KR101828646B1 - 알루미늄 패턴 및 이의 제조 방법 - Google Patents

알루미늄 패턴 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 미세한 알루미늄 패턴의 제조 방법, 상기 제조 방법으로 제조된 알루미늄 패턴 및 이를 포함하는 전도성 필름에 관한 것이다.

Description

알루미늄 패턴 및 이의 제조 방법{ALUMINIUM PATTERN AND METHOD FOR FORMING ALUMINIUM PATTERN}
본 명세서는 미세한 알루미늄 패턴의 제조 방법, 상기 제조 방법으로 제조된 알루미늄 패턴에 관한 것이다.
투명 전도성 필름은 액정소자, 전자 잉크 소자, PDP, LCD, OLED 등과 같은 디스플레이 또는 조명 장치의 투명 전극 등으로 이용되고 있다. 한편, 최근 들어 태양전지에 대한 관심이 높아지면서, 투명 전도성 필름은 광 투과도 및 도전성 효과를 필요로 하는 태양전지에도 이용되고 있다.
일반적으로 투명 전도성 필름은 투명 기판에 ITO와 같은 금속 산화물을 적층하여 제조한다. 투명 전도성 필름에 포함된 ITO는 도전성 물질로 작용한다. 그러나, 디스플레이 장치 등이 대면적화되는 추세에 있으며, 기존의 ITO를 이용한 전극은 면저항이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 금속 패턴을 이용한 방식은 기존의 ITO 필름을 이용하는 것보다 원가가 저렴하고 저항이 낮은 장점이 있으나 기존의 ITO 필름보다 광투과율이 낮고, 터치 패턴이 희미하게 보이는 점에서 한계가 있다.
따라서, 이를 개선하기 위하여, 미세한 금속 패턴을 구현하려는 시도가 이루어 지고 있다.
J. Electrochem. Soc. 1978 Vol. 125, issue 5, 787-792
본 명세서의 목적은 미세한 알루미늄 패턴의 제조 방법, 상기 제조 방법으로 제조된 알루미늄 패턴을 제공하는 데 있다.
본 명세서는 기판 상에 알루미늄 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 알루미늄 패턴을 물에 침지하여 알루미늄 패턴의 적어도 일부에 산화 알루미늄을 형성하는 단계를 포함하는 알루미늄 패턴의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 명세서는 기판; 상기 기판 상에 구비된 알루미늄 패턴; 및 상기 알루미늄 패턴의 측면 중 적어도 일부에 구비된 산화 알루미늄을 포함하는 것인 전술한 알루미늄 패턴의 제조 방법으로 제조된 알루미늄 패턴을 제공한다.
본 명세서는 상기 알루미늄 패턴을 포함하는 전도성 필름을 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 전도성 필름을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 제조 방법으로 미세한 선폭을 포함하는 알루미늄 패턴의 구현이 가능하다.
또한, 비교적 간단한 제조 방법으로 별도의 마스크 또는 인쇄 원판의 제조가 필요 없어 공정상 시간 및/또는 비용적으로 경제적이다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 알루미늄 패턴의 제조예를 도시한 것이다.
도 2는 본 명세서의일 실시상태에 따른 알루미늄 패턴의 측면 구조를 예시한 것이다.
도 3은 알루미늄 패턴을 물에 침지한 시간에 따른 알루미늄 패턴의 투명도를 나타낸 도이다.
도 4는 알루미늄 패턴을 물에 침지한 시간에 따른 알루미늄 패턴의 선폭을 나타낸 도이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서는 기판 상에 알루미늄 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 알루미늄 패턴을 물에 침지하여 알루미늄 패턴의 적어도 일부에 산화 알루미늄을 형성하는 단계를 포함하는 알루미늄 패턴의 제조 방법을 제공한다.
종래의 금속을 포함하는 알루미늄 패턴을 구현하는 경우에 한번 구성된 패턴의 선폭을 추가적으로 감소시키는 것은 용이하지 않았다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 알루미늄 패턴을 물에 침지하여 산화 알루미늄을 형성하는 단계에서 알루미늄 패턴의 물에 접촉하는 면에서부터 산화 알루미늄이 생성된다.
