KR101601830B1 - Fabrication method for heating substrate and the heating substrate thereby - Google Patents

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박세근
김명수
이진균
정석헌
이다혁
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention provides a manufacturing method of a heating substrate comprising the following steps: (1) forming a perfluorine polymer pattern of the upper side of a substrate; (2) spreading a nanomaterial including a carbon nano tube and an auxiliary material including at least one selected from a group composed of a conductive polymer, a carbon nanoplate, a metal nanowire, a metal particle, a ceramic particle, a graphene, and a grapheme oxide, on the substrate wherein the pattern is formed in the step (1); and (3) removing the perfluorine polymer pattern formed on the substrate of the step (2). When a nanomaterial pattern including the carbon nanotube is manufactured in a lift-off method, the manufacturing method of the heating substrate according to the present invention does not have a problem for a chemical reaction of a solvent used for spreading a nanomaterial such as a photoresist, the carbon nanotube, etc. due to using a perfluorine polymer, and can easily remove the perfluorine polymer pattern. Thus, the performance as the heating substrate is excellent since a pattern including the substrate and the carbon nanotube is not damaged.

Description

발열 기판의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 발열 기판{Fabrication method for heating substrate and the heating substrate thereby}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a manufacturing method of a heating substrate,

본 발명은 발열 기판의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 발열 기판에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a heat generating substrate and a heat generating substrate manufactured thereby.

최근 탄소 나노 튜브, 그래핀 등의 탄소(Carbon) 나노 물질들을 이용한 소자의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 특히, 탄소 물질 중, 탄소 나노 튜브(carbon nanotube, CNT)는 높은 전도도, 우수한 안정성 및 우수한 광투과율을 나타내기 때문에 다양한 응용 분야에 사용되고 있다.
Recently, devices using carbon nanomaterials such as carbon nanotubes and graphenes are being actively developed. Among carbon materials, carbon nanotubes (CNTs) are used for various applications because they exhibit high conductivity, excellent stability and excellent light transmittance.

탄소 나노 튜브 등의 나노 물질을 포함하는 소자의 패터닝은 일반적으로 플라즈마 식각법(plasma etching method)에 의해 수행된다. 예를 들어, A. Behnam, Y. 등은 포토리소그래피에 의해 코팅된 탄소 나노 튜브 필름을 포함하는 기판에 산소(O2) 플라즈마 식각을 통해 마스크되지 않은 패턴을 제거하여 식각된 탄소 나노 튜브 패턴을 형성하였다(J. Vac. Sci. Technol. B, 25, 2007, 348). 그러나, 상기와 같은 식각법은 오염 또는 식각된 탄소 나노 튜브의 언더컷(undercut) 문제가 있다.
Patterning of a device including a nanomaterial such as a carbon nanotube is generally performed by a plasma etching method. For example, A. Behnam, Y. et al. Have shown that removing an unmasked pattern through an oxygen (O 2 ) plasma etch on a substrate comprising a carbon nanotube film coated by photolithography yields an etched carbon nanotube pattern (J. Vac. Sci. Technol. B, 25, 2007, 348). However, the above etching method has a problem of undercut of contaminated or etched carbon nanotubes.

다른 방법으로, 탄소 나노 튜브 필름을 포함하는 소자의 패터닝은 리프트 오프(lift off) 기술을 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, Shi-Woo Rhee 등은 기판에 포토레지스트를 코팅한 후, 광을 조사하여 패턴을 형성하고, 상기 패턴에 탄소 나노 튜브가 분산된 분산액을 도포하고 포토레지스트를 아세톤으로 제거하여 탄소 나노 튜브 패턴을 형성하였다(ACS Appl. Mater. Interfaces, 3, 2011, 43). 그러나, 상기와 같은 리프트 오프 기술에 유기 포토레지스트의 사용은 유기 포토레지스트를 제거하는 아세톤으로 인해 탄소 나노 튜브 층이 화학적으로 손상을 입어 전기적 성능이 감소되는 문제가 있다.
Alternatively, patterning of an element comprising a carbon nanotube film may be performed using a lift off technique. For example, Shi-Woo Rhee et al. Disclosed that a photoresist is coated on a substrate, then a light is irradiated to form a pattern, a dispersion in which carbon nanotubes are dispersed is applied to the pattern, and the photoresist is removed with acetone, (ACS Appl. Mater. Interfaces, 3, 2011, 43). However, the use of the organic photoresist in the lift-off technique has a problem that the carbon nanotube layer is chemically damaged due to acetone, which removes the organic photoresist, thereby reducing the electrical performance.

이와 같이, 반도체 공정에서 흔히 쓰는 리프트-오프(lift-off) 방법은 기판 위에 포토리소그래피 방법으로 포토레지스트(photoresist) 패턴을 먼저 형성한 후, 패턴을 형성하려는 물질을 그 위에 코팅하여 포토레지스트를 제거하는 방법으로, 분산액을 도포하여 패턴을 제조하는 공정에 적용하기에는 다음과 같은 제한적인 사항이 있다. As described above, a lift-off method commonly used in a semiconductor process is a method in which a photoresist pattern is first formed on a substrate by a photolithography method, a material to be patterned is coated thereon, , There are the following limitations in application to a process of applying a dispersion to a pattern manufacturing process.

첫 번째로 유기 기판 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 것이 어려운 문제점이 있으며, 두 번째로 포토레지스트 패턴이 분산액으로 사용하는 특정 용매(예를 들어, IPA, 에탄올 등)에 의해서 제거되는 문제점이 있다. 설령, 포토레지스트 패턴이 제거되지 않더라도, 포토레지스트 패턴의 제거 공정 시 아세톤과 같은 용매에 의해 탄소 나노 튜브 등과 같은 나노 물질이 손상되는 문제점이 있다.
Firstly, it is difficult to form a photoresist pattern on an organic substrate. Secondly, there is a problem that a photoresist pattern is removed by a specific solvent (for example, IPA, ethanol, etc.) used as a dispersion. Even if the photoresist pattern is not removed, there is a problem that nanomaterials such as carbon nanotubes are damaged by a solvent such as acetone during the removal process of the photoresist pattern.

따라서, 리프트-오프 방법으로 분산액에 들어있는 물질을 패턴화할 때에는, 분산액 용매가 유기 기판 위에 형성되어 있는 중합체(polymer) 패턴을 제거시키면 안되며, 패턴화된 중합체를 제거하는 용매가 탄소 나노 튜브 등의 나노 물질과 반응하여 나노 물질이 기판으로부터 박리가 되면 안된다. 또한, 패턴화된 중합체를 제거하는 용매가 유기 기판에 영향을 주지 않아야 된다.
Therefore, when patterning the material contained in the dispersion by the lift-off method, the polymer solvent pattern formed on the organic substrate should not be removed, and the solvent for removing the patterned polymer may be a carbon nanotube The nanomaterial should not be separated from the substrate by reacting with the nanomaterial. In addition, the solvent that removes the patterned polymer should not affect the organic substrate.

한편, 탄소 나노 튜브 등의 나노 물질과 더불어 전도성 고분자를 도포하는 경우에도, 용매를 사용하는 것이 일반적이며, 이러한 용매의 사용으로 인해 포토레지스트를 사용하는 경우 포토레지스트와 화학적 반응으로 인해 문제가 발생할 수 있다.
On the other hand, when a conductive polymer is applied together with a nanomaterial such as a carbon nanotube, a solvent is generally used. When using a photoresist due to the use of such a solvent, problems may occur due to a chemical reaction with the photoresist have.

이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 탄소 나노 튜브 등의 나노 물질 패턴을 형성하여 발열 기판을 제조하는 방법에 대하여 연구하던 중, 기판에 과불소 중합체를 사용하여 중합체 패턴을 형성하며, 상기 형성된 중합체 패턴에 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질 및 전도성 고분자, 탄소 나노 플레이트, 금속 나노 와이어, 금속 입자, 세라믹 입자, 그래핀 및 산화 그래핀 등의 보조 물질을 도포하여 패턴화시켜 발열 기판을 제조하는 방법을 개발하고, 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have studied a method of manufacturing a heat generating substrate by forming a pattern of a nanomaterial such as a carbon nanotube, which can solve the above-described problems. A polymer pattern is formed on a substrate by using a perfluoropolymer, A nanomaterial including a carbon nanotube and an auxiliary material such as a conductive polymer, a carbon nanoplate, a metal nanowire, a metal particle, a ceramic particle, a graphene, and a graphene oxide are applied to the formed polymer pattern, And the present invention has been completed.

