KR101651108B1 - Fabrication method for electrode using sensor and the sensor thereby - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판에 과불소 중합체를 사용하여 중합체 패턴을 형성하며, 상기 형성된 중합체 패턴에 은 나노 와이어를 포함하는 분산액을 도포하여 패턴을 형성하고, 상기 은 나노 와이어 패턴 상부에 산화아연 나노로드를 포함하는 분산액을 도포하여 적층시키고, 상기 적층된 산화아연 나노로드 상부에 은 나노 와이어를 포함하는 분산액을 도포한 후, 과불소 중합체 패턴을 제거하여 센서용 전극을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 센서용 전극의 제조방법은 은 나노 와이어 및 산화아연 나노로드를 패턴화 및 적층시키는 방법으로, 기판에 손상을 가하지 않고 은 나노 와이어 및 산화아연 나노로드를 패턴화시킬 수 있다. 또한, 은 나노 와이어 및 산화아연 나노로드를 교차 코팅함으로서 개별 산화아연 나노로드간의 전기적 연결성이 우수하여 유연성 기판에 적용할 수 있다. 특히, 유기 기판의 손상 없이 은 나노 와이어 및 산화아연 나노로드가 패턴화된 유연성 전극을 제조할 수 있는 방법이다. 또한, 제조되는 센서용 전극을 가스 센서 또는 UV 센서로 응용하는 경우 우수한 반응 특성을 나타낸다.The present invention relates to a method for producing a silver nanorod, which comprises forming a polymer pattern using a perfluoropolymer on a substrate, applying a dispersion containing silver nanowires to the formed polymer pattern to form a pattern, The present invention also provides a method for manufacturing a sensor electrode by coating a dispersion containing silver nanowires on the stacked zinc oxide nano-rods and then removing the perfluoropolymer pattern. A method of manufacturing an electrode for a sensor according to the present invention is a method of patterning and laminating silver nanowires and zinc oxide nano-rods, and can pattern silver nanowires and zinc oxide nano-rods without damaging the substrate. In addition, by cross-coating the silver nanowire and the zinc oxide nanorod, the electrical connection between the individual zinc oxide nanorods is excellent and can be applied to a flexible substrate. In particular, it is a method capable of producing a flexible electrode patterned with silver nanowires and zinc oxide nanorods without damaging the organic substrate. In addition, when the electrode for a sensor to be manufactured is applied to a gas sensor or a UV sensor, excellent reaction characteristics are exhibited.
Description
본 발명은 센서용 전극의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 센서에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing an electrode for a sensor and a sensor manufactured thereby.
1 차원적 나노사이즈의 재료들은 그들의 고유한 광학적, 전기적인 특성과 함께 전자공학, 광전자공학에서의 잠재적인 사용으로 인하여 많은 연구가 되어지고 있다. 산화아연(ZnO) 나노로드(nanorod)가 큰 주목을 받고 있다. 이는, 상기 산화아연 나노구조가 3.37 eV 정도의 밴드갭 에너지와 60 meV의 큰 엑시톤(exciton) 바인딩 에너지를 가지고 있을 뿐만 아니라, 청색광 발광장치 등 다양한 장치에 응용될 수 있기 때문이다. 또한, 상기 산화아연 나노구조는 높은 압전특성과 화학적 감지특성(sensing properties)을 가지고 있기 때문에 나노스케일의 기계적 장치나 센서에도 사용될 수 있다. 또한, 상기 산화아연 나노로드가 응용되는 부분 중의 하나인 센서(sensor)는 환경 및 바이오 산업에 있어서 상업적으로 큰 관심을 받고 있다
One-dimensional nano-sized materials have been studied extensively due to their inherent optical and electrical properties as well as their potential use in electronics and optoelectronics. Zinc oxide (ZnO) nanorods are attracting much attention. This is because the zinc oxide nanostructure has a band gap energy of about 3.37 eV and a large exciton binding energy of 60 meV and can be applied to various devices such as a blue light emitting device. The zinc oxide nanostructure can also be used in nanoscale mechanical devices and sensors because of its high piezoelectric and chemical sensing properties. In addition, sensors, which are one of the applications of the zinc oxide nano-rods, have received great commercial interest in the environment and the bio industry
산화아연 나노로드를 이용한 센서의 구조는 수직형과 수평형이 있으며, 일반적으로, 산화아연 시드층으로부터 산화아연 나노로드를 직접 성장시키는 방법으로, 열 증착법, VLS 법(vapor liquid solid method), 수열합성법 등의 방법이 있으나, 열 증착법과 VLS 법은 500 ℃ 이상의 고온이 필요하여 유기 기판에 적용할 수 없다. The sensor structure using zinc oxide nanorods has vertical and horizontal structures. In general, zinc oxide nanorods are grown directly from the zinc oxide seed layer by thermal vapor deposition, vapor liquid solid method (VLS) But the thermal evaporation method and the VLS method can not be applied to an organic substrate because a high temperature of 500 ° C or more is required.
또한, 일례로써 대한민국 공개특허 제10-2013-0009364호에서는 산화물 반도체 나노 막대를 이용한 물질 감지 소자 및 그 제조 방법이 개시된 바 있으며, 상세하게는 나노 막대 네트워크 구조가 수열 합성법을 이용하여 형성된 것을 특징으로 한다. 그러나, 수열합성법은 70 ℃ 정도의 온도에서 합성 가능하나 수용액 상에서 이루어져 이 역시 유기기판에 제한적인 문제가 있다.
In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0009364 discloses a material sensing device using oxide semiconductor nanorods and a manufacturing method thereof. Specifically, a nanorod network structure is formed using a hydrothermal synthesis method do. However, the hydrothermal synthesis method can be synthesized at a temperature of about 70 ° C, but it is formed in an aqueous solution, which also has a limited problem on an organic substrate.
이러한 문제점으로 인해, 유기 기판에 소자를 제작할 경우 산화아연 나노로드를 먼저 합성시킨 후 분산액 형태로 제작하여 코팅을 하지만 한계가 있다. 기존에는 분산액과 반응하지 않는 폴리카보네이트(polycarbonate) 여과 멤브레인과 진공을 이용한 여과 공정으로 패턴을 형성했으나, 해상도가 낮아 실제로 사용하기 어려운 문제가 있다.
Due to these problems, when a device is manufactured on an organic substrate, zinc oxide nanorods are synthesized first and then coated in a dispersion form. Conventionally, a pattern is formed by a polycarbonate filtration membrane which does not react with a dispersion and a filtration process using a vacuum. However, since the resolution is low, it is difficult to actually use the pattern.
이에, 본 발명자들은 센서용 전극의 제조방법에 대하여 연구하던 중, 기판에 과불소 중합체를 사용하여 중합체 패턴을 형성하며, 상기 형성된 중합체 패턴에 은 나노 와이어를 포함하는 분산액을 도포하여 패턴을 형성하고, 상기 은 나노 와이어 패턴 상부에 산화아연 나노로드를 포함하는 분산액을 도포하여 적층시키고, 상기 적층된 산화아연 나노로드 상부에 은 나노 와이어를 포함하는 분산액을 도포한 후, 과불소 중합체 패턴을 제거하여 센서용 전극을 제조하는 방법을 개발하였으며, 해상도가 높은 패턴을 형성할 수 있고, 은 나노 와이어와 산화아연 나노로드를 교차 코팅함으로써 산화아연 나노로드간의 전기적 연결성을 형성하여 유연성 기판에 적용 가능한 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.
Thus, the inventors of the present invention have been studying a method of manufacturing an electrode for a sensor, wherein a polymer pattern is formed on a substrate using a perfluoropolymer, a dispersion containing silver nanowires is applied to the formed polymer pattern to form a pattern , Applying a dispersion containing zinc oxide nano-rods on the silver nanowire pattern and stacking them, applying a dispersion containing silver nanowires on the stacked zinc oxide nano-rods, removing the perfluoropolymer pattern We have developed a method for manufacturing electrodes for sensors and have found that a high resolution pattern can be formed and that the silver nanowires and zinc oxide nanorods can be cross-coated to form an electrical connection between zinc oxide nanorods, And completed the present invention.
본 발명의 목적은 센서용 전극의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 센서를 제공하는 데 있다.
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an electrode for a sensor and a sensor 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);
은 나노 와이어 단독; 또는 은 나노 와이어 및 전도성 고분자, 탄소 나노 플레이트, 금속 입자, 세라믹 입자, 그래핀 및 산화 그래핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 보조 물질의 혼합물;과, 이소프로필 알콜, 에탄올, 메탄올 및 물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 용매;가 혼합된 은 나노 와이어 분산액을 상기 단계 1의 과불소 중합체 패턴이 형성된 기판에 도포하여 은 나노 와이어 패턴을 형성하는 단계(단계 2);Silver nanowires alone; Or a silver nanowire and a mixture of an auxiliary material including at least one selected from the group consisting of a conductive polymer, a carbon nanoplate, a metal particle, a ceramic particle, a graphene and an oxidized graphene, and a mixture of an isopropyl alcohol, And water; a step (2) of forming a silver nanowire pattern by applying a silver nanowire dispersion liquid mixed with the solvent to a substrate on which the perfluoropolymer pattern of step 1 is formed;
상기 단계 2에서 형성된 은 나노 와이어 패턴 양 말단에 접촉하는 금속 전극을 형성시키는 단계(단계 3);Forming a metal electrode formed in step 2 in contact with both ends of the nanowire pattern (step 3);
산화아연 나노로드와 이소프로필 알콜, 에탄올, 메탄올 및 물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 용매가 혼합된 산화아연 나노로드 분산액을 상기 단계 2에서 도포된 은 나노 와이어 패턴 상부에 도포하는 단계(단계 4);Applying a zinc oxide nano-rod dispersion in which zinc oxide nano-rods and at least one solvent selected from isopropyl alcohol, ethanol, methanol, and water are mixed to the silver nanowire pattern applied in Step 2 (Step 4 );
은 나노 와이어 단독; 또는 은 나노 와이어 및 전도성 고분자, 탄소 나노 플레이트, 금속 입자, 세라믹 입자, 그래핀 및 산화 그래핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 보조 물질의 혼합물;과, 이소프로필 알콜, 에탄올, 메탄올 및 물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 용매;가 혼합된 은 나노 와이어 분산액을 상기 단계 4에서 도포된 산화아연 로드 상부에 도포하는 단계(단계 5); 및Silver nanowires alone; Or a silver nanowire and a mixture of an auxiliary material including at least one selected from the group consisting of a conductive polymer, a carbon nanoplate, a metal particle, a ceramic particle, a graphene and an oxidized graphene, and a mixture of an isopropyl alcohol, (Step 5) of applying a silver nanowire dispersion liquid mixed with at least one solvent selected from the group consisting of zinc oxide, zinc oxide, and water onto the zinc oxide rod applied in step 4; And
상기 과불소 중합체 패턴을 플루오르계 용매로 제거하는 단계(단계 6);를 포함하는 센서용 전극의 제조방법을 제공한다.