상기 산화 알루미늄은 높은 투과율을 가지고 있어, 불투명한 알루미늄 패턴 박막을 투명하게 만들 수 있어, 불투명한 알루미늄 패턴의 선폭을 감소시킬 수 있다. 또한, 반응 시간 및 물의 온도에 따라서 산화 알루미늄의 생성되는 범위를 조절할 수 있으며, 이 경우 알루미늄 패턴의 선폭을 당업자의 선택에 따라서 조절할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 알루미늄 패턴의 제조 방법은 물에 침지하여 산화시키는 단계를 포함하여, 별도의 마스크 제작이나, 인쇄 원판의 제작 없이도 간단한 공정으로 구성된 패턴의 선폭을 용이하게 감소시킬 수 있으며, 물에 침지하는 시간 및 물의 온도를 조절하여 선폭을 필요에 따라 조절할 수 있어, 비용 및 시간적으로 효과적이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 상기 알루미늄 패턴을 형성하는 단계 후, 산화 알루미늄을 형성하는 단계 전에 상기 알루미늄 패턴 상에 레지스트 층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
상기 레지스트 층은 물에 침지하여, 산화 알루미늄을 형성하는 경우에 알루미늄 패턴의 유실을 방지하는 역할을 하며, 상기 레지스트 층의 재료는 물에 녹지 않는 당업계에 통용되는 고분자 및/또는 단분자를 사용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 레지스트 층은 일반적으로 사용되는 방법을 사용할 수 있다. 구체적으로 스퍼터링 방법, CVD(chemical vapor deposition)법, 열증착(thermal evaporation)법, 전자빔(e-beam) 증착법 등의 진공 공정이나, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 오프셋 프린팅 또는 그라비아 프린팅 등의 인쇄 공정을 사용할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 레지스트 층을 알루미늄 패턴 상에 형성하는 것은 알루미늄 패턴의 측면에만 선택적으로 산화 알루미늄을 형성하고, 알루미늄 패턴의 상면에 전도성이 낮은 산화 알루미늄을 형성하는 것을 방지하여, 소자에 적층되었을 때, 전극으로서 역할을 용이하게 하기 위함이다. 따라서, 이 경우 알루미늄 패턴의 두께는 변하지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 알루미늄 패턴을 형성하는 단계는 금속 패턴을 형성하는 데 일반적으로 사용되는 방법을 사용할 수 있다. 상기 패턴은 인쇄법, 포토리소그래피법, 포토그래피법, 마스크를 이용한 방법 또는 레이져 전사 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 알루미늄 패턴의 두께는 0 ㎛ 초과 10 ㎛ 이다. 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 알루미늄 패턴의 두께는 150 nm 내지 200 nm 이다. 상기 알루미늄 패턴의 두께는 당업자의 필요에 따라서, 조절할 수 있다.
본 명세서에서 알루미늄 패턴의 두께는 산화 알루미늄이 형성되지 않는 일면에서 이에 대향하는 일면 사이의 너비를 의미한다. 도2 에서 b 부분의 너비가 알루미늄 패턴의 두께에 대응한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 산화 알루미늄의 두께는 상기 알루미늄 패턴의 두께와 동일할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 알루미늄 패턴은 메쉬 패턴이다. 상기 메쉬 패턴은 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 및 팔각형 중 하나 이상의 형태를 포함하는 규칙적인 다각형 패턴을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 물에 침지하기 전의 알루미늄 패턴의 피치는 50 ㎛ 내지 500 ㎛ 이나, 이에 한정하지 않고, 필요에 따라서 당업자가 조절할 수 있다.
본 명세서에서 알루미늄 패턴의 피치란 패턴과 패턴 사이의 너비를 의미하며, n번째 패턴의 중간에서부터 n+1 번째 패턴의 중간 사이의 너비를 의미한다.
알루미늄 패턴 중 물에 접촉되는 부분에서부터 산화 알루미늄이 생성되므로, 상기 물에 침지한 후의 알루미늄 패턴의 피치는 변하지 않는다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 산화 알루미늄 패턴이 형성된 알루미늄 패턴의 투과율은 80 % 이상 100 % 미만이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 물에 침지한 후의 알루미늄 패턴의 투과율은 물에 침지하기 전의 알루미늄 패턴 대비 10 % 내지 50 % 증가한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 물에 침지하여 산화알루미늄을 형성하는 단계에서, 상기 물의 온도는 40 ℃ 내지 100 ℃이다.