본 발명의 목적은 발열 기판의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 발열 기판을 제공하는 데 있다.
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a heating substrate and a heating substrate manufactured thereby.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object,

기판 상부에 과불소 중합체 패턴을 형성하는 단계(단계 1);Forming a perfluoropolymer pattern on the substrate (step 1);

상기 단계 1에서 패턴이 형성된 기판에 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질; 및 전도성 고분자, 탄소 나노 플레이트, 금속 나노 와이어, 금속 입자, 세라믹 입자, 그래핀 및 산화 그래핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 보조 물질;을 도포하는 단계(단계 2);The nanomaterial including the carbon nanotubes on the substrate on which the pattern is formed in the step 1; And an auxiliary material comprising at least one selected from the group consisting of a conductive polymer, a carbon nanoplate, a metal nanowire, a metal particle, a ceramic particle, a graphene and an oxidized graphene;

상기 단계 2의 기판에 형성된 과불소 중합체 패턴을 제거하는 단계(단계 3);를 포함하는 발열 기판의 제조방법을 제공한다.
And removing the perfluoropolymer pattern formed on the substrate of step 2 (step 3).

본 발명에 따른 발열 기판의 제조방법은 리프트-오프 방법으로 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질 패턴을 제조함에 있어서, 과불소 중합체를 사용하기 때문에 포토레지스트와 탄소 나노 튜브 등의 나노 물질을 도포할 때 사용되는 용매의 화학적 반응에 대한 문제가 없으며, 과불소 중합체 패턴을 제거하는 것이 용이한 효과가 있다. 이와 같이, 기판 및 탄소 나노 튜브를 포함하는 패턴에 손상을 가하지 않기 때문에 발열 기판으로서의 성능이 우수한 효과가 있다.
In the method of manufacturing a heating substrate according to the present invention, since a perfluoropolymer is used in manufacturing a nanomaterial pattern including a carbon nanotube by a lift-off method, when a nanomaterial such as a photoresist and a carbon nanotube is coated There is no problem with the chemical reaction of the solvent used, and it is easy to remove the perfluoropolymer pattern. As described above, since the substrate and the pattern including the carbon nanotubes are not damaged, there is an effect of excellent performance as a heating substrate.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 실시예 1의 단계 2 및 실시예 2의 단계 2에서 탄소 나노 튜브 패턴만 형성하고난 후의 기판과 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 발열 기판을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고;
도 3은 본 발명에 따른 실시예 1의 단계 2에서 탄소 나노 튜브 패턴만 형성하고난 후의 기판과 실시예 1에서 제조된 발열 기판을 원자 힘 현미경(AFM)으로 관찰한 사진이고;
도 4는 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 발열 기판의 면저항(sheet resistance)을 측정한 그래프이고;
도 5는 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 발열 기판에 30 V의 전압을 인가하여 분석한 서모그래피 그래프이다.FIGS. 1 and 2 are views showing a state in which only the carbon nanotube pattern is formed in the step 2 of the example 1 and the step 2 of the example 2, and the heating substrate prepared in the example 1 and the example 2 is the scanning electron A photograph taken with a microscope (SEM);
FIG. 3 is a photograph of the substrate after forming only the carbon nanotube pattern in step 2 of Example 1 according to the present invention and the heating substrate prepared in Example 1 by an atomic force microscope (AFM); FIG.
4 is a graph showing sheet resistance of a heating substrate manufactured in Example 1 according to the present invention;
FIG. 5 is a thermogram obtained by applying a voltage of 30 V to the heating substrate manufactured in Example 1 according to the present invention.

본 발명은The present invention

기판 상부에 과불소 중합체 패턴을 형성하는 단계(단계 1);Forming a perfluoropolymer pattern on the substrate (step 1);

상기 단계 1에서 패턴이 형성된 기판에 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질; 및 전도성 고분자, 탄소 나노 플레이트, 금속 나노 와이어, 금속 입자, 세라믹 입자, 그래핀 및 산화 그래핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 보조 물질;을 도포하는 단계(단계 2);The nanomaterial including the carbon nanotubes on the substrate on which the pattern is formed in the step 1; And an auxiliary material comprising at least one selected from the group consisting of a conductive polymer, a carbon nanoplate, a metal nanowire, a metal particle, a ceramic particle, a graphene and an oxidized graphene;

상기 단계 2의 기판에 형성된 과불소 중합체 패턴을 제거하는 단계(단계 3);를 포함하는 발열 기판의 제조방법을 제공한다.
And removing the perfluoropolymer pattern formed on the substrate of step 2 (step 3).

이하, 본 발명에 따른 발열 기판의 제조방법에 대하여 각 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, a manufacturing method of a heating substrate according to the present invention will be described in detail for each step.

먼저, 본 발명에 따른 발열 기판의 제조방법에 있어서, 단계 1은 기판 상부에 과불소 중합체 패턴을 형성하는 단계이다.
First, in the method for manufacturing a heating substrate according to the present invention, step 1 is a step of forming a perfluoropolymer pattern on a substrate.

구체적으로, 상기 단계 1의 과불소 중합체는 폴리(퍼플루오로알킬 메타크릴레이트)(Poly(perfluoroalkyl methacrylate) 또는 폴리(퍼플루오로알킬 아크릴레이트)(Poly(perfluoroalkyl acrylate)를 포함하는 단일 중합체 또는 공중합체를 사용할 수 있다. 이때, 폴리(퍼플루오로알킬 메타크릴레이트)(Poly(perfluoroalkyl methacrylate) 또는 폴리(퍼플루오로알킬 아크릴레이트)(Poly(perfluoroalkyl acrylate)에서 알킬은 C3 내지 C20의 직쇄 또는 측쇄 알킬일 수 있으며, 바람직하게는 C6 내지 C12의 직쇄 또는 측쇄 알킬일 수 있다. 또한, 플루오르기(-F)를 6 개 이상 포함할 수 있다. 나아가, 적정량의 비불소화 단량체를 폴리(퍼플루오로알킬 메타크릴레이트)(Poly(perfluoroalkyl methacrylate)와 공중합하여 고불소화 용제와의 용해성을 확보한 공중합체, 상용화되어 있는 비결정성 고분자 재료인 CYTOP, TEFLOON AF 등일 수 있다. 일례로써, 폴리(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실 메타크릴레이트)(Poly(1H,1H,2H,2H-Perfluorodecyl methacrylate, PFDMA))일 수 있다.
Specifically, the perfluoropolymer of step 1 may be a homopolymer comprising a poly (perfluoroalkyl methacrylate) or a poly (perfluoroalkyl acrylate) (poly (perfluoroalkyl acrylate) (Perfluoroalkyl methacrylate) or poly (perfluoroalkyl acrylate) (poly (perfluoroalkyl acrylate)) is preferably a straight chain of C 3 to C 20 Or branched alkyl, preferably C 6 to C 12 straight chain or branched chain alkyl. Further, it may contain at least 6 fluorine groups (-F). Further, when a suitable amount of non-fluorinated monomer is poly (Perfluoroalkyl methacrylate) to ensure solubility with a fluorinated solvent, a commercially available amorphous polymeric material such as CYTOP, (1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl methacrylate (PFDMA)), poly (1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl methacrylate).