And removing the perfluoropolymer pattern by a fluorine-based solvent (step 6).
또한, 본 발명은In addition,
상기의 제조방법으로 제조되고,[0030]
기판; Board;
상기 기판 상부에 형성된 은 나노 와이어를 포함하는 은 나노 와이어 패턴;A silver nanowire pattern including silver nanowires formed on the substrate;
상기 은 나노 와이어 패턴 양 말단에 접촉되는 금속 전극;A metal electrode contacting both ends of the silver nanowire pattern;
상기 은 나노 와이어 패턴 상부에 형성된 산화아연 나노로드 층; 및A zinc oxide nanorod layer formed on the silver nanowire pattern; And
상기 산화아연 나노로드 층 상부에 형성된 은 나노 와이어를 포함하는 전도성 층;을 포함하는 센서용 전극을 제공한다.
And a conductive layer including silver nanowires formed on the zinc oxide nano-rod layer.
나아가, 본 발명은Further,
상기의 센서용 전극을 포함하는 가스 센서를 제공한다.
There is provided a gas sensor including the sensor electrode.
더욱 나아가, 본 발명은Further,
상기의 센서용 전극을 포함하는 UV 센서를 제공한다.
A UV sensor including the electrode for a sensor described above is provided.
본 발명에 따른 센서용 전극의 제조방법은 은 나노 와이어 및 산화아연 나노로드를 패턴화 및 적층시키는 방법으로, 기판에 손상을 가하지 않고 은 나노 와이어 및 산화아연 나노로드를 패턴화시킬 수 있다. 또한, 은 나노 와이어 및 산화아연 나노로드를 교차 코팅함으로서 개별 산화아연 나노로드간의 전기적 연결성이 우수하여 유연성 기판에 적용할 수 있다. 특히, 유기 기판의 손상 없이 은 나노 와이어 및 산화아연 나노로드가 패턴화된 유연성 전극을 제조할 수 있는 방법이다. 또한, 제조되는 센서용 전극을 가스 센서 또는 UV 센서로 응용하는 경우 우수한 반응 특성을 나타낸다.
A method of manufacturing an electrode for a sensor according to the present invention is a method of patterning and laminating silver nanowires and zinc oxide nano-rods, and can pattern silver nanowires and zinc oxide nano-rods without damaging the substrate. In addition, by cross-coating the silver nanowire and the zinc oxide nanorod, the electrical connection between the individual zinc oxide nanorods is excellent and can be applied to a flexible substrate. In particular, it is a method capable of producing a flexible electrode patterned with silver nanowires and zinc oxide nanorods without damaging the organic substrate. In addition, when the electrode for a sensor to be manufactured is applied to a gas sensor or a UV sensor, excellent reaction characteristics are exhibited.
도 1은 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 센서용 전극을 주사 전자 현미경으로 관찰한 사진이고;
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 센서용 전극의 UV 반응성을 분석한 그래프이다.1 is a photograph of a sensor electrode prepared in Example 1 according to the present invention by scanning electron microscope;
FIGS. 2 and 3 are graphs for analyzing the UV reactivity of the electrode for a sensor 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);
은 나노 와이어 단독; 또는 은 나노 와이어 및 전도성 고분자, 탄소 나노 플레이트, 금속 입자, 세라믹 입자, 그래핀 및 산화 그래핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 보조 물질의 혼합물;과, 이소프로필 알콜, 에탄올, 메탄올 및 물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 용매;가 혼합된 은 나노 와이어 분산액을 상기 단계 1의 과불소 중합체 패턴이 형성된 기판에 도포하여 은 나노 와이어 패턴을 형성하는 단계(단계 2);Silver nanowires alone; Or a silver nanowire and a mixture of an auxiliary material including at least one selected from the group consisting of a conductive polymer, a carbon nanoplate, a metal particle, a ceramic particle, a graphene and an oxidized graphene, and a mixture of an isopropyl alcohol, And water; a step (2) of forming a silver nanowire pattern by applying a silver nanowire dispersion liquid mixed with the solvent to a substrate on which the perfluoropolymer pattern of step 1 is formed;
상기 단계 2에서 형성된 은 나노 와이어 패턴 양 말단에 접촉하는 금속 전극을 형성시키는 단계(단계 3);Forming a metal electrode formed in step 2 in contact with both ends of the nanowire pattern (step 3);
산화아연 나노로드와 이소프로필 알콜, 에탄올, 메탄올 및 물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 용매가 혼합된 산화아연 나노로드 분산액을 상기 단계 2에서 도포된 은 나노 와이어 패턴 상부에 도포하는 단계(단계 4);Applying a zinc oxide nano-rod dispersion in which zinc oxide nano-rods and at least one solvent selected from isopropyl alcohol, ethanol, methanol, and water are mixed to the silver nanowire pattern applied in Step 2 (Step 4 );
은 나노 와이어 단독; 또는 은 나노 와이어 및 전도성 고분자, 탄소 나노 플레이트, 금속 입자, 세라믹 입자, 그래핀 및 산화 그래핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 보조 물질의 혼합물;과, 이소프로필 알콜, 에탄올, 메탄올 및 물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 용매;가 혼합된 은 나노 와이어 분산액을 상기 단계 4에서 도포된 산화아연 로드 상부에 도포하는 단계(단계 5); 및Silver nanowires alone; Or a silver nanowire and a mixture of an auxiliary material including at least one selected from the group consisting of a conductive polymer, a carbon nanoplate, a metal particle, a ceramic particle, a graphene and an oxidized graphene, and a mixture of an isopropyl alcohol, (Step 5) of applying a silver nanowire dispersion liquid mixed with at least one solvent selected from the group consisting of zinc oxide, zinc oxide, and water onto the zinc oxide rod applied in step 4; And
상기 과불소 중합체 패턴을 플루오르계 용매로 제거하는 단계(단계 6);를 포함하는 센서용 전극의 제조방법을 제공한다.
And removing the perfluoropolymer pattern by a fluorine-based solvent (step 6).
이하, 본 발명에 따른 센서용 전극의 제조방법에 대하여 각 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the method for manufacturing the sensor electrode according to the present invention will be described in detail for each step.
먼저, 본 발명에 따른 센서용 전극의 제조방법에 있어서, 단계 1은 기판 상부에 과불소 중합체 패턴을 형성하는 단계이다.First, in the method of manufacturing an electrode for a sensor according to the present invention, Step 1 is a step of forming a perfluoropolymer pattern on the substrate.
상기 단계 1에서는 일반적으로 사용될 수 있는 기판 상부에 과불소 중합체 패턴을 형성한다.
In step 1 above, a perfluoropolymer pattern is formed on a substrate that can be used generally.
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.
구체적인 일례로써, 상기 단계 1의 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 기판, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 기판, 폴리이미드(PI) 기판, 폴리카보네이트(PC) 기판, 폴리프로필렌(PP) 기판, 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 기판 및 폴리에테르술폰(PES) 기판 등의 유연성 기판을 사용할 수 있다.
As a specific example, the substrate of step 1 may be a polyethylene terephthalate (PET) substrate, a polyethylene naphthalate (PEN) substrate, a polyimide (PI) substrate, a polycarbonate (PC) substrate, a polypropylene (TAC) substrate and a polyethersulfone (PES) substrate.
또한, 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 be 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 10 ㎛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 10 mu m at an interval of 0.5 to 50 mu m, and the line may have a height of 0.1 to 10 mu m, 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 내지 500 nm인 것이 바람직하다. 상기 단계 d에서 전사되어 형성된 패턴은 고분자 몰드 볼록부 표면에 도포된 고분자 층의 두께와 동일하며, 약 50 내지 500 nm의 두께를 가진다.
The thickness of the polymer pattern transferred and formed in step d is preferably 50 to 500 nm. The pattern transferred and formed in step d is equal to the thickness of the polymer layer applied on the surface of the convex portion of the polymer mold, and has a thickness of about 50 to 500 nm.
나아가, 상기 단계 1에서 패턴을 형성하는 방법은, 또 다른 일례로써Furthermore, as another example of the method of forming the pattern in the step 1,
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 오목부 내부에 고분자 층을 형성하는 단계(단계 c); 및(C) forming a polymer layer in the concave 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 접촉시키고, 압력을 가하여 고분자 몰드의 오목부 내부에 형성된 고분자 층을 전사하는 단계(단계 d);를 포함하는 방법을 사용할 수 있다.
And a step (d) of contacting the polymer mold having the polymer layer formed in step c) with the substrate and transferring the polymer layer formed in the concave part of the polymer mold by applying pressure.
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 10 ㎛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 10 mu m at an interval of 0.5 to 50 mu m, and the line may have a height of 0.1 to 10 mu m, 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 오목부 내부에 고분자 층을 형성하는 단계이다.Next, step c) is a step of applying the polymer solution prepared in step b) to the polymer mold prepared in step a) to form a polymer layer in the concave part 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 오목부 내부에 고분자 층을 형성한다.
