변화를 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
Claims (20)
- 나노구를 기판상에 코팅하는 나노구 코팅단계;
상기 나노구를 가열하는 열처리단계;
상기 기판상에 금속 또는 금속산화물을 포함하는 금속용액을 코팅하는 금속용액 코팅단계;
상기 기판상에 코팅된 금속용액을 100℃ 내지 180℃ 하에서, 2분 내지 10분간 열처리하여 경화시키는 경화단계; 및
상기 나노구를 상기 기판에서 제거하는 나노구 제거단계;를 포함하여 이루어지며,
상기 나노구 제거단계는, 초음파 분해 또는 습식에칭 방식으로 상기 기판에서 상기 나노구를 제거하며, 상기 초음파 분해 방식은, 상기 기판을 톨루엔 용액에 투입한 후, 1분 내지 5분간 초음파를 가하고, 상기 습식에칭 방식은, 질산용액에 상기 기판을 5초 내지 700초간 투입하며,
상기 열처리단계는, 상기 나노구의 직경이 1㎛ 내지 4㎛인 경우, 100℃ 내지 120℃로 2분 내지 5분간 가열하거나, 상기 나노구의 직경이 4㎛ 내지 8㎛인 경우, 100℃ 내지 120℃로 5분 내지 7분간 가열하거나, 상기 나노구의 직경이 8㎛ 내지 15㎛인 경우, 120℃ 내지 200℃로 7분 내지 15분간 가열하며,
상기 열처리단계에 의하여, 상기 기판과 상기 나노구의 중심과의 거리가 20% 내지 70% 감소하고,
상기 나노구 제거단계에서, 상기 질산용액은, 10% 내지 30% 농도의 질산이 포함된 용액이며,
상기 나노구 제거단계에서, 상기 습식에칭 방식은, 상기 나노구의 직경이 1㎛ 내지 7㎛인 경우, 상기 질산용액에 상기 기판을 100초 내지 700초간 투입하거나, 상기 나노구의 직경이 7㎛ 내지 15㎛인 경우, 상기 질산용액에 상기 기판을 5초 내지 200초간 투입하고,
상기 나노구 제거단계를 거친 기판 상에는, 150nm 내지 350nm 높이의 금속라인이 인쇄되는 것을 특징으로 하는 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법 - 제 1항에 있어서,
상기 나노구 코팅단계에서, 상기 나노구의 직경은 1㎛ 내지 15㎛인 것을 특징으로 하는 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 나노구 코팅단계에서, 상기 나노구는 폴리스티렌 또는 실리카 중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법 - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 나노구 코팅단계에서, 상기 나노구는 상기 기판상에 단층으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 금속용액 코팅단계에서, 상기 금속용액은 은(Ag)을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 금속용액 코팅단계는, 상기 금속용액을 상기 기판에 떨어뜨리거나 상기 금속용액에 상기 기판을 투입하는 방식으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법은 롤투롤 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법 - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 나노구 제거단계를 거친 기판 상에는, 금속이 인쇄되어 투명전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 나노구 제거단계를 거친 기판 상에는, 금속이 메쉬형태로 인쇄되는 것을 특징으로 하는 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법
- 삭제
- 제 1항 또는 제 2항의 나노구 리소그래피를 이용한 플렉서블 투명전극의 제조방법에 의하여 제조된 플렉서블 투명전극
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10070515B2 (en) | 2015-08-10 | 2018-09-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Transparent electrode using amorphous alloy and method of manufacturing the same |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008027636A (ja) * | 2006-07-19 | 2008-02-07 | Sanyo Chem Ind Ltd | 透明導電膜の製造方法 |
| KR100855682B1 (ko) * | 2007-04-16 | 2008-09-03 | 고려대학교 산학협력단 | 태양전지의 실리콘 표면 텍스쳐링 방법 |
| KR20100090628A (ko) * | 2009-02-06 | 2010-08-16 | 주식회사 엘지화학 | 절연된 도전성 패턴의 제조 방법 |
| JP2010232628A (ja) * | 2009-03-05 | 2010-10-14 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 透明導電膜のパターニング方法及び該方法による透明導電パターン膜 |
-
2012
- 2012-11-19 KR KR1020120130984A patent/KR101465609B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008027636A (ja) * | 2006-07-19 | 2008-02-07 | Sanyo Chem Ind Ltd | 透明導電膜の製造方法 |
| KR100855682B1 (ko) * | 2007-04-16 | 2008-09-03 | 고려대학교 산학협력단 | 태양전지의 실리콘 표면 텍스쳐링 방법 |
| KR20100090628A (ko) * | 2009-02-06 | 2010-08-16 | 주식회사 엘지화학 | 절연된 도전성 패턴의 제조 방법 |
| JP2010232628A (ja) * | 2009-03-05 | 2010-10-14 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 透明導電膜のパターニング方法及び該方法による透明導電パターン膜 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10070515B2 (en) | 2015-08-10 | 2018-09-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Transparent electrode using amorphous alloy and method of manufacturing the same |
| KR20200083290A (ko) | 2018-12-28 | 2020-07-08 | 한양대학교 산학협력단 | 입체 구조 기반의 전극 형성 방법 |
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