또한, 상기 단계 1의 기판은 과불소 중합체와의 접착력이 우수한 기판이면 제한되지 않고 사용할 수 있으나, 일례로써 실리콘 기판, 유리 기판, 폴리 메틸 메타크릴레이트(Poly methyl methacrylate, PMMA) 기판, 폴리 비닐 피롤리돈(Poly vinyl pirrolidone, PVP) 기판, 폴리스타이렌(Polystyrene, PS) 기판, 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 기판, 폴리에테르술폰(Polyethersulfone, PES) 기판, 고리형 올레핀 고분자(Cyclic olefin copolymer, COC) 기판, TAC(Triacetylcellulose) 기판, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol) 기판, 폴리이미드(Polyimide, PI) 기판, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET) 기판 및 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN) 기판 등을 사용할 수 있다.
The substrate of step 1 may be a substrate having excellent adhesion to the perfluoropolymer. However, examples of the substrate include a silicon substrate, a glass substrate, a poly methyl methacrylate (PMMA) substrate, A polyvinyl pyrrolidone (PVP) substrate, a polystyrene (PS) substrate, a polycarbonate (PC) substrate, a polyethersulfone (PES) substrate, a cyclic olefin copolymer , A TAC (triacetylcellulose) substrate, a polyvinyl alcohol substrate, a polyimide (PI) substrate, a polyethylene terephthalate (PET) substrate, and a polyethylene naphthalate (PEN) substrate.

나아가, 상기 단계 1에서 패턴을 형성하는 방법은 미세 인쇄 접촉 기술, 포토리소그래피법, 임프린트법, 잉크젯 프린팅 및 디스펜싱 등 다양한 방법을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
In addition, the method of forming the pattern in the step 1 may use various methods such as a micro-printing contact technique, a photolithography method, an imprint method, an ink-jet printing and a dispensing method, but is not limited thereto.

이때, 상기 단계 1에서 패턴을 형성하는 방법은, 일례로써At this time, the method of forming the pattern in the step 1 is, for example,

볼록부와 오목부가 형성된 고분자 몰드를 준비하는 단계(단계 a);Preparing a polymer mold having convex portions and concave portions (step a);

과불소 중합체를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계(단계 b);Preparing a polymer solution comprising a perfluoropolymer (step b);

상기 단계 a에서 준비된 고분자 몰드에 상기 단계 b에서 준비된 고분자 용액을 도포하여 고분자 몰드의 볼록부 표면에 고분자 층을 형성하는 단계(단계 c); 및(C) forming a polymer layer on the surface of the convex portion of the polymer mold by applying the polymer solution prepared in the step (b) to the polymer mold prepared in the step (a); And

상기 단계 c에서 고분자 층이 형성된 고분자 몰드를 기판에 접촉시켜 고분자 몰드의 볼록부 표면에 형성된 고분자 층을 전사하는 단계(단계 d);를 포함하는 방법을 사용할 수 있다.
And a step (d) of transferring the polymer layer formed on the surface of the convex portion of the polymer mold by bringing the polymer mold having the polymer layer formed thereon into contact with the substrate in the step (c).

먼저, 상기 단계 a는 볼록부와 오목부가 형성된 고분자 몰드를 준비하는 단계이다. First, step (a) is a step of preparing a polymer mold having a convex portion and a concave portion.

구체적으로, 상기 단계 a는 원하는 패턴을 형성하기 위하여 볼록부와 오목부가 형성된 고분자 몰드를 준비하는 단계이다. 이때, 고분자 몰드는 주형(Template)을 사용하여 준비할 수 있으며, 상기 주형(Template)의 볼록부 및 오목부의 간격, 폭, 깊이 등을 조절하여 원하는 패턴을 가지는 고분자 몰드를 준비할 수 있다.
Specifically, step (a) is a step of preparing a polymer mold having convex portions and concave portions to form a desired pattern. At this time, the polymer mold can be prepared using a template, and a polymer mold having a desired pattern can be prepared by controlling the interval, width, depth, etc. of the convex portion and the concave portion of the template.

또한, 상기 단계 a의 고분자 몰드의 준비는 예를 들어, 패턴이 형성된 주형인 마스터(Master)에 고분자를 도포하여 형성할 수 있다. 이때, 형성되는 고분자 몰드의 패턴은 0.5 내지 50 ㎛의 간격으로 0.1 내지 20 ㎛의 두께의 선이 균일하게 형성될 수 있으며, 상기 선은 0.1 내지 10 ㎛의 높이를 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 주형인 마스터의 패턴에 따라 다양한 패턴을 가지는 고분자 몰드를 준비하여 사용할 수 있다.
In addition, the preparation of the polymer mold in the step a) can be performed, for example, by applying a polymer to a master which is a patterned mold. At this time, the pattern of the polymer mold to be formed may be uniformly formed with a line having a thickness of 0.1 to 20 탆 at intervals of 0.5 to 50 탆, and the line may have a height of 0.1 to 10 탆, A polymer mold having various patterns can be prepared and used according to a pattern of a master which is a mold.

나아가, 상기 단계 a의 고분자 몰드는 하드-폴리디메틸실록세인(h-PDMS) 몰드 또는 소프트-폴리디메틸실록세인(s-PDMS) 몰드일 수 있으며, 바람직하게는 하드-폴리디메틸실록세인 몰드일 수 있다.
Further, the polymer mold of step a) may be a hard-polydimethylsiloxane (h-PDMS) mold or a soft-polydimethylsiloxane (s-PDMS) mold, preferably a hard-polydimethylsiloxane mold have.

다음으로, 상기 단계 b는 과불소 중합체를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계이다.Next, step (b) is a step of preparing a polymer solution containing a perfluoropolymer.

구체적으로, 상기 단계 b는 과불소 중합체를 용매에 녹여 상기 단계 a에서 준비된 몰드에 고분자 층을 형성하기 위하여 고분자 용액을 준비하는 단계이다.
Specifically, step (b) is a step of preparing a polymer solution to form a polymer layer on the mold prepared in step (a) by dissolving the perfluoropolymer in a solvent.

이때, 상기 단계 b의 고분자 용액은 플루오르계 용매를 포함할 수 있으며, 상기 플루오르계 용매는 하이드로플루오로에테르(Hydrofluoroether, HFE), 하이드로플루오로카본(Hydrofluorocarbon), 퍼플루오로카본(Perfluorocarbon) 및 고불소화 방향족 용매(Highly fluorinated aromatic solvent)를 사용할 수 있으나, 과불소 중합체를 용해시킬 수 있는 용매이면 이에 제한되지 않고 사용할 수 있다.
In this case, the polymer solution in step b may include a fluorine-based solvent, and the fluorine-based solvent may be at least one selected from the group consisting of hydrofluoroether (HFE), hydrofluorocarbon, perfluorocarbon, Highly fluorinated aromatic solvent may be used, but any solvent capable of dissolving the perfluoropolymer can be used without limitation.

또한, 상기 단계 b의 과불소 중합체의 함량은 전체 고분자 용액에 대하여 1 내지 50 중량%인 것이 바람직하다. 만약, 상기 단계 b에서 과불소 중합체의 함량이 전체 고분자 용액에 대하여 1 중량% 미만일 경우에는 상기 고분자 용액을 고분자 몰드에 도포하여 고분자 층을 형성할 때, 고분자 몰드 볼록부 표면에 고르게 형성하기 어려우며, 수 nm의 두께로 형성되기 때문에 형성되는 패턴을 마스크로 사용하기 어려운 문제가 있으며, 50 중량%를 초과하는 경우에도 과량의 고분자 함량으로 인하여 고르게 도포하기 어려운 문제가 있다.
The content of the perfluoropolymer in the step (b) is preferably 1 to 50% by weight based on the whole polymer solution. If the content of the perfluoropolymer in the step (b) is less than 1% by weight based on the total polymer solution, it is difficult to uniformly form the surface of the polymer mold convex portion when the polymer solution is applied to the polymer mold to form the polymer layer, There is a problem that it is difficult to use the formed pattern as a mask, and even if it exceeds 50% by weight, there is a problem that it is difficult to apply evenly due to an excessive amount of the polymer.

다음으로, 상기 단계 c는 상기 단계 a에서 준비된 고분자 몰드에 상기 단계 b에서 준비된 고분자 용액을 도포하여 고분자 몰드의 볼록부 표면에 고분자 층을 형성하는 단계이다.Next, the step c is a step of applying the polymer solution prepared in the step b to the polymer mold prepared in the step a to form a polymer layer on the surface of the convex portion of the polymer mold.