In this method, a polymer layer is formed in the concave portion of the polymer mold using the perfluoropolymer having 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 접촉시키고, 압력을 가하여 고분자 몰드의 오목부 내부에 형성된 고분자 층을 전사하는 단계이다.Next, step d is a step of transferring the polymer layer formed in the concave part of the polymer mold by contacting the polymer mold having the polymer layer formed thereon in step c, and applying pressure thereto.
상기 단계 d에서는 미세 접촉 인쇄 기술을 사용하여 과불소 중합체로 이루어진 고분자 층이 형성된 고분자 몰드를 기판에 접촉시키고, 일정 압력을 가함으로써 고분자 몰드 오목부 내부에 형성된 고분자 층을 기판에 전사시켜 패턴을 형성한다.
In the step d, a polymer mold having a polymer layer formed of a perfluoropolymer is contacted with a substrate using a micro-contact printing technique, and a polymer layer formed inside the polymer mold recess is transferred to a substrate by applying a predetermined pressure to form a pattern do.
구체적으로, 상기 단계 d의 기판은 폴리(퍼플루오로알킬 메타크릴레이트)(Poly(perfluoroalkyl methacrylate) 또는 폴리(퍼플루오로알킬 아크릴레이트)(Poly(perfluoroalkyl acrylate) 고분자와의 접착력이 우수한 기판이면 제한되지 않고 사용할 수 있으나, 바람직하게는 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.
Specifically, the substrate of step (d) may be a substrate having excellent adhesion to poly (perfluoroalkyl methacrylate) or poly (perfluoroalkyl acrylate) (poly (perfluoroalkyl acrylate) But it is preferable to use 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 (COC) substrate, a TAC (triacetylcellulose) substrate, a polyvinyl alcohol A polyimide (PI) substrate, a polyethylene terephthalate (PET) substrate, and a polyethylene naphthalate (PEN) substrate. It can be used.
또한, 상기 단계 d에서 고분자 몰드에 가하는 압력은 0.1 내지 5.0 Mpa일 수 있다. 만약, 상기 단계 d에서 고분자 몰드에 가하는 압력이 0.1 Mpa 미만일 경우에는 고분자 몰드 내에 형성되어 있는 플루오르계 고분자를 기판에 전사하기 어려운 문제가 있으며, 5.0 Mpa을 초과하는 경우에는 형성되는 고분자 패턴이 약간 뭉개지거나, 고분자 몰드가 손상되는 문제가 있다.
In addition, the pressure applied to the polymer mold in step d may be 0.1 to 5.0 MPa. If the pressure applied to the polymer mold in step d is less than 0.1 MPa, there is a problem that it is difficult to transfer the fluorinated polymer formed in the polymer mold to the substrate. If the pressure exceeds 5.0 MPa, Or the polymer mold is damaged.
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 0.1 내지 10 ㎛일 수 있다. 상기 고분자 몰드 내부, 즉 고분자 몰드의 오목부에 형성되어 있는 플루오르계 고분자는 고분자 몰드의 오목부 깊이에 따라 적절한 두께를 가질 수 있으며, 이를 통해 두꺼운 두께의 고분자 패턴을 형성할 수 있다.
In addition, the thickness of the polymer pattern transferred and formed in step d may be 0.1 to 10 탆. The fluorine-based polymer formed in the interior of the polymer mold, that is, the concave portion of the polymer mold, may have an appropriate thickness depending on the depth of the concave portion of the polymer mold, thereby forming a thick polymer pattern.
나아가, 상기 단계 1에서 패턴을 형성하는 방법은, 또 다른 일례로써Furthermore, as another example of the method of forming the pattern in the step 1,
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 표면 및 오목부 내부에 고분자 층을 형성하는 단계(단계 c);(C) forming a polymer layer on the surface of the convex portion and the concave portion of the polymer mold by applying the polymer solution prepared in the step (b) to the polymer mold prepared in the step (a);
상기 단계 c에서 고분자 층이 형성된 고분자 몰드를 기판에 접촉시켜 고분자 몰드의 볼록부 표면에 형성된 고분자 층을 전사하는 단계(단계 d); 및(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 in Step c) with the substrate; And
상기 단계 d가 수행된 고분자 몰드를 사용하여 새로운 기판에 접촉시키고, 압력을 가하여 고분자 몰드의 오목부 내부에 형성된 고분자 층을 전사하는 단계(단계 e);를 포함하는 방법을 사용할 수 있다.
And a step (e) of transferring the polymer layer formed in the concave portion of the polymer mold by applying pressure to the new substrate by using the polymer mold in which the step d) is performed.
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 10 ㎛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 10 mu m at an interval of 0.5 to 50 mu m, and the line may have a height of 0.1 to 10 mu m, 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 표면 및 오목부 내부에 고분자 층을 형성하는 단계이다.Next, step c) is a step of applying a polymer solution prepared in step b) to the polymer mold prepared in step a) to form a polymer layer on the convex part surface and the concave part 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 표면 및 오목부 내부에 고분자 층을 형성한다.
In the step c, a perfluoropolymer having a weak adhesive force with the polymer mold prepared in the step a is used to form a polymer on the convex portion of the polymer mold and the inside of the concave portion. Layer.
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 10 내지 500 nm인 것이 바람직하다. 상기 단계 d에서 전사되어 형성된 패턴은 고분자 몰드 볼록부 표면에 도포된 고분자 층의 두께와 동일하며, 약 10 내지 500 nm의 두께를 가진다.
The thickness of the polymer pattern transferred and formed in step d is preferably 10 to 500 nm. The pattern transferred and formed in step d is equal to the thickness of the polymer layer applied on the surface of the convex portion of the polymer mold, and has a thickness of about 10 to 500 nm.
다음으로, 상기 단계 e는 상기 단계 d가 수행된 고분자 몰드를 사용하여 새로운 기판에 접촉시키고, 압력을 가하여 고분자 몰드의 오목부 내부에 형성된 고분자 층을 전사하는 단계이다.Next, the step (e) is a step of transferring the polymer layer formed in the concave portion of the polymer mold by bringing the polymer mold in which the step (d) is performed into contact with a new substrate and applying pressure thereto.
상기 단계 e에서는 미세 접촉 인쇄 기술을 사용하여 과불소 중합체로 이루어진 고분자 층이 형성된 고분자 몰드를 기판에 접촉시키고, 일정 압력을 가함으로써 고분자 몰드 오목부 내부에 형성된 고분자 층을 새로운 기판에 전사시켜 패턴을 형성한다.
In the step (e), the polymer mold having the polymer layer formed of the perfluoropolymer is contacted to the substrate using the micro-contact printing technique, and the polymer layer formed inside the polymer mold recess is transferred to the new substrate by applying a certain pressure, .
구체적으로, 상기 단계 e의 새로운 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 new substrate of step e may be a silicon substrate, a glass substrate, a poly methyl methacrylate (PMMA) substrate, a poly Polycarbonate (PC) substrates, polyethersulfone (PES) substrates, cyclic olefin copolymers (COC), polyvinyl pyrrolidone (PVP) substrates, polystyrene ) Substrate, a TAC (triacetylcellulose) substrate, a polyvinyl alcohol substrate, a polyimide (PI) substrate, a polyethylene terephthalate (PET) substrate, and a polyethylene naphthalate have.
또한, 상기 단계 e에서 고분자 몰드에 가하는 압력은 0.1 내지 5.0 Mpa일 수 있다. 만약, 상기 단계 e에서 고분자 몰드에 가하는 압력이 0.1 Mpa 미만일 경우에는 고분자 몰드 내에 형성되어 있는 플루오르계 고분자를 기판에 전사하기 어려운 문제가 있으며, 5.0 Mpa을 초과하는 경우에는 형성되는 고분자 패턴이 약간 뭉개지거나, 고분자 몰드가 손상되는 문제가 있다.
In addition, the pressure applied to the polymer mold in step e may be 0.1 to 5.0 MPa. If the pressure applied to the polymer mold in step e is less than 0.1 Mpa, it is difficult to transfer the fluorine-based polymer formed in the polymer mold to the substrate. If the pressure exceeds 5.0 Mpa, the polymer pattern formed is slightly blurred Or the polymer mold is damaged.
이때, 상기 단계 e에서 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 (e) can 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, .
또한, 상기 단계 e에서 전사되어 형성된 고분자 패턴의 두께는 0.1 내지 10 ㎛일 수 있다. 상기 고분자 몰드 내부, 즉 고분자 몰드의 오목부에 형성되어 있는 플루오르계 고분자는 고분자 몰드의 오목부 깊이에 따라 적절한 두께를 가질 수 있으며, 이를 통해 두꺼운 두께의 고분자 패턴을 형성할 수 있다.
In addition, the thickness of the polymer pattern transferred and formed in step e may be 0.1 to 10 mu m. The fluorine-based polymer formed in the interior of the polymer mold, that is, the concave portion of the polymer mold, may have an appropriate thickness depending on the depth of the concave portion of the polymer mold, thereby forming a thick polymer pattern.
나아가, 상기 단계 1에서 패턴을 형성하는 방법은, 또 다른 일례로써Furthermore, as another example of the method of forming the pattern in the step 1,
과불소 중합체를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계(단계 a);Preparing a polymer solution comprising a perfluoropolymer (step a);
상기 단계 a에서 준비된 고분자 용액을 잉크젯 방법으로 기판 위에 과불소 중합체 박막 패턴을 형성하는 단계(단계 b);를 포함하는 방법을 사용할 수 있다.
And a step (b) of forming a hyperbranched polymer thin film pattern on the substrate by using the inkjet method for the polymer solution prepared in the step (a).
먼저, 상기 단계 a는 과불소 중합체를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계이다.First, step (a) is a step of preparing a polymer solution containing a perfluoropolymer.
상기 단계 a에서는 과불소 중합체 박막을 형성하기 위하여, 과불소 중합체를 포함하는 고분자 용액을 준비한다.
In step a, a polymer solution containing a perfluoropolymer is prepared to form a perfluoropolymer thin film.