미세 접촉 인쇄 기술은 각각의 물질들(고분자 몰드, 패턴을 형성할 고분자 및 기판) 사이의 접착력(adhesion force)의 차이에 의해 수행되는 것으로, 몰드(mold)와 고분자 사이의 접착력과 고분자와 기판(substrate) 사이의 접착력의 차이가 큰 경우에 전사를 수행할 수 있다. 상기 접착력은 각각의 물질들의 표면 에너지와 관련이 있으며, 이러한 표면 에너지를 변화시키기 위하여 일례로써, 몰드에 산소 플라즈마 처리를 하거나, 특정 화학 용액을 코팅하기도 한다. 그러나, 유기 기판이 필요한 소자의 경우, 이러한 표면 처리가 유기 기판에 영향을 주어 소자의 특성 저하를 발생시킬 수 있는 문제가 있다.The fine contact printing technique is performed by a difference in the adhesion force between the respective materials (the polymer mold, the polymer to form the pattern and the substrate), and the adhesion between the mold and the polymer, transferring can be performed when the difference in adhesion between the substrate and the substrate is large. The adhesion is related to the surface energy of each of the materials. In order to change the surface energy, for example, the mold may be subjected to an oxygen plasma treatment or a specific chemical solution. However, in the case of an element requiring an organic substrate, such a surface treatment affects the organic substrate, which may cause degradation of the characteristics of the element.

상기 방법은 별도의 표면 처리 없이 패턴을 형성할 수 있으며, 이를 위해 상기 단계 c에서는 상기 단계 a에서 준비된 고분자 몰드와 접착력이 약한 과불소 중합체를 사용하여 고분자 몰드의 볼록부 표면에 고분자 층을 형성한다.
In this method, a polymer layer is formed on the surface of the convex portion of the polymer mold using a perfluoropolymer having a weak adhesive force with the polymer mold prepared in the step (a) .

구체적으로, 상기 단계 c에서 도포하는 방법은 균일하게 고분자 층을 형성할 수 있는 방법이면 제한되지 않고 사용할 수 있으나, 스핀 코팅(Spin coating)을 사용하여 수행할 수 있다. 이때, 상기 스핀 코팅은 500 내지 3,000 rpm으로 10 내지 120 초 동안 수행할 수 있다.
Specifically, the method of coating in step c may be performed using any method that can uniformly form a polymer layer, but may be performed using spin coating. The spin coating may be performed at 500 to 3,000 rpm for 10 to 120 seconds.

다음으로, 상기 단계 d는 상기 단계 c에서 고분자 층이 형성된 고분자 몰드를 기판에 접촉시켜 고분자 몰드의 볼록부 표면에 형성된 고분자 층을 전사하는 단계이다.Next, step d is a step of transferring the polymer layer formed on the convex portion surface of the polymer mold by bringing the polymer mold having the polymer layer formed thereon into contact with the substrate in the step c.

상기 단계 d에서는 미세 접촉 인쇄 기술을 사용하여 과불소 중합체로 이루어진 고분자 층이 형성된 고분자 몰드를 기판에 접촉시켜 고분자 몰드 볼록부 표면에 형성된 고분자 층을 기판에 전사시킴으로써 패턴을 형성한다.
In the step d, a polymer mold having a polymer layer formed of a perfluoropolymer is formed on a substrate by using a micro-contact printing technique, and a polymer layer formed on the surface of the polymer mold convex portion is transferred to a substrate to form a pattern.

구체적으로, 상기 단계 d의 기판은 과불소 중합체와의 접착력이 우수한 기판이면 제한되지 않고 사용할 수 있으나, 일례로써 실리콘 기판, 유리 기판, 폴리 메틸 메타크릴레이트(Poly methyl methacrylate, PMMA) 기판, 폴리 비닐 피롤리돈(Poly vinyl pirrolidone, PVP) 기판, 폴리스타이렌(Polystyrene, PS) 기판, 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 기판, 폴리에테르술폰(Polyethersulfone, PES) 기판, 고리형 올레핀 고분자(Cyclic olefin copolymer, COC) 기판, TAC(Triacetylcellulose) 기판, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol) 기판, 폴리이미드(Polyimide, PI) 기판, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET) 기판 및 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN) 기판 등을 사용할 수 있다.
For example, the substrate of step d may be a silicon substrate, a glass substrate, a poly methyl methacrylate (PMMA) substrate, a polyvinyl Polycarbonate (PC) substrate, polyethersulfone (PES) substrate, cyclic olefin copolymer (COC) substrate, polyvinyl pyrrolidone (PVP) substrate, polystyrene Substrate, a TAC (triacetylcellulose) substrate, a polyvinyl alcohol substrate, a polyimide (PI) substrate, a polyethylene terephthalate (PET) substrate, and a polyethylene naphthalate (PEN) .

이때, 상기 단계 d에서 고분자 층의 전사는 고분자 몰드와 고분자 층 사이의 접착력과 고분자 층과 기판 사이의 접착력 차이로 인하여 수행될 수 있으며, 접착력 차이가 큰 경우에 전사가 수행되어 상기 기판에 패턴이 형성된다.
At this time, the transfer of the polymer layer in the step d may be performed due to the adhesive force between the polymer mold and the polymer layer and the adhesive force between the polymer layer and the substrate. When the difference in adhesion is large, transfer is performed, .

또한, 상기 단계 d에서 전사되어 형성된 고분자 패턴의 두께는 50 nm 내지 10 ㎛일 수 있으며, 100 nm 내지 1 ㎛일 수 있다. 상기 단계 d에서 전사되어 형성된 패턴은 고분자 몰드 볼록부 표면에 도포된 고분자 층의 두께와 동일하며, 약 50 내지 10 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
In addition, the thickness of the polymer pattern transferred and formed in step d may be 50 nm to 10 탆, and may be 100 nm to 1 탆. The pattern transferred and formed in step d is the same as the thickness of the polymer layer applied on the surface of the convex portion of the polymer mold, and may have a thickness of about 50 to 10 탆.

다음으로, 본 발명에 따른 발열 기판의 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1에서 패턴이 형성된 기판에 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질; 및 전도성 고분자, 탄소 나노 플레이트, 금속 나노 와이어, 금속 입자, 세라믹 입자, 그래핀 및 산화 그래핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 보조 물질;을 도포하는 단계이다.Next, in the method of manufacturing a heating substrate according to the present invention, step 2 is a step of forming a nanomaterial including a carbon nanotube on a substrate on which a pattern is formed in step 1; And an auxiliary material comprising at least one selected from the group consisting of a conductive polymer, a carbon nanoplate, a metal nanowire, metal particles, ceramic particles, graphene and graphene oxide.

상기 단계 2에서는 상기 단계 1에서 형성된 과불소 중합체 패턴이 형성된 기판에 탄소 나노 튜브를 포함하는 전도성 고분자, 탄소 나노 플레이트, 금속 나노 와이어, 금속 입자, 세라믹 입자, 그래핀 및 산화 그래핀 등의 보조 물질을 도포한다. In the step 2, an auxiliary material such as a conductive polymer including carbon nanotubes, a carbon nano plate, a metal nanowire, metal particles, ceramic particles, graphene, and graphene oxide is formed on the substrate having the perfluoropolymer pattern formed in the step 1, .

이때, 상기 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질 및 보조 물질을 동시에 도포할 수도 있고, 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질을 먼저 도포하고, 이후에 보조 물질을 도포할 수도 있다. 이와 같이, 상기 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질 및 전도성 고분자를 과불소 중합체 패턴이 형성되어 있지 않은 부분에 도포한다.
At this time, the nanomaterial including the carbon nanotubes and the auxiliary material may be coated at the same time, or the nanomaterial including the carbon nanotubes may be coated first, and then the auxiliary material may be coated. Thus, the nanomaterial including the carbon nanotubes and the conductive polymer are applied to a portion where the perfluoropolymer pattern is not formed.

구체적으로, 상기 단계 2의 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질은 탄소 나노 튜브를 단독으로 사용하거나, 탄소 나노 튜브와 함께 금속 나노 와이어, 산화물 나노 와이어, 그래핀, 금속 나노 입자 및 산화물 나노 입자 등을 포함하는 물질일 수 있다. Specifically, the nanomaterial including the carbon nanotubes in the step 2 may be prepared by using the carbon nanotubes alone, or by using metal nanowires, oxide nanowires, graphenes, metal nanoparticles, and oxide nanoparticles together with carbon nanotubes Or < / RTI >

또한, 상기 단계 2의 전도성 고분자는 폴리에틸렌디옥시티오펜:폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS), 폴리티오펜(Polythiophene), 폴리파라페닐렌(Polyparaphenylene), 폴리아닐린(Polyaniline) 및 폴리셀레노펜(Polyselenophene) 등일 수 있다. 상기 전도성 고분자는 탄소 나노 튜브 네트워크 간의 접촉을 도와주는 접합 재료로 사용될 수 있다.In addition, the conductive polymer of step 2 may be selected from the group consisting of polyethylene dioxythiophene: polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS), polythiophene, polyparaphenylene, polyaniline and polyselenophene . The conductive polymer may be used as a bonding material to facilitate contact between carbon nanotube networks.

나아가, 상기 단계 2의 보조 물질은 전도성 고분자 외에도 탄소 나노 플레이트, 금속 나노 와이어, 금속 입자, 세라믹 입자, 그래핀 및 산화 그래핀 등일 수 있다.
Further, the auxiliary material in step 2 may be carbon nanoparticles, metal nanowires, metal particles, ceramic particles, graphene, and oxidized graphene in addition to the conductive polymer.

나아가, 상기 단계 2의 도포는 스핀 코팅 등의 방법을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 상기 단계 2의 도포를 위해 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질 및 전도성 고분자를 포함하는 분산액을 제조할 수 있다. 이때, 상기 분산액은 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질을 분산시킬 수 있는 용매이면 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 예를 들어 알콜류 용매를 사용할 수 있다. 구체적인 일례로써, 아이소프로필알콜(IPA), 에탄올 등을 사용할 수 있다. 상기에서 분산액에 사용되는 용매는 과불소 중합체 패턴을 용해시키지 않는 용매를 사용하는 것이 바람직하다.Further, the coating of step 2 may be performed by spin coating or the like, but the present invention is not limited thereto. For the application of step 2, a dispersion containing a nanomaterial including a carbon nanotube and a conductive polymer may be prepared . At this time, the dispersion is not limited as long as it is a solvent capable of dispersing the nanomaterial including carbon nanotubes. For example, an alcohol solvent may be used. As a specific example, isopropyl alcohol (IPA), ethanol and the like can be used. As the solvent used in the dispersion, it is preferable to use a solvent which does not dissolve the perfluoropolymer pattern.

구체적인 일례로써, 상기 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질과 전도성 고분자 등의 보조 물질의 도포는 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질과 보조 물질을 모두 포함하는 분산액을 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질이 분산되어 있는 분산액을 도포하고난 후, 보조 물질을 도포하는 방법을 통해 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질/보조 물질의 순서로 적층될 수 있으며, 상기 보조 물질을 도포하고난 후, 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질이 분산되어 있는 분산액을 도포하는 방법을 통해 보조 물질/탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질의 순서로 적층될 수 있다.
As a concrete example, the application of the nanomaterial including the carbon nanotube and the auxiliary substance such as the conductive polymer may be performed by dispersing a dispersion containing both the nanomaterial including the carbon nanotubes and the auxiliary substance into a dispersion of the nanomaterial including the carbon nanotubes The nanomaterial / auxiliary material containing carbon nanotubes may be laminated in this order by applying the dispersion, and then applying the auxiliary material. After the application of the auxiliary material, carbon nanotubes The nanomaterial including the auxiliary substance / carbon nanotube may be laminated in this order by applying a dispersion in which the nanomaterial is dispersed.

또한, 상기 단계 2를 반복하여 수행함으로써, 상기 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질을 도포하고난 후, 전도성 고분자, 탄소 나노 플레이트, 금속 나노 와이어, 금속 입자, 세라믹 입자, 그래핀 및 산화 그래핀 등의 보조 물질을 도포하고, 보조 물질 층 상부에 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질을 도포하고, 상기 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질 층 상부에 보조 물질을 도포하여, 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질/보조 물질/탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질/보조 물질의 순서로 적층될 수 있다.
In addition, by repeating the above step 2, the nanomaterial including the carbon nanotubes is coated, and then a conductive polymer, a carbon nanoplate, a metal nanowire, a metal particle, a ceramic particle, a graphene, The auxiliary material is coated on the surface of the nanomaterial layer including the carbon nanotubes, the nanomaterial including the carbon nanotubes is coated on the auxiliary material layer, the auxiliary material is coated on the nanomaterial layer including the carbon nanotubes, / Nanomaterials / auxiliary materials / nanomaterials / carbon nanotubes.

나아가, 상기 단계 2에서 보조 물질을 도포한 후, UV 처리 또는 열 처리와 같은 후처리를 진행할 수 있다.
Further, after the auxiliary material is applied in the step 2, a post-treatment such as UV treatment or heat treatment can be performed.

다음으로, 본 발명에 따른 발열 기판의 제조방법에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2의 기판에 형성된 과불소 중합체 패턴을 제거하는 단계이다.Next, in the method of manufacturing a heating substrate according to the present invention, step 3 is a step of removing a perfluoropolymer pattern formed on the substrate of step 2 above.

종래에 리프트-오프 방법으로 탄소 나노 튜브 등 나노 물질의 패턴을 형성하기 위해서는 아세톤과 같은 용매를 사용하여 포토레지스트를 제거하게 되는데, 아세톤과 같은 용매는 나노 물질을 박리시키는 문제가 있었다.Conventionally, in order to form a pattern of a nanomaterial such as carbon nanotubes by a lift-off method, a photoresist is removed using a solvent such as acetone. However, a solvent such as acetone has a problem of peeling the nanomaterial.

이에, 본 발명에서는 과불소 중합체 패턴을 통해 나노 물질 패턴을 박리시키지 않는 용매를 사용하여 과불소 중합체 패턴을 제거함으로써 나노 물질 패턴을 형성한다. 이에, 우수한 나노 물질 패턴을 형성할 수 있다.
Accordingly, in the present invention, a nanomaterial pattern is formed by removing the perfluoropolymer pattern using a solvent that does not peel the nanomaterial pattern through the perfluoropolymer pattern. Thus, an excellent nanomaterial pattern can be formed.

구체적으로, 상기 단계 3에서 과불소 중합체 패턴의 제거는 용매를 사용하여 제거할 수 있으며, 상기 용매는 플루오르계 용매를 사용할 수 있으며, 상기 플루오르계 용매는 하이드로플루오로에테르(Hydrofluoroether, HFE), 하이드로플루오로카본(Hydrofluorocarbon), 퍼플루오로카본(Perfluorocarbon) 및 고불소화 방향족 용매(Highly fluorinated aromatic solvent)를 사용할 수 있으나, 과불소 중합체를 용해시킬 수 있는 용매이면 이에 제한되지 않고 사용할 수 있다.
Specifically, in step 3, the removal of the perfluoropolymer pattern may be performed using a solvent, and the solvent may be a fluorinated solvent. The fluorinated solvent may include hydrofluoroether (HFE), hydrofluoroether Hydrofluorocarbon, perfluorocarbon, and highly fluorinated aromatic solvent may be used, but any solvent capable of dissolving the perfluoropolymer can be used without limitation.

또한, 상기 단계 3을 수행하고 난 후, 상기 기판에 봉지층을 형성하는 단계(단계 4);를 더 포함할 수 있다. 발열 기판에 봉지층을 형성함으로써 안전성을 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 봉지층은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 물질을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
Further, the method may further include a step (step 4) of forming an encapsulating layer on the substrate after the step 3 is performed. By forming the sealing layer on the heat generating substrate, the safety can be improved. At this time, the sealing layer may be made of materials such as polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethylene naphthalate (PEN), and polyethylene terephthalate (PET).