구체적으로, 상기 단계 a의 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.
Specifically, the polymer solution in step a 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, A highly fluorinated aromatic solvent may be used, but it is not limited thereto and any solvent which can dissolve the perfluoropolymer can be used.
또한, 상기 단계 a의 과불소 중합체의 함량은 전체 고분자 용액에 대하여 1 내지 50 중량%인 것이 바람직하다. 만약, 상기 단계 a에서 과불소 중합체의 함량이 전체 고분자 용액에 대하여 1 중량% 미만일 경우에는 상기 고분자 용액을 기판에 도포하여 중합체 박막을 형성할 때, 수 nm의 두께로 형성되기 때문에 형성되는 패턴을 마스크로 사용하기 어려운 문제가 있으며, 50 중량%를 초과하는 경우에도 과량의 고분자 함량으로 인하여 점성이 높아 잉크젯 프린팅에 제한된다.
The content of the perfluoropolymer in step a is preferably 1 to 50% by weight based on the total weight of the polymer solution. If the content of the perfluoropolymer in the step (a) is less than 1% by weight based on the whole polymer solution, the polymer solution is applied to the substrate to form a polymer thin film, There is a problem that it is difficult to use as a mask, and even if it exceeds 50% by weight, the viscosity is high due to an excessive amount of the polymer, so that it is limited to inkjet printing.
다음으로, 상기 단계 b는 상기 단계 a에서 준비된 고분자 용액을 잉크젯 프린팅 용액으로 활용하여 기판 상부에 과불소 중합체 박막 패턴을 형성하는 단계이다.
Next, step b) is a step of forming a perfluoropolymer thin film pattern on the substrate by using the polymer solution prepared in step a as an inkjet printing solution.
이때, 상기 단계 b의 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.
In this case, the substrate of step b) may be used without limitation as long as it is a substrate having excellent adhesion to the perfluoropolymer. For example, a substrate such as 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, 또 다른 일례로써Furthermore, as another example of the method of forming the pattern in the step 1,
과불소 중합체를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계(단계 a);Preparing a polymer solution comprising a perfluoropolymer (step a);
상기 단계 a에서 준비된 고분자 용액을 이용하여 디스펜싱 방법으로 기판에 고분자 패턴을 형성하는 단계(단계 b);를 포함하는 방법을 사용할 수 있다.
And a step (b) of forming a polymer pattern on a substrate by a dispensing method using the polymer solution prepared in the step (a).
먼저, 상기 단계 a는 과불소 중합체를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계이다.First, step (a) is a step of preparing a polymer solution containing a perfluoropolymer.
상기 단계 a에서는 과불소 중합체 박막을 형성하기 위하여, 과불소 중합체를 포함하는 고분자 용액을 준비한다.
In step a, a polymer solution containing a perfluoropolymer is prepared to form a perfluoropolymer thin film.
이때, 상기 단계 a의 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 a 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 경우에 수 nm의 두께로 형성되기 때문에 형성되는 패턴을 마스크로 사용하기 어려운 문제가 있으며, 50 중량%를 초과하는 경우에도 과량의 고분자 함량으로 인하여 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 weight of the polymer solution, it is difficult to use the formed pattern as a mask. There is a problem that it is difficult to apply because of an excessive amount of the polymer.
다음으로, 상기 단계 b는 상기 단계 a에서 준비된 고분자 용액을 이용하여 디스펜싱 방법으로 기판에 고분자 패턴을 형성하는 단계이다.
Next, step b) is a step of forming a polymer pattern on a substrate by a dispensing method using the polymer solution prepared in step a).
이때, 상기 단계 b의 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), 폴리에테르술폰(Polyethersulfone, PES), 고리형 올레핀 고분자(Cyclic olefin copolymer, COC), TAC(Triacetylcellulose), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN) 등을 사용할 수 있다.
In this case, the substrate of step b) may be used without limitation as long as it is a substrate having excellent adhesion to the perfluoropolymer. For example, a substrate such as a silicon substrate, a glass substrate, a poly methyl methacrylate (PMMA) substrate, Polycarbonate (PC), Polyethersulfone (PES), Cyclic olefin copolymer (COC), TAC (Polycarbonate), Polystyrene (PS) Triacetylcellulose, polyvinyl alcohol, polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), and polyethylene naphthalate (PEN).
또한, 상기 단계 1에서 패턴을 형성하는 방법은, 또 다른 일례로써The method of forming the pattern in the above step 1 is, as another example,
과불소 중합체를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계(단계 a);Preparing a polymer solution comprising a perfluoropolymer (step a);
상기 단계 a에서 준비된 고분자 용액을 기판 상부에 도포하여 과불소 중합체 박막을 형성하는 단계(단계 b);(B) forming a perfluoropolymer thin film by applying the polymer solution prepared in the step (a) on the substrate;
상기 단계 b에서 형성된 과불소 중합체 박막 상부에 패턴된 마스크를 올리고 자외선을 조사하는 단계(단계 c); 및Raising a patterned mask on top of the perfluoropolymer thin film formed in step b) and irradiating ultraviolet rays (step c); And
상기 단계 c에서 자외선이 조사되지 않은 부분을 용매로 제거하는 단계(단계 d);를 포함하는 방법을 사용할 수 있다.
And a step (d) of removing the portion not irradiated with ultraviolet rays with the solvent in the step c).
먼저, 상기 단계 a는 과불소 중합체를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계이다.First, step (a) is a step of preparing a polymer solution containing a perfluoropolymer.
상기 단계 a에서는 과불소 중합체 박막을 형성하기 위하여, 과불소 중합체를 포함하는 고분자 용액을 준비한다.
In step a, a polymer solution containing a perfluoropolymer is prepared to form a perfluoropolymer thin film.
구체적으로, 상기 단계 a의 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.
Specifically, the polymer solution in step a 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, A highly fluorinated aromatic solvent may be used, but it is not limited thereto and any solvent which can dissolve the perfluoropolymer can be used.
또한, 상기 단계 a의 과불소 중합체는 퍼플루오로알킬 메타크릴레이트 단량체와 광조사에 의해 이미지 패턴을 형성할 수 있는 단량체 대부분을 포함하는 공중합체를 사용할 수 있다.
In addition, the perfluoropolymer of step a) may be a copolymer containing perfluoroalkyl methacrylate monomer and most of the monomers capable of forming an image pattern by light irradiation.
나아가, 상기 단계 a의 과불소 중합체의 함량은 전체 고분자 용액에 대하여 1 내지 50 중량%인 것이 바람직하다. 만약, 상기 단계 a에서 과불소 중합체의 함량이 전체 고분자 용액에 대하여 1 중량% 미만일 경우에는 상기 고분자 용액을 기판에 도포하여 중합체 박막을 형성할 때, 기판 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.
Further, the content of the perfluoropolymer in the step (a) is preferably 1 to 50% by weight based on the whole polymer solution. If the amount of the perfluoropolymer is less than 1% by weight based on the total polymer solution in step (a), it is difficult to uniformly form the polymer thin film on the substrate surface by applying the polymer solution to the substrate, There is a problem that it is difficult to use the formed pattern as a mask, and even when 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 b는 상기 단계 a에서 준비된 고분자 용액을 기판 상부에 도포하여 과불소 중합체 박막을 형성하는 단계이다Next, step (b) is a step of applying the polymer solution prepared in step (a) above the substrate to form a perfluoropolymer thin film
구체적으로, 상기 단계 b에서는 일반적으로 사용될 수 있는 코팅방법을 통해 기판 상부에 고분자 용액을 도포하여 과불소 중합체 박막을 형성한다.
Specifically, in step b, a polymer solution is applied to the upper part of the substrate through a coating method that can be generally used to form a perfluoropolymer thin film.
이때, 상기 단계 b에서 도포하는 방법은 균일하게 중합체 박막을 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.
In this case, the method of coating in step (b) is not limited as long as it can uniformly form a polymer thin film. However, the method can be carried out by using spin coating. The spin coating may be performed at 500 to 3,000 rpm for 10 to 120 seconds.
다음으로, 상기 단계 c는 상기 단계 b에서 형성된 과불소 중합체 박막 상부에 패턴된 마스크를 올리고 자외선을 조사하는 단계이다.Next, step c) is a step of raising a patterned mask on top of the thin film of perfluoropolymer formed in step b) and irradiating ultraviolet rays.
포토리소그래피법을 통해 과불소 중합체 패턴을 형성하기 위하여, 상기 단계 c에서는 상기 단계 b에서 형성된 과불소 중합체 박막 상부에 패턴된 마스크를 올리고 과불소 중합체 박막에 선택적으로 자외선을 조사한다.
In order to form a perfluoropolymer pattern through the photolithography process, a patterned mask is formed on the perfluoropolymer thin film formed in the step b in the step c, and the perfluoropolymer thin film is selectively irradiated with ultraviolet light.
다음으로, 상기 단계 d는 상기 단계 c에서 자외선이 조사되지 않은 부분을 용매로 제거하는 단계이다.Next, the step d is a step of removing a portion not irradiated with ultraviolet rays as a solvent in the step c.
상기 단계 d에서는 상기 단계 c에서 과불소 중합체 박막 중에 자외선이 조사되지 않은 부분을 용매로 제거하여 과불소 중합체 패턴을 형성한다.
In the step (d), a portion of the perfluoropolymer thin film not irradiated with ultraviolet rays is removed with a solvent in the step (c) to form a perfluoropolymer pattern.
이때, 상기 단계 d의 용매는 과불소 중합체를 제거할 수 있는 용매이면 제한되지 않고 사용할 수 있으나, 예를 들어 상기 단계 d의 용매는 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 있다.
For example, the solvent of step d may include a fluorine-based solvent, and the fluorine-based solvent may be a fluorine-based solvent such as hydrofluoro Hydrofluoroether (HFE), hydrofluorocarbon, perfluorocarbon, and highly fluorinated aromatic solvent can be used.