본 발명에 따른 발열 기판의 제조방법은 리프트-오프 방법으로 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질 패턴을 제조함에 있어서, 과불소 중합체를 사용하기 때문에 포토레지스트와 탄소 나노 튜브 등의 나노 물질을 도포할 때 사용되는 용매의 화학적 반응에 대한 문제가 없으며, 과불소 중합체 패턴을 제거하는 용매로 사용되는 물질은 탄소 나노 튜브에 손상을 가하지 않기 때문에 중합체 패턴의 제거가 용이하다. In the method of manufacturing a heating substrate according to the present invention, since a perfluoropolymer is used in manufacturing a nanomaterial pattern including a carbon nanotube by a lift-off method, when a nanomaterial such as a photoresist and a carbon nanotube is coated There is no problem with the chemical reaction of the solvent used, and the material used as a solvent to remove the perfluoropolymer pattern does not damage the carbon nanotubes, so that the removal of the polymer pattern is easy.

또한, 상기와 같이, 기판 및 탄소 나노 튜브를 포함하는 패턴에 손상을 가하지 않기 때문에 발열 기판으로서의 성능이 우수한 효과가 있다.
In addition, as described above, since the substrate and the pattern including the carbon nanotubes are not damaged, there is an effect of excellent performance as a heating substrate.

이하, 하기 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples and experimental examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 발명의 범위가 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
It should be noted, however, that the following examples and experimental examples are illustrative of the present invention, but the scope of the invention is not limited by the examples and the experimental examples.

<실시예 1> 발열 기판의 제조 1&Lt; Example 1 > Production of heat generating substrate 1

단계 1: 실리콘 기판 위에 포토레지스터 마스터(Photoresist, AZ 7220)를 형성하고 폴리디메틸실록세인(Poly(dimethylsiloxane, PDMS)을 스핀 코팅 후, 120 ℃의 온도에서 경화하여 고분자 몰드(Mold)를 제조하였다. Step 1: A photoresist master (Photoresist, AZ 7220) was formed on a silicon substrate, and polydimethylsiloxane (PDMS) was spin-coated and cured at a temperature of 120 ° C to prepare a polymer mold.

이때, 상기 고분자 몰드의 패턴은 15 ㎛의 폭을 가지고, 볼록부와 오목부의 높이 차는 1.6 ㎛이다.At this time, the pattern of the polymer mold has a width of 15 mu m, and the height difference between the convex portion and the concave portion is 1.6 mu m.

이후, 하이드로플루오로에테르(Hydrofluoroether)에 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실 메타크릴레이트(1H,1H,2H,2H-perfluorodecyl methacrylate, FDMA)를 용해시켜 상기 고분자의 함량이 전체 용액에 대하여 11 중량%인 혼합 용액을 제조하였다. Then, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl methacrylate (FDMA) was dissolved in the hydrofluoroether to obtain the polymer solution By weight to 11% by weight.

상기에서 제조된 고분자 몰드 위에 상기 혼합 용액을 도포하고 1,000 rpm으로 30 초 동안 스핀 코팅하여 폴리(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실 메타크릴레이트)(Poly(1H,1H,2H,2H-perfluorodecyl methacrylate), PFDMA)를 형성시킨다. 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl methacrylate) (Poly (1H, 1H, 2H, 2H, 2H), and the mixture solution was applied on the polymer mold prepared above and spin-coated at 1,000 rpm for 30 seconds -perfluorodecyl methacrylate), PFDMA).

이후, 상기에서 폴리(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실 메타크릴레이트)가 형성된 고분자 몰드의 볼록부를 폴리에틸렌 나프탈레이트 기판(PEN substrate, Q65HA-125, Teijin Dupont Films) 위에 접촉시켜 폴리(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실 메타크릴레이트) 15 ㎛의 폭을 갖는 과불소 중합체 패턴을 제조하였다.
Then, the convex portion of the polymer mold having the poly (1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl methacrylate) formed thereon was brought into contact with the polyethylene naphthalate substrate (PEN substrate, Q65HA-125, Teijin Dupont Films) 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl methacrylate) A perfluoropolymer pattern having a width of 15 mu m was prepared.

단계 2: 아이소프로필알콜(IPA) 용매에 탄소 나노 튜브를 전체 용액에 대하여 0.3 중량% 첨가하여 분산시킨 분산액 2.5 mL를 상기 단계 1에서 준비된 과불소 중합체 패턴에 스프레이 코팅하여 탄소 나노 튜브 패턴을 형성하였다.Step 2: 2.5 mL of a dispersion prepared by adding 0.3 wt% of carbon nanotubes to an isopropyl alcohol (IPA) solvent and dispersing the same was spray coated on the perfluoropolymer pattern prepared in step 1 to form a carbon nanotube pattern .

그 후, 아이소프로필알콜(IPA) 용매에 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜:폴리스타이렌 설포네이트)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene sulfonate, PEDOT:PSS)를 전체 용액에 대하여 0.65 중량% 첨가하여 분산시킨 전도성 고분자 분산액 2.0 mL를 상기 탄소 나노 튜브가 도포된 기판 상부에 도포하여 PEDOT:PSS 층을 형성하였다.
Thereafter, poly (3,4-ethylenedioxythiophene): polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS) was added to the isopropyl alcohol (IPA) solvent in an amount of 0.65 wt% % Was dispersed in 2.0 mL of the conductive polymer dispersion to form a PEDOT: PSS layer on the substrate coated with the carbon nanotubes.

단계 3: 상기 단계 2에서 탄소 나노 튜브 및 PEDOT:PSS가 형성된 기판의 과불소 중합체 패턴을 플루오르계 용매인 하이드로플루오로이써(hydrofluoroether, HFE 7300, 3M) 용매로 제거하여 15 ㎛의 폭을 갖는 탄소 나노 튜브/PEDOT:PSS 패턴을 포함하는 발열 기판을 제조하였다.
Step 3: In step 2, the perfluoropolymer pattern of the substrate on which the carbon nanotubes and the PEDOT: PSS are formed is removed with a fluoro solvent (hydrofluoroether, HFE 7300, 3M) to obtain carbon having a width of 15 μm Nanotube / PEDOT: PSS pattern was prepared.

<실시예 2> 발열 기판의 제조 2&Lt; Example 2 > Production of a heating substrate 2

단계 1: 실리콘 기판 위에 포토레지스터 마스터(Photoresist, AZ 7220)를 형성하고 폴리디메틸실록세인(Poly(dimethylsiloxane, PDMS)을 스핀 코팅 후, 120 ℃의 온도에서 경화하여 고분자 몰드(Mold)를 제조하였다. Step 1: A photoresist master (Photoresist, AZ 7220) was formed on a silicon substrate, and polydimethylsiloxane (PDMS) was spin-coated and cured at a temperature of 120 ° C to prepare a polymer mold.

이때, 상기 고분자 몰드의 패턴은 10 ㎛의 폭을 가지고, 볼록부와 오목부의 높이 차는 1.6 ㎛이다.At this time, the pattern of the polymer mold has a width of 10 mu m, and the height difference between the convex portion and the concave portion is 1.6 mu m.

이후, 하이드로플루오로에테르(Hydrofluoroether)에 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실 메타크릴레이트(1H,1H,2H,2H-perfluorodecyl methacrylate, FDMA)를 용해시켜 상기 고분자의 함량이 전체 용액에 대하여 11 중량%인 혼합 용액을 제조하였다. Then, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl methacrylate (FDMA) was dissolved in the hydrofluoroether to obtain the polymer solution By weight to 11% by weight.

상기에서 제조된 고분자 몰드 위에 상기 혼합 용액을 도포하고 1,000 rpm으로 30 초 동안 스핀 코팅하여 폴리(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실 메타크릴레이트)(Poly(1H,1H,2H,2H-perfluorodecyl methacrylate), PFDMA)를 형성시킨다. 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl methacrylate) (Poly (1H, 1H, 2H, 2H, 2H), and the mixture solution was applied on the polymer mold prepared above and spin-coated at 1,000 rpm for 30 seconds -perfluorodecyl methacrylate), PFDMA).