상기와 같은 다양한 방법을 통해 형성된 상기 단계 d의 과불소 중합체 패턴의 두께는 50 nm 내지 10 ㎛일 수 있으며, 방법에 따라 다양한 두께의 패턴을 형성할 수 있다.
The thickness of the perfluoropolymer pattern of step d formed through various methods as described above may be 50 nm to 10 탆, and patterns of various thicknesses may be formed according to the method.
또한, 상기 단계 1에서 패턴을 형성하는 방법은, 또 다른 일례로써The method of forming the pattern in the above step 1 is, as another example,
과불소 중합체를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계(단계 a);Preparing a polymer solution comprising a perfluoropolymer (step a);
상기 단계 a에서 준비된 용액을 고분자 몰드 상부에 도포하여 과불소 중합체 박막을 형성하는 단계(단계 b);Coating the solution prepared in step a) on the polymer mold to form a perfluoropolymer thin film (step b);
상기 단계 b에서 형성된 과불소 중합체 박막 상부에 패턴된 마스크를 올리고 자외선을 조사하는 단계(단계 c);Raising a patterned mask on top of the perfluoropolymer thin film formed in step b) and irradiating ultraviolet rays (step c);
상기 단계 c에서 자외선이 조사되지 않은 부분을 용매로 제거하여 패턴을 형성하는 단계(단계 d); 및Removing the portion not irradiated with ultraviolet rays with a solvent in the step c) to form a pattern (step d); And
상기 단계 d에서 형성된 패턴을 기판에 접촉시켜 고분자 몰드 표면에 형성된 패턴을 전사하는 단계(단계 e);를 포함하는 방법을 사용할 수 있다.
And a step (e) of transferring the pattern formed on the polymer mold surface by bringing the pattern formed in step d into contact with the substrate.
먼저, 상기 단계 a는 과불소 중합체를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계이다.First, step (a) is a step of preparing a polymer solution containing a perfluoropolymer.
상기 단계 a에서는 과불소 중합체 박막을 형성하기 위하여, 과불소 중합체를 포함하는 고분자 용액을 준비한다.
In step a, a polymer solution containing a perfluoropolymer is prepared to form a perfluoropolymer thin film.
구체적으로, 상기 단계 a의 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.
Specifically, the polymer solution in step a 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, A highly fluorinated aromatic solvent may be used, but it is not limited thereto and any solvent which can dissolve the perfluoropolymer can be used.
또한, 상기 단계 a의 과불소 중합체는 퍼플루오로알킬 메타크릴레이트 단량체와 광조사에 의해 이미지 패턴을 형성할 수 있는 단량체 대부분을 포함하는 공중합체를 사용할 수 있다.
In addition, the perfluoropolymer of step a) may be a copolymer containing perfluoroalkyl methacrylate monomer and most of the monomers capable of forming an image pattern by light irradiation.
나아가, 상기 단계 a의 과불소 중합체의 함량은 전체 고분자 용액에 대하여 1 내지 50 중량%인 것이 바람직하다. 만약, 상기 단계 a에서 과불소 중합체의 함량이 전체 고분자 용액에 대하여 1 중량% 미만일 경우에는 상기 고분자 용액을 고분자 몰드에 도포하여 고분자 층을 형성할 때, 고분자 몰드 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.
Further, the content of the perfluoropolymer in the step (a) is preferably 1 to 50% by weight based on the whole polymer solution. If the amount of the perfluoropolymer is less than 1 wt% based on the total polymer solution, it is difficult to uniformly form the polymer solution on the surface of the polymer mold 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 a pattern to be formed 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 a polymer.
다음으로, 상기 단계 b는 상기 단계 a에서 준비된 고분자 용액을 고분자 몰드 상부에 도포하여 과불소 중합체 박막을 형성하는 단계이다Next, in the step b, the polymer solution prepared in the step a is applied on the polymer mold to form a perfluoropolymer thin film
구체적으로, 상기 단계 b에서는 일반적으로 사용될 수 있는 코팅방법을 통해 기판 상부에 고분자 용액을 도포하여 과불소 중합체 박막을 형성한다.
Specifically, in step b, a polymer solution is applied to the upper part of the substrate through a coating method that can be generally used to form a perfluoropolymer thin film.
이때, 상기 단계 b의 고분자 몰드는 패턴없이 평평한 고분자 몰드를 사용할 수 있으며, 예를 들어 하드-폴리디메틸실록세인(h-PDMS) 몰드 또는 소프트-폴리디메틸실록세인(s-PDMS) 몰드일 수 있으며, 바람직하게는 하드-폴리디메틸실록세인 몰드일 수 있다.
In this case, the polymer mold of the step b may be a flat polymer mold without a pattern, for example, a hard-polydimethylsiloxane (h-PDMS) mold or a soft-polydimethylsiloxane (s-PDMS) mold , Preferably a hard-polydimethylsiloxane mold.
또한, 상기 단계 b에서 도포하는 방법은 균일하게 중합체 박막을 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.
The method of coating in step (b) can be performed by any method that can uniformly form a polymer thin film, 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 c는 상기 단계 b에서 형성된 과불소 중합체 박막 상부에 패턴된 마스크를 올리고 자외선을 조사하는 단계이다.Next, step c) is a step of raising a patterned mask on top of the thin film of perfluoropolymer formed in step b) and irradiating ultraviolet rays.
포토리소그래피법을 통해 과불소 중합체 패턴을 형성하기 위하여, 상기 단계 c에서는 상기 단계 b에서 형성된 과불소 중합체 박막 상부에 패턴된 마스크를 올리고 과불소 중합체 박막에 선택적으로 자외선을 조사한다.
In order to form a perfluoropolymer pattern through the photolithography process, a patterned mask is formed on the perfluoropolymer thin film formed in the step b in the step c, and the perfluoropolymer thin film is selectively irradiated with ultraviolet light.
다음으로, 상기 단계 d는 상기 단계 c에서 자외선이 조사되지 않은 부분을 용매로 제거하여 패턴을 형성하는 단계이다.Next, the step d is a step of forming a pattern by removing a part not irradiated with ultraviolet rays with a solvent in the step c.
상기 단계 d에서는 상기 단계 c에서 과불소 중합체 박막 중에 자외선이 조사되지 않은 부분을 용매로 제거하여 과불소 중합체 패턴을 형성한다.
In the step (d), a portion of the perfluoropolymer thin film not irradiated with ultraviolet rays is removed with a solvent in the step (c) to form a perfluoropolymer pattern.
이때, 상기 단계 d의 용매는 과불소 중합체를 제거할 수 있는 용매이면 제한되지 않고 사용할 수 있으나, 예를 들어 상기 단계 d의 용매는 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 있다.
For example, the solvent of step d may include a fluorine-based solvent, and the fluorine-based solvent may be a fluorine-based solvent such as hydrofluoro Hydrofluoroether (HFE), hydrofluorocarbon, perfluorocarbon, and highly fluorinated aromatic solvent can be used.
다음으로, 상기 단계 e는 상기 단계 d에서 형성된 패턴을 기판에 접촉시켜 고분자 몰드 표면에 형성된 패턴을 전사하는 단계이다.Next, the step (e) is a step of transferring a pattern formed on the surface of the polymer mold by bringing the pattern formed in step d into contact with the substrate.
기판에 손상을 최소화하기 위하여, 상기 단계 e에서는 고분자 몰드 표면에 형성되어 있는 패턴을 기판에 접촉시켜 전사시킨다.
In order to minimize damage to the substrate, the pattern formed on the surface of the polymer mold is transferred to the substrate in the step (e).
구체적으로, 상기 단계 e의 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 (e) 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 e에서 고분자 층의 전사는 고분자 몰드와 과불소 중합체 패턴 사이의 접착력과 과불소 중합체 패턴과 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 (e) can be performed due to the adhesive force between the polymer mold and the perfluoropolymer pattern and the difference in adhesion between the perfluoropolymer pattern and the substrate. A pattern is formed on the substrate.
상기와 같은 다양한 방법을 통해 형성된 상기 단계 1의 과불소 중합체 패턴의 두께는 50 nm 내지 100 ㎛일 수 있으며, 방법에 따라 다양한 두께의 패턴을 형성할 수 있다.
The thickness of the perfluoropolymer pattern of step 1 formed through various methods as described above may be 50 nm to 100 탆, and patterns of various thicknesses may be formed according to the method.
다음으로, 본 발명에 따른 센서용 전극의 제조방법에 있어서, 단계 2는 은 나노 와이어 단독; 또는 은 나노 와이어 및 전도성 고분자, 탄소 나노 플레이트, 금속 입자, 세라믹 입자, 그래핀 및 산화 그래핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 보조 물질의 혼합물;과, 이소프로필 알콜, 에탄올, 메탄올 및 물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 용매;가 혼합된 은 나노 와이어 분산액을 상기 단계 1의 과불소 중합체 패턴이 형성된 기판에 도포하여 은 나노 와이어 패턴을 형성하는 단계이다.Next, in the method for manufacturing an electrode for a sensor according to the present invention, step 2 is a step of preparing silver nanowire alone; Or a silver nanowire and a mixture of an auxiliary material including at least one selected from the group consisting of a conductive polymer, a carbon nanoplate, a metal particle, a ceramic particle, a graphene and an oxidized graphene, and a mixture of an isopropyl alcohol, And water is mixed with a silver nanowire dispersion liquid to form a silver nanowire pattern by applying the silver nanowire dispersion liquid onto the substrate having the perfluoropolymer pattern formed in step 1 described above.
상기 단계 2는 특정 나노 물질과 특정 용매를 혼합한 분산액을 제조하고, 이를 상기 단계 1의 과불소 중합체 패턴이 형성된 기판에 도포하여 은 나노 와이어 패턴을 형성하는 단계로서, 은 나노 와이어를 포함하는 나노 물질과 이소프로필 알콜, 에탄올, 메탄올 및 물 중 1 종 이상의 용매를 혼합하여 은 나노 와이어 분산액을 제조한다.The step 2 is a step of preparing a dispersion in which a specific nanomaterial and a specific solvent are mixed and applying the dispersion to a substrate on which the perfluoropolymer pattern of step 1 is formed to form a silver nanowire pattern, The material is mixed with at least one solvent selected from isopropyl alcohol, ethanol, methanol and water to prepare a silver nanowire dispersion.