이후, 상기에서 폴리(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실 메타크릴레이트)가 형성된 고분자 몰드의 볼록부를 폴리에틸렌 나프탈레이트 기판(PEN substrate, Q65HA-125, Teijin Dupont Films) 위에 접촉시켜 폴리(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실 메타크릴레이트) 10 ㎛의 폭을 갖는 과불소 중합체 패턴을 제조하였다.
Then, the convex portion of the polymer mold having the poly (1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl methacrylate) formed thereon was brought into contact with the polyethylene naphthalate substrate (PEN substrate, Q65HA-125, Teijin Dupont Films) 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl methacrylate) A perfluoropolymer pattern having a width of 10 mu m was prepared.

단계 2: 아이소프로필알콜(IPA) 용매에 탄소 나노 튜브를 전체 용액에 대하여 0.3 중량% 첨가하여 분산시킨 분산액 2.0 mL를 상기 단계 1에서 준비된 과불소 중합체 패턴에 스프레이 코팅하여 탄소 나노 튜브 패턴을 형성하였다.Step 2: 2.0 mL of a dispersed solution prepared by adding 0.3 wt% of carbon nanotubes to an isopropyl alcohol (IPA) solvent to the total solution was spray coated on the perfluoropolymer pattern prepared in step 1 to form a carbon nanotube pattern .

그 후, 아이소프로필알콜(IPA) 용매에 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜:폴리스타이렌 설포네이트)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene sulfonate, PEDOT:PSS)를 전체 용액에 대하여 0.65 중량% 첨가하여 분산시킨 전도성 고분자 분산액 2.0 mL를 상기 탄소 나노 튜브가 도포된 기판 상부에 도포하여 PEDOT:PSS 층을 형성하였다.
Thereafter, poly (3,4-ethylenedioxythiophene): polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS) was added to the isopropyl alcohol (IPA) solvent in an amount of 0.65 wt% % Was dispersed in 2.0 mL of the conductive polymer dispersion to form a PEDOT: PSS layer on the substrate coated with the carbon nanotubes.

단계 3: 상기 단계 2에서 탄소 나노 튜브 및 PEDOT:PSS가 형성된 기판의 과불소 중합체 패턴을 플루오르계 용매인 HFE 7300 용매로 제거하여 10 ㎛의 폭을 갖는 탄소 나노 튜브/PEDOT:PSS 패턴을 포함하는 발열 기판을 제조하였다.
Step 3: In step 2, the perfluoropolymer pattern of the substrate on which the carbon nanotubes and the PEDOT: PSS are formed is removed with a solvent of HFE 7300 as a fluorine solvent to form a carbon nanotube / PEDOT: PSS pattern having a width of 10 μm A heating substrate was produced.

<실험예 1> 주사 전자 현미경(SEM) 분석<Experimental Example 1> Scanning Electron Microscope (SEM) Analysis

본 발명에 따른 발열 기판의 표면 형상을 관찰하기 위하여, 상기 실시예 1의 단계 2 및 실시예 2의 단계 2에서 탄소 나노 튜브 패턴만 형성하고난 후의 기판과 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 발열 기판을 주사 전자 현미경(Scanning electron microscope, SEM)으로 관찰하였으며, 그 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었다.
In order to observe the surface shape of the heating substrate according to the present invention, the substrate after forming only the carbon nanotube pattern in the step 2 of Example 1 and the step 2 of Example 2 and the substrate prepared in Example 1 and Example 2 The heating substrate was observed with a scanning electron microscope (SEM), and the results are shown in Figs. 1 and 2. Fig.

도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 발열 기판의 제조방법으로 실시예 1의 단계 2에서 탄소 나노 튜브 패턴만 형성하고난 후의 기판의 표면 형상을 살펴보면, 탄소 나노 튜브 패턴이 균일하게 형성된 것을 확인할 수 있으며, 도 1(b)를 살펴보면 탄소 나노 튜브 패턴의 두께가 과불소 중합체 패턴의 두께와 유사한 것을 알 수 있었다. 도 1(c)에 나타낸 바와 같이, 10 ㎛의 폭의 패턴으로 형성된 실시예 2 또한 탄소 나노 튜브 패턴이 균일하게 형성된 것을 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 1 (a), in the method of manufacturing a heating substrate according to the present invention, when the carbon nanotube pattern is formed only in step 2 of the first embodiment, 1 (b), it can be seen that the thickness of the carbon nanotube pattern is similar to that of the perfluoropolymer pattern. As shown in Fig. 1 (c), it was confirmed that the carbon nanotube pattern was uniformly formed in Example 2 formed in a pattern with a width of 10 mu m.

또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 탄소 나노 튜브만 도포한 경우 탄소 나노 튜브의 형상을 확인할 수 있었으며, 탄소 나노 튜브에 PEDOT:PSS 층을 형성시킨 경우에는 부드러운 표면을 확인할 수 있었다.
Further, as shown in FIG. 2, when the carbon nanotubes alone were coated, the shape of the carbon nanotubes could be confirmed, and when the PEDOT: PSS layer was formed on the carbon nanotubes, a smooth surface could be confirmed.

<실험예 2> 원자 힘 현미경(AFM) 분석<Experimental Example 2> Atomic Force Microscopy (AFM) analysis

본 발명에 따른 발열 기판의 표면 형상을 관찰하기 위하여, 상기 실시예 1의 단계 2에서 탄소 나노 튜브 패턴만 형성하고난 후의 기판과 실시예 1에서 제조된 발열 기판을 원자 힘 현미경(atomic force microscope, AFM)으로 관찰하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
In order to observe the surface shape of the heating substrate according to the present invention, the substrate on which only the carbon nanotube pattern was formed in step 2 of Example 1 and the heating substrate prepared in Example 1 were subjected to an atomic force microscope AFM), and the results are shown in FIG.

도 3에 나타낸 바와 같이, 탄소 나노 튜브만 도포한 경우 탄소 나노 튜브의 거친 표면으로 인해 평균 거칠기(roughness average, Ra) 값은 49.5 nm를 나타내었다. 반면, 실시예 1에서 PEDOT:PSS 층까지 코팅되어 제조된 발열 기판의 경우에는 평균 거칠기 값이 24.5 nm를 나타내었다. 이와 같이, 전도성 고분자로 PEDOT:PSS를 코팅함으로써 더욱 부드러운 표면을 형성할 수 있음을 확인할 수 있다.
As shown in FIG. 3, when the carbon nanotubes alone were applied, the roughness average (Ra) value was 49.5 nm due to the rough surface of the carbon nanotubes. On the other hand, in Example 1, the average roughness value of the heating substrate coated to the PEDOT: PSS layer was 24.5 nm. Thus, it can be confirmed that a more smooth surface can be formed by coating PEDOT: PSS with the conductive polymer.

<실험예 3> 면저항 분석<Experimental Example 3> Sheet resistance analysis

본 발명에 따른 발열 기판의 전기적 특성을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1에서 제조된 발열 기판의 면저항(sheet resistance)을 측정하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.
In order to confirm the electrical characteristics of the heating substrate according to the present invention, the sheet resistance of the heating substrate manufactured in Example 1 was measured, and the results are shown in FIG.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 실시예 1의 발열 기판의 경우에는 1.8 kΩ/sq의 낮은 면저항 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 4, it was confirmed that the heat generating substrate of Example 1 manufactured by the manufacturing method according to the present invention had a low sheet resistance value of 1.8 k? / Sq.

<실험예 4> 서모그래피(thermography) 분석Experimental Example 4: Thermography analysis

본 발명에 따른 발열 기판의 열적 특성을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1에서 제조된 발열 기판에 30 V의 전압을 인가하여 서모그래피 분석을 수행하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
In order to confirm the thermal characteristics of the heating substrate according to the present invention, the heating substrate manufactured in Example 1 was subjected to thermography analysis by applying a voltage of 30 V, and the results are shown in FIG.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 실시예 1의 발열 기판은 30 V를 인가하였을 때, 53 ℃의 온도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 5(b)를 살펴보면, 상기 실시예 1의 발열 기판은 탄소 나노 튜브/PEDOT:PSS 복합층으로 인해 플렉서블 기판에서도 열을 발생시킬 수 있다.
As shown in FIG. 5, it was confirmed that the heating substrate of Example 1 manufactured by the manufacturing method according to the present invention exhibited a temperature of 53 ° C. when 30 V was applied. Referring to FIG. 5 (b), the heating substrate of the first embodiment can generate heat even on a flexible substrate due to the carbon nanotube / PEDOT: PSS composite layer.

이를 통해 본 발명에 따른 발열 기판의 제조방법은 기판 및 탄소 나노 튜브를 포함하는 패턴에 손상을 가하지 않기 때문에 발열 기판으로서의 성능이 우수한 것을 확인할 수 있었다.Thus, it can be confirmed that the method of manufacturing a heating substrate according to the present invention does not damage the pattern including the substrate and the carbon nanotubes, and thus has excellent performance as a heating substrate.

Claims (14)

기판 상부에 과불소 중합체 패턴을 형성하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 패턴이 형성된 기판에 탄소 나노 튜브를 포함하는 나노 물질; 및 전도성 고분자, 탄소 나노 플레이트, 금속 나노 와이어, 금속 입자, 세라믹 입자, 그래핀 및 산화 그래핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 보조 물질;을 도포하는 단계(단계 2);
상기 단계 2의 기판에 형성된 과불소 중합체 패턴을 플루오르계 용매를 사용하여 제거하는 단계(단계 3);를 포함하는 발열 기판의 제조방법.
Forming a perfluoropolymer pattern on the substrate (step 1);
The nanomaterial including the carbon nanotubes on the substrate on which the pattern is formed in the step 1; And an auxiliary material comprising at least one selected from the group consisting of a conductive polymer, a carbon nanoplate, a metal nanowire, a metal particle, a ceramic particle, a graphene and an oxidized graphene;
And removing the perfluoropolymer pattern formed on the substrate of step 2 using a fluorinated solvent (step 3).
제1항에 있어서,
상기 단계 1에서 패턴을 형성하는 방법은,
볼록부와 오목부가 형성된 고분자 몰드를 준비하는 단계(단계 a);
과불소 중합체를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계(단계 b);
상기 단계 a에서 준비된 고분자 몰드에 상기 단계 b에서 준비된 고분자 용액을 도포하여 고분자 몰드의 볼록부 표면에 고분자 층을 형성하는 단계(단계 c); 및
상기 단계 c에서 고분자 층이 형성된 고분자 몰드를 기판에 접촉시켜 고분자 몰드의 볼록부 표면에 형성된 고분자 층을 전사하는 단계(단계 d);를 포함하는 발열 기판의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method for forming the pattern in the step 1,
Preparing a polymer mold having convex portions and concave portions (step a);
Preparing a polymer solution comprising a perfluoropolymer (step b);
(C) forming a polymer layer on the surface of the convex portion of the polymer mold by applying the polymer solution prepared in the step (b) to the polymer mold prepared in the step (a); And
(D) transferring the polymer layer formed on the surface of the convex portion of the polymer mold by contacting the polymer mold having the polymer layer formed thereon in the step (c).
제2항에 있어서,
상기 단계 a의 고분자 몰드는 하드-폴리디메틸실록세인(h-PDMS) 몰드 또는 소프트-폴리디메틸실록세인(s-PDMS) 몰드인 것을 특징으로 하는 발열 기판의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the polymer mold of step a is a hard-polydimethylsiloxane (h-PDMS) mold or a soft-polydimethylsiloxane (s-PDMS) mold.
제2항에 있어서,
상기 단계 b의 고분자 용액은 플루오르계 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열 기판의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the polymer solution of step (b) comprises a fluorine-based solvent.
제2항에 있어서,
상기 단계 b의 과불소 중합체의 함량은 전체 고분자 용액에 대하여 1 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 나노 물질 패턴의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the content of the perfluoropolymer in step (b) is 1 to 50% by weight based on the total weight of the polymer solution.
제1항에 있어서,
상기 단계 1에서 패턴을 형성하는 방법은 미세 인쇄 접촉 기술, 포토리소그래피법, 임프린트법, 잉크젯 프린팅 및 디스펜싱로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종의 방법인 것을 특징으로 하는 발열 기판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the method of forming the pattern in the step 1 is one of a method selected from the group consisting of a micro-printing contact technique, a photolithography method, an imprint method, an ink-jet printing and a dispensing method.
제1항에 있어서,
상기 단계 1의 과불소 중합체는 폴리(퍼플루오로알킬 메타크릴레이트)(Poly(perfluoroalkyl methacrylate) 또는 폴리(퍼플루오로알킬 아크릴레이트)(Poly(perfluoroalkyl acrylate)를 포함하는 단일 중합체 또는 공중합체인 것을 특징으로 하는 발열 기판의 제조방법.
The method according to claim 1,
The perfluoropolymer of step 1 is characterized by being a homopolymer or copolymer comprising poly (perfluoroalkyl methacrylate) or poly (perfluoroalkyl acrylate) (poly (perfluoroalkyl acrylate) Wherein the heating substrate is made of a metal.
제1항에 있어서,
상기 단계 1의 기판은 실리콘 기판, 유리 기판, 폴리 메틸 메타크릴레이트(Poly methyl methacrylate, PMMA) 기판, 폴리 비닐 피롤리돈(Poly vinyl pirrolidone, PVP) 기판, 폴리스타이렌(Polystyrene, PS) 기판, 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 기판, 폴리에테르술폰(Polyethersulfone, PES) 기판, 고리형 올레핀 고분자(Cyclic olefin copolymer, COC) 기판, TAC(Triacetylcellulose) 기판, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol) 기판, 폴리이미드(Polyimide, PI) 기판, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET) 기판 및 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN) 기판으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종인 것을 특징으로 하는 발열 기판의 제조방법.
The method according to claim 1,
The substrate of step 1 may be a silicon substrate, a glass substrate, a polymethyl methacrylate (PMMA) substrate, a polyvinyl pyrrolidone (PVP) substrate, a polystyrene (PS) substrate, A polycarbonate (PC) substrate, a polyethersulfone (PES) substrate, a cyclic olefin copolymer (COC) substrate, a triacetylcellulose (TAC) substrate, a polyvinyl alcohol substrate, a polyimide Wherein the substrate is one selected from the group consisting of a PI substrate, a polyethylene terephthalate (PET) substrate, and a polyethylene naphthalate (PEN) substrate.
제1항에 있어서,
상기 단계 1에서 형성된 패턴의 두께는 50 nm 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 발열 기판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the pattern formed in step 1 is 50 nm to 10 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 단계 2의 나노 물질은 탄소 나노 튜브와, 금속 나노 와이어, 산화물 나노 와이어, 그래핀, 금속 나노 입자 및 산화물 나노 입자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 더 포함하는 물질;인 것을 특징으로 하는 발열 기판의 제조방법.
The method according to claim 1,
The nanomaterial of step 2 is a material further comprising at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes and metal nanowires, oxide nanowires, graphenes, metal nanoparticles and oxide nanoparticles. A method of manufacturing a heating substrate.
제1항에 있어서,
상기 단계 2의 전도성 고분자는 폴리에틸렌디옥시티오펜:폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS), 폴리티오펜(Polythiophene), 폴리파라페닐렌(Polyparaphenylene), 폴리아닐린(Polyaniline) 및 폴리셀레노펜(Polyselenophene)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 발열 기판의 제조방법.
The method according to claim 1,
The conductive polymer of step 2 may be at least one selected from the group consisting of polyethylene dioxythiophene: polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS), polythiophene, polyparaphenylene, polyaniline and polyselenophene Wherein the heat-generating substrate is at least one selected from the group consisting of silicon oxide and silicon oxide.
제1항에 있어서,
상기 단계 2를 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 발열 기판의 제조방법.
The method according to claim 1,
And the step 2 is repeatedly performed.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 단계 3을 수행하고 난 후,
상기 기판에 봉지층을 형성하는 단계(단계 4);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발열 기판의 제조방법.The method according to claim 1,
After performing step 3 above,
And forming an encapsulating layer on the substrate (step 4).
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