기판, 특히 유기 기판 및 과불소 중합체 패턴을 포함하는 표면에 전도성 패턴을 형성하기 위해서는 전도성 패턴으로 형성될 특정 물질과 유기 기판 또는 과불소 중합체와의 반응성, 분산액에 포함되는 용매와 유기 기판 또는 과불소 중합체와의 반응성이 고려되어야 한다.In order to form a conductive pattern on a substrate, particularly an organic substrate and a surface including a perfluoropolymer pattern, the reactivity of a specific substance to be formed with a conductive pattern with an organic substrate or a perfluoropolymer, a solvent contained in the dispersion, Reactivity with the polymer should be considered.
이를 위해, 상기 단계 2에서는 특정 나노 물질로 은 나노 와이어를 사용하고, 특정 용매로 이소프로필 알콜, 에탄올, 메탄올 및 물 중 1 종 이상의 용매를 사용한다. 이외에 다른 물질을 사용하는 경우에는 유기 기판 또는 과불소 중합체와의 반응성으로 인해 전도성 패턴을 형성하기 어려운 문제가 있다.
To this end, in Step 2, silver nanowires are used as specific nanomaterials, and at least one solvent selected from among isopropyl alcohol, ethanol, methanol, and water is used as a specific solvent. There is a problem that it is difficult to form a conductive pattern due to reactivity with an organic substrate or a perfluoropolymer.
이때, 상기 단계 2에서 은 나노 와이어의 함량은 전체 은 나노 와이어 분산액에 대하여 0.05 중량% 내지 0.3 중량%인 것이 바람직하다. 만약, 상기 단계 2에서 은 나노 와이어의 함량이 전체 은 나노 와이어 분산액에 대하여 0.05 중량% 미만일 경우에는 은 나노 와이어의 균일한 패턴을 위해 과량으로 코팅을 해야하는데 이때, 과도한 분산액의 양에 의해 광학용 투명 접착제 필름의 특성이 변화하는 문제가 있으며, 0.3 중량%를 초과하는 경우에는 과도한 은 나노 와이어의 함량으로 인해 리프트 오프 방법으로 패턴 형성이 되지 않는 문제가 있다.
At this time, it is preferable that the content of silver nanowires in step 2 is 0.05 wt% to 0.3 wt% with respect to the nanowire dispersion. If the amount of the silver nanowires is less than 0.05 wt% based on the total weight of the nanowire dispersion, it is necessary to coat the silver nanowires in an excess amount for a uniform pattern of silver nanowires. In this case, There is a problem that the characteristics of the transparent adhesive film are changed. When the content exceeds 0.3% by weight, there is a problem that pattern formation is not achieved by a lift-off method due to an excessive amount of silver nanowires.
다음으로, 본 발명에 따른 센서용 전극의 제조방법에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2에서 형성된 은 나노 와이어 패턴 양 말단에 접촉하는 금속 전극을 형성시키는 단계이다.Next, in the method of manufacturing an electrode for a sensor according to the present invention, step 3 is a step of forming a metal electrode contacting both ends of the silver nanowire pattern formed in step 2 above.
상기 단계 3에서는 나노 물질과 전기적으로 연결시키기 위한 전극을 형성시킨다.
In step 3, an electrode for electrically connecting the nanomaterial is formed.
구체적으로, 상기 단계 3의 금속 전극은 금(Au), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 주석(Sn) 및 이들의 합금 또는 혼합 금속 등을 포함하는 금속일 수 있다.
Specifically, the metal electrode in step 3 may be a metal including gold (Au), titanium (Ti), platinum (Pt), palladium (Pd), tin (Sn) and alloys or mixed metals thereof.
다음으로, 본 발명에 따른 센서용 전극의 제조방법에 있어서, 단계 4는 산화아연 나노로드와 이소프로필 알콜, 에탄올, 메탄올 및 물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 용매가 혼합된 산화아연 나노로드 분산액을 상기 단계 2에서 도포된 은 나노 와이어 패턴 상부에 도포하는 단계이다.Next, in the method for producing an electrode for a sensor according to the present invention, Step 4 is a step of preparing a zinc oxide nanorod dispersion in which zinc oxide nanorod and at least one solvent selected from the group consisting of isopropyl alcohol, ethanol, To the upper portion of the silver nanowire pattern applied in Step 2.
상기 단계 4에서도 특정 나노 물질과 특정 용매를 혼합한 분산액을 제조하고, 이를 상기 단계 2에서 도포된 은 나노 와이어 패턴 상부에 도포하여 산화아연 나노로드를 형성하는 단계로서, 산화아연 나노로드와 이소프로필 알콜, 에탄올, 메탄올 및 물 중 1 종 이상의 용매를 혼합하여 산화아연 나노로드 분산액을 제조한다.In the step 4, a dispersion is prepared by mixing a specific nanomaterial and a specific solvent, and the dispersion is coated on the silver nanowire pattern applied in the step 2 to form a zinc oxide nanorod. The zinc oxide nanorod and isopropyl The zinc oxide nanorod dispersion is prepared by mixing at least one solvent selected from alcohol, ethanol, methanol and water.
산화아연 나노로드는 일반적으로 열 증착법, VLS 법, 수열합성법 등으로 기판 상에 직접 성장시키는 방법으로 제조되나, 이는 유기 기판에 적용할 수 없는 방법이며, 먼저 합성된 산화아연 나노로드를 코팅하여 패턴을 형성하는 기술에는 한계가 있다.The zinc oxide nanorods are generally produced by a method such as thermal deposition, VLS, hydrothermal synthesis or the like, which can not be applied to an organic substrate. The zinc oxide nanorod is first coated on the zinc oxide nano- There is a limit to the technique of forming the electrode.
이에, 상기 단계 4에서는 산화아연 나노로드와 특정 용매를 혼합하여 분산액을 제조한 후, 이를 상기 단계 2에서 도포된 은 나노 와이어 패턴 상부에 도포하여 산화아연 나노로드를 형성한다.
In the step 4, a zinc oxide nano-rod is mixed with a specific solvent to prepare a dispersion. Then, the zinc oxide nanorod is coated on the silver nanowire pattern applied in the step 2 to form a zinc oxide nano-rod.
이때, 상기 단계 4에서 산화아연 나노로드의 함량은 전체 산화아연 나노로드 분산액에 대하여 0.05 중량% 내지 0.3 중량%인 것이 바람직하다. 만약, 상기 단계 4에서 산화아연 나노로드의 함량이 전체 산화아연 나노로드 분산액에 대하여 0.05 중량% 미만일 경우에는 산화아연 나노로드의 균일한 패턴을 위해 과량으로 코팅을 해야하는데 이때, 과도한 분산액의 양에 의해 유기 기판의 특성이 변화하는 문제가 있으며, 0.3 중량%를 초과하는 경우에는 과도한 산화아연 나노로드의 함량으로 인해 리프트 오프 방법으로 패턴 형성이 되지 않는 문제가 있다.
At this time, it is preferable that the content of zinc oxide nano-rods in step 4 is 0.05 wt% to 0.3 wt% with respect to the total zinc oxide nano-rods dispersion. If the content of zinc oxide nanorods is less than 0.05 wt% based on the total zinc oxide nanorod dispersion in step 4, excessive coating is required for a uniform pattern of zinc oxide nanorods. At this time, There is a problem that the characteristics of the organic substrate are changed. When the content exceeds 0.3% by weight, there is a problem that pattern formation can not be carried out by the lift-off method due to the content of zinc oxide nanorods.
은 나노 와이어와 산화아연 나노로드를 교차 코팅함으로서 개별 산화아연 나노로드간의 전기적 연결성을 형성할 수 있다. 이에 따라, 유연성 기판에 적용하였을 경우에도 전기적 연결이 끊어지지 않는 장점이 있다.
Can form an electrical connection between the individual zinc oxide nanorods by cross-coating the nanowires and the zinc oxide nanorods. Accordingly, there is an advantage that electrical connection is not cut off even when applied to a flexible substrate.
다음으로, 본 발명에 따른 센서용 전극의 제조방법에 있어서, 단계 5는 은 나노 와이어 단독; 또는 은 나노 와이어 및 전도성 고분자, 탄소 나노 플레이트, 금속 입자, 세라믹 입자, 그래핀 및 산화 그래핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 보조 물질의 혼합물;과, 이소프로필 알콜, 에탄올, 메탄올 및 물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 용매;가 혼합된 은 나노 와이어 분산액을 상기 단계 4에서 도포된 산화아연 로드 상부에 도포하는 단계이다.Next, in the method of manufacturing an electrode for a sensor according to the present invention, step 5 is a step of preparing silver nanowire alone; Or a silver nanowire and a mixture of an auxiliary material including at least one selected from the group consisting of a conductive polymer, a carbon nanoplate, a metal particle, a ceramic particle, a graphene and an oxidized graphene, and a mixture of an isopropyl alcohol, And water is applied to the upper part of the zinc oxide rod applied in step 4 above.
상기 단계 5는 상기 단계 2와 동일한 방법으로 산화아연 나노로드 상부에 은 나노 와이어를 형성할 수 있다.In the step 5, silver nanowires may be formed on the zinc oxide nano-rods in the same manner as in the step 2.
이때, 상기 단계 5에서 도포되는 은 나노 와이어의 양은 산화아연 나노로드의 30 % 이상, 70 % 이하가 되어야 한다. 30 % 이하의 은 나노 와이어가 산화아연 나노로드 위에 도포될 경우, 산화아연 나노로드의 양에 비해 너무 적은 양의 은 나노 와이어가 도포되는 것이므로 산화아연 나노로드를 제대로 고정시켜 주지 못하여 리프트 오프 시 다량의 산화아연 나노로드가 함께 제거되어 패턴이 제대로 형성되지 않을 수 있다. 또한 70% 이상의 은 나노 와이어가 산화아연 나노로드 위에 도포될 경우, 산화아연 나노로드가 은 나노 와이어 아래에 위치하므로 너무 많은 은 나노 와이어의 양에 의해 UV를 제대로 인가받지 못하여 센서의 특성이 제대로 나오지 못할 수 있다.
At this time, the amount of silver nanowires applied in step 5 should be 30% or more and 70% or less of the zinc oxide nano-rods. When less than 30% of the silver nanowires are applied on the zinc oxide nanorods, the amount of silver nanowires applied is too small compared to the amount of the zinc oxide nanorods. Therefore, the zinc oxide nanorods can not be fixed properly. Zinc oxide nanorods may be removed together and the pattern may not be formed properly. In addition, when more than 70% of silver nanowires are applied on zinc oxide nanorods, the zinc oxide nanorods are located below the silver nanowires, so the amount of silver nanowires does not adequately apply the UV, I can not.
다음으로, 본 발명에 따른 센서용 전극의 제조방법에 있어서, 단계 6은 상기 과불소 중합체 패턴을 플루오르계 용매로 제거하는 단계이다.Next, in the method for manufacturing an electrode for a sensor according to the present invention, step 6 is a step of removing the perfluoropolymer pattern with a fluorinated solvent.
최종적으로 은 나노 와이어 및 산화아연 나노로드가 적층된 패턴을 형성하기 위하여, 상기 단계 6에서는 상기 과불소 중합체 패턴을 플루오르계 용매로 제거한다.Finally, in step 6, the perfluoropolymer pattern is removed with a fluorinated solvent to form a pattern in which silver nanowires and zinc oxide nanorods are laminated.
이때, 본 발명에서는 과불소 중합체를 패턴 형성을 위한 물질로 사용하기 때문에, 이를 제거하기 위한 용매를 플루오르계 용매를 사용할 수 있으며, 상기 플루오르계 용매는 은 나노 와이어를 포함하는 전도성 패턴 뿐만 아니라, 산화아연 나노로드 및 기판, 특히 유기 기판에 손상을 가하지 않고 과불소 중합체를 제거할 수 있다.Since the perfluoropolymer is used as a material for pattern formation, a fluorine-based solvent may be used as a solvent for removing the fluorine-based solvent. The fluorine-based solvent may include not only a conductive pattern including silver nanowires, It is possible to remove the perfluoropolymer without damaging the zinc nano-rods and the substrate, especially the organic substrate.
따라서, 우수한 센서용 전극을 얻을 수 있다.
Therefore, an excellent sensor electrode can be obtained.
구체적으로, 상기 단계 6의 플루오르계 용매는 하이드로플루오로에테르(Hydrofluoroether, HFE), 하이드로플루오로카본(Hydrofluorocarbon), 퍼플루오로카본(Perfluorocarbon) 및 고불소화 방향족 용매(Highly fluorinated aromatic solvent)를 사용할 수 있다.
Specifically, the fluorinated solvent in Step 6 may be a hydrofluoroether (HFE), a hydrofluorocarbon, a perfluorocarbon, and a highly fluorinated aromatic solvent. have.
또한, 본 발명은In addition,
상기의 제조방법으로 제조되고,[0030]
기판; Board;
상기 기판 상부에 형성된 은 나노 와이어를 포함하는 은 나노 와이어 패턴;A silver nanowire pattern including silver nanowires formed on the substrate;
상기 은 나노 와이어 패턴 양 말단에 접촉되는 금속 전극;A metal electrode contacting both ends of the silver nanowire pattern;
상기 은 나노 와이어 패턴 상부에 형성된 산화아연 나노로드 층; 및A zinc oxide nanorod layer formed on the silver nanowire pattern; And
상기 산화아연 나노로드 층 상부에 형성된 은 나노 와이어를 포함하는 전도성 층;을 포함하는 센서용 전극을 제공한다.
And a conductive layer including silver nanowires formed on the zinc oxide nano-rod layer.
본 발명에 따른 센서용 전극은 은 나노 와이어 및 산화아연 나노로드가 적층되고, 산화아연 나노로드 상부에 은 나노 와이어가 더 적층된 형태로, 은 나노 와이어 및 산화아연 나노로드가 교차 코팅됨으로서 개별 산화아연 나노로드간의 전기적 연결성이 우수하여 유연성 기판에 적용할 수 있다.
The electrode for a sensor according to the present invention is a sensor in which silver nanowires and zinc oxide nanorods are laminated and silver nanowires are further laminated on the zinc oxide nanorods, and silver nanowires and zinc oxide nanorods are cross- Zinc nano-rods are excellent in electrical connectivity and can be applied to flexible substrates.
나아가, 본 발명은 Further,
상기의 센서용 전극을 포함하는 가스 센서 또는 UV 센서를 제공한다.
There is provided a gas sensor or a UV sensor including the sensor electrode.
본 발명에 따른 센서용 전극은 은 나노 와이어 및 산화아연 나노로드가 적층되고, 산화아연 나노로드 상부에 은 나노 와이어가 더 적층된 형태로, 은 나노 와이어 및 산화아연 나노로드가 교차 코팅됨으로서 개별 산화아연 나노로드간의 전기적 연결성이 우수하여 유연성 기판에 적용할 수 있으며, 가스 센서 또는 UV 센서로 응용하는 경우 종래 센서들과 비교하여 우수한 반응 특성을 나타낸다.
The electrode for a sensor according to the present invention is a sensor in which silver nanowires and zinc oxide nanorods are laminated and silver nanowires are further laminated on the zinc oxide nanorods, and silver nanowires and zinc oxide nanorods are cross- Zinc nanorods are excellent in electrical connectivity and can be applied to flexible substrates. When applied to gas sensors or UV sensors, they exhibit superior reaction characteristics compared to conventional sensors.
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> 전도성 접착제 필름의 제조 1Example 1 Production of Conductive Adhesive Film 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 몰드는 소프트-폴리디메틸실록세인(s-PDMS, Sylgard 184, Dow Corning)이며, 패턴은 25 ㎛ 라인 앤드 스페이스(line and space)로, 볼록부와 오목부의 높이 차는 3 ㎛이다.
The polymer mold is soft-polydimethylsiloxane (s-PDMS, Sylgard 184, Dow Corning), the pattern is 25 μm line and space, and the difference in height between the convex portion and the concave portion is 3 μm.
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 제조한다.
1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl methacrylate (FDMA) was dissolved in hydrofluoroether so that the content of the polymer was 11 % By weight.
상기에서 제조된 고분자 몰드 위에 상기 단계 2에서 제조된 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 (1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl methacrylate) (Poly (1H, 1H) -dimethoxysilane) was applied onto the polymer mold prepared above and the mixed solution prepared in step 2 was applied and spin-coated at 1,000 rpm for 30 seconds. 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl methacrylate), PFDMA).
상기에서 폴리(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실 메타크릴레이트)가 형성된 고분자 몰드의 볼록부를 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 기판 상부에 접촉시켜 폴리(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실 메타크릴레이트) 25 ㎛의 폭을 갖는 과불소 중합체 패턴을 형성하였다.
1H, 1H, 2H, 2H-perfluoro (meth) acrylate was formed by contacting the convex portion of the polymer mold having the poly (1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl methacrylate) formed thereon on top of a polyethylene terephthalate Decyl methacrylate) to form a perfluoropolymer pattern having a width of 25 mu m.
단계 2: 아이소프로필 알콜(IPA) 용매에 은 나노 와이어를 전체 용액에 대하여 0.2 중량% 첨가하여 분산시킨 은 나노 와이어 분산액을 제조하고, 상기 단계 1에서 과불소 중합체 패턴이 형성된 PET 기판 상부에 상기에서 제조된 은 나노 와이어 분산액을 도포하여 은 나노 와이어 패턴을 형성하였다. 분산액 도포시, 스프레이 코팅을 이용하며, 1 mPa의 압력에서 3 mL의 분산액을 도포하였다.
Step 2: A silver nanowire dispersion liquid prepared by dispersing silver nanowires in an isopropyl alcohol (IPA) solvent in an amount of 0.2% by weight based on the total solution was prepared. On the PET substrate having the perfluoropolymer pattern formed thereon in step 1, The prepared silver nanowire dispersion was applied to form a silver nanowire pattern. For the dispersion application, spray coating was used and 3 mL of dispersion was applied at a pressure of 1 mPa.
단계 3: 상기 단계 2에서 형성된 은 나노 와이어 패턴 상부에 섀도 마스크(shadow mask)를 덮은 후, 은 나노 와이어 패턴 양 말단에 백금(Pt)을 증착시켜 은 나노 와이어 패턴과 전기적으로 접촉되는 금속 전극을 형성시켰다.
Step 3: The silver nanowire pattern formed in step 2 is covered with a shadow mask, and then platinum Pt is deposited on both ends of the silver nanowire pattern to form a metal electrode in electrical contact with the silver nanowire pattern. / RTI >
단계 4: 징크 나이트레이트 헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate, Zn(NO3)2ㆍ6H2O)와 헥사메틸렌테트라아민(hexamethylenetetramine, HMT, C6H12N4) 수용액을 0.03 몰로 혼합하여 약 70 ℃의 온도에서 600 rpm으로 스터링(stirring)하며 산화아연 나노로드를 성장시킨 후, 거름종이에 필터링하여 산화아연 나노로드를 준비하였다.Step 4: 0.03 mol of an aqueous solution of zinc nitrate hexahydrate (Zn (NO 3 ) 2 .6H 2 O) and hexamethylenetetramine (HMT, C 6 H 12 N 4 ) The zinc oxide nanorods were grown by stirring at a temperature of 600 rpm and filtered to filter paper to prepare zinc oxide nanorods.
이후, 아이소프로필 알콜(IPA) 용매에 산화아연 나노로드를 전체 용액에 대하여 0.2 중량% 첨가하여 분산시킨 산화아연 나노로드 분산액을 제조하고, 상기 단계 2에서 도포된 은 나노 와이어 패턴 상부에 상기에서 제조된 산화아연 나노로드 분산액을 도포하여 산화아연 나노로드 층을 형성하였다. 분산액 도포시, 스프레이 코팅을 이용하며, 1 mPa의 압력에서 6 mL의 분산액을 도포하였다.
Thereafter, a zinc oxide nano-rod dispersion in which zinc oxide nanorods are added to isopropyl alcohol (IPA) solvent in an amount of 0.2% by weight based on the total solution is dispersed to prepare a zinc oxide nano-rod dispersion. Zinc oxide nanorod dispersion was applied to form a zinc oxide nanorod layer. When applying the dispersion, 6 mL of dispersion was applied at a pressure of 1 mPa using a spray coating.
단계 5: 아이소프로필 알콜(IPA) 용매에 은 나노 와이어를 전체 용액에 대하여 0.2 중량% 첨가하여 분산시킨 은 나노 와이어 분산액을 제조하고, 상기 단계 4에서 도포된 산화아연 나노로드 층 상부에 상기에서 제조된 은 나노 와이어 분산액을 도포하여 은 나노 와이어 층을 형성하였다. 분산액 도포시, 스프레이 코팅을 이용하며, 1 mPa의 압력에서 3 mL의 분산액을 도포하였다.
Step 5: A silver nanowire dispersion liquid prepared by dispersing silver nanowires in an isopropyl alcohol (IPA) solvent in an amount of 0.2% by weight based on the total solution was prepared, and on the zinc oxide nanorod layer applied in step 4, The silver nanowire dispersion was applied to form a silver nanowire layer. For the dispersion application, spray coating was used and 3 mL of dispersion was applied at a pressure of 1 mPa.
단계 6: 상기 단계 5까지 처리된 과불소 중합체 패턴을 플루오르계 용매인 HFE 7300 용매로 제거하여 센서용 전극을 제조하였다.Step 6: The perfluoropolymer pattern treated until step 5 was removed with a fluorine-based solvent HFE 7300 to prepare an electrode for a sensor.
이때, 상기 센서용 전극 구조의 모식도를 도 1에 나타내었다.
At this time, a schematic diagram of the electrode structure for the sensor is shown in Fig.
<실험예 1> 주사 전자 현미경 관찰<Experimental Example 1> Scanning electron microscopic observation
본 발명에 따른 센서용 전극의 제조방법으로 제조된 센서용 전극의 표면 형상을 관찰하기 위하여, 상기 실시예 1에서 제조된 센서용 전극을 주사 전자 현미경(Scanning electron microscope, SEM)으로 관찰하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
In order to observe the surface shape of the electrode for a sensor manufactured by the method for manufacturing a sensor electrode according to the present invention, the electrode for a sensor manufactured in Example 1 was observed with a scanning electron microscope (SEM) The results are shown in Fig.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 나노 물질인 은 나노 와이어 및 산화아연 나노로드가 네트워크 구조를 이루는 것을 확인할 수 있으며, 균일한 형상의 패턴이 형성된 것을 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 2, it can be seen that the silver nanowires and zinc oxide nanorods of the nanomaterial according to the present invention have a network structure, and it is confirmed that a uniform pattern is formed.
<실험예 2> UV 반응 분석≪ Experimental Example 2 > UV reaction analysis
본 발명에 따른 센서용 전극의 제조방법으로 제조된 센서용 전극의 UV 반응성을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1에서 제조된 센서용 전극을 UV 램프를 이용하여 20 초 주기로 UV를 인가한 후의 전류 변화와 50 초 동안 UV를 인가한 후의 전류 변화 값을 측정하였으며, 그 결과를 도 3 및 도 4에 나타내었다.In order to confirm the UV reactivity of the sensor electrode manufactured by the manufacturing method of the sensor electrode according to the present invention, the sensor electrode prepared in Example 1 was subjected to UV And the current change value after the application of UV for 50 seconds was measured. The results are shown in FIG. 3 and FIG.
구체적으로, 제작한 센서용 전극 양 끝단에 형성된 백금 전극에 I-V 측정기를 연결한 후 UV 램프를 이용하여 자외선을 인가하며 센서의 전류 변화를 측정하였다. 이때, 도 3은 20 초 단위로 인가하여 전류의 변화 민감도를 측정한 그래프이고, 도 4는 전류의 변화량이 포화상태가 될 때까지 UV를 인가하여 전류 변화량을 측정한 그래프이다.
Specifically, an IV measuring device was connected to a platinum electrode formed on both ends of the manufactured sensor electrode, and ultraviolet rays were applied using a UV lamp to measure current change of the sensor. FIG. 3 is a graph showing the sensitivity of the change of current applied in units of 20 seconds, and FIG. 4 is a graph of current change by applying UV until the amount of change of the current becomes saturated.
도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 센서용 전극의 민감도(sensitivity)가 우수한 것을 확인할 수 있었다. UV를 인가하였을 때, 최대 0.6 ㎂의 변화를 보이며, UV를 끈 후에는 전류가 정상범위로 돌아오는데 약 10 초의 시간이 걸리는 것을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 2 and FIG. 3, it was confirmed that the sensitivity of the electrode for a sensor according to the present invention is excellent. When UV was applied, it showed a maximum change of 0.6 ㎂, and after turning off the UV, it took about 10 seconds to return the current to the normal range.
Claims (12)
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 수행하여 기판 상부에 과불소 중합체 패턴을 형성하는 단계(단계 1);
은 나노 와이어 단독; 또는 은 나노 와이어 및 전도성 고분자, 탄소 나노 플레이트, 금속 입자, 세라믹 입자, 그래핀 및 산화 그래핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 보조 물질의 혼합물;과, 이소프로필 알콜, 에탄올, 메탄올 및 물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 용매;가 혼합된 은 나노 와이어 분산액을 상기 단계 1의 과불소 중합체 패턴이 형성된 기판에 도포하여 은 나노 와이어 패턴을 형성하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 형성된 은 나노 와이어 패턴 양 말단에 접촉하는 금속 전극을 형성시키는 단계(단계 3);
산화아연 나노로드와 이소프로필 알콜, 에탄올, 메탄올 및 물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 용매가 혼합된 산화아연 나노로드 분산액을 상기 단계 2에서 형성된 은 나노 와이어 패턴 상부에 도포하는 단계(단계 4);
은 나노 와이어 단독; 또는 은 나노 와이어 및 전도성 고분자, 탄소 나노 플레이트, 금속 입자, 세라믹 입자, 그래핀 및 산화 그래핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 보조 물질의 혼합물;과, 이소프로필 알콜, 에탄올, 메탄올 및 물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 용매;가 혼합된 은 나노 와이어 분산액을 상기 단계 4에서 도포된 산화아연 로드 상부에 도포하는 단계(단계 5); 및
상기 과불소 중합체 패턴을 플루오르계 용매로 제거하는 단계(단계 6);를 포함하는 센서용 전극의 제조방법.
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 in Step c) with the substrate to form a perfluoropolymer pattern on the substrate One);
Silver nanowires alone; Or a silver nanowire and a mixture of an auxiliary material including at least one selected from the group consisting of a conductive polymer, a carbon nanoplate, a metal particle, a ceramic particle, a graphene and an oxidized graphene, and a mixture of an isopropyl alcohol, And water; a step (2) of forming a silver nanowire pattern by applying a silver nanowire dispersion liquid mixed with the solvent to a substrate on which the perfluoropolymer pattern of step 1 is formed;
Forming a metal electrode formed in step 2 in contact with both ends of the nanowire pattern (step 3);
(Step 4) of applying a zinc oxide nano-rod dispersion in which zinc oxide nanorods and at least one solvent selected from the group consisting of isopropyl alcohol, ethanol, methanol and water are mixed, onto the silver nanowire pattern formed in Step 2, ;
Silver nanowires alone; Or a silver nanowire and a mixture of an auxiliary material including at least one selected from the group consisting of a conductive polymer, a carbon nanoplate, a metal particle, a ceramic particle, a graphene and an oxidized graphene, and a mixture of an isopropyl alcohol, (Step 5) of applying a silver nanowire dispersion liquid mixed with at least one solvent selected from the group consisting of zinc oxide, zinc oxide, and water onto the zinc oxide rod applied in step 4; And
And removing the perfluoropolymer pattern with a fluorine-based solvent (Step 6).
상기 단계 a의 고분자 몰드는 하드-폴리디메틸실록세인(h-PDMS) 몰드 또는 소프트-폴리디메틸실록세인(s-PDMS) 몰드인 것을 특징으로 하는 센서용 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the polymer mold of step a) is a hard-polydimethylsiloxane (h-PDMS) mold or a soft-polydimethylsiloxane (s-PDMS) mold.
상기 단계 b의 고분자 용액은 플루오르계 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서용 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the polymer solution of step (b) comprises a fluorine-based solvent.
상기 단계 b의 과불소 중합체의 함량은 전체 고분자 용액에 대하여 1 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 센서용 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the content of the perfluoropolymer in the step (b) is 1 to 50% by weight based on the total polymer solution.
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 센서용 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the method for 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.
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 센서용 전극의 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 sensor electrode is made of a metal.
상기 단계 1에서 형성된 패턴의 두께는 50 nm 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 센서용 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the pattern formed in step 1 is 50 nm to 100 占 퐉.
상기 단계 1의 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 기판, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 기판, 폴리이미드(PI) 기판, 폴리카보네이트(PC) 기판, 폴리프로필렌(PP) 기판, 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 기판 및 폴리에테르술폰(PES) 기판으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종의 유연성 기판인 것을 특징으로 하는 센서용 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
The substrate of step 1 may be a polyethylene terephthalate (PET) substrate, a polyethylene naphthalate (PEN) substrate, a polyimide (PI) substrate, a polycarbonate (PC) substrate, a polypropylene (PP) substrate, a triacetylcellulose And a polyethersulfone (PES) substrate, wherein the flexible substrate is a flexible substrate.
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