상기 온도 범위 내에서, 산화 알루미늄의 시간 및/또는 비용적으로 경제적이다. 구체적으로 40 ℃ 미만의 물에 침지하는 경우에 산화 알루미늄의 생성이 천천히 진행되므로, 처리 시간이 상승될 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 알루미늄 패턴의 제조예를 도시한 것이다. 기판(101) 상에 알루미늄 패턴(102)을 형성하고, 상기 알루미늄 패턴 상에 레지스트 층(103)을 형성하였다. 그 후, 40 ℃ 이상의 물에서 반응을 시키면 알루미늄 패턴의 물에 접촉하는 면에서부터 산화 알루미늄(104)이 형성된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 알루미늄 패턴을 30분 이하로 물에 침지시킨다. 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 알루미늄 패턴을 5분 내지 30분 침지시킨다. 상기 알루미늄 패턴의 침지시간은 물의 온도 및/또는 패턴의 선폭에 따라서 조절할 수 있다.
상기와 같이 40 ℃ 내지 100 ℃의 물에 침지시키는 경우에 산화 알루미늄이 형성되어, 투과율이 높아지며, 30 분 이하인 경우에는 산화 알루미늄이 과다하게 형성되어, 알루미늄 패턴이 단선되는 것을 방지할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 물의 온도는 40 ℃ 내지 100 ℃이고, 상기 알루미늄 패턴을 물에 침지하여 산화시키는 단계 이후, 알루미늄 패턴의 투과도는 5분 이내에 18 % 이상 증가한다.
도 3은 알루미늄 패턴을 물에 침지한 시간에 따른 알루미늄 패턴의 투명도를 나타낸 도이다. 도 3에서 투명도를 관찰한 결과, 5 분 이내에 투과도가 18.4% 향상되었으며 5분 이후부터는 투명도가 높아 글씨가 보이는 것을 확인할 수 있다.
다른 실시상태에 있어서, 상기 알루미늄 패턴을 물에 침지하여 산화 알루미늄을 형성하는 단계 이후 알루미늄 패턴의 투과율은 20분 이내에 90% 이상 증가한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 물의 온도는 40 ℃ 내지 100 ℃ 이고, 상기 알루미늄 패턴을 물에 침지하여 산화시키는 단계 이후 알루미늄 패턴의 선폭이 5 분 이내에 10 % 내지 30 % 감소한다.
도 4는 알루미늄 패턴을 물에 침지한 시간에 따른 알루미늄 패턴의 선폭을 나타낸 도이다. 도 3에서 알루미늄 패턴의 선폭을 관찰한 결과, 5분 이내에 3.2 ㎛의 선폭이 2.4 ㎛로 감소하는 것을 확인할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 알루미늄 패턴의 선폭이란 산화 알루미늄과 접촉하는 알루미늄 패턴의 일면에서부터 상기 일면에 대향하는 알루미늄 패턴의 일면 사이의 너비를 의미한다. 도 2에서 a 부분의 너비가 명세서의 알루미늄 패턴의 선폭에 대응한다.
또한, 본 명세서는 기판; 상기 기판 상에 구비된 알루미늄 패턴; 및 상기 알루미늄 패턴의 측면 중 적어도 일부에 구비된 산화 알루미늄을 포함하는 것인 전술한 알루미늄 패턴의 제조 방법으로 제조된 알루미늄 패턴을 제공한다.
본 명세서는 기판; 상기 기판 상에 구비된 알루미늄 패턴; 및 상기 알루미늄 패턴의 측면 중 적어도 일부에 구비된 산화 알루미늄을 포함하는 알루미늄 패턴을 제공한다.
본 명세서에서 산화 알루미늄은 Al2O3, Al(OH)3 및 AlO(OH) 등이 있으며, 알루미늄의 산화 정도에 따라서 달라질 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 산화 알루미늄의 투과율은 80 % 내지 100 % 이다. 상기 범위 내에서의 산화 알루미늄을 포함하는 경우에 소자에 적용할 때 터치 패턴을 보이지 않도록 할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 알루미늄 패턴의 선폭은 10 ㎛이하 이다. 상기의 범위 내에서 소자에 적용하는 경우에 패턴이 보이지 않도록 할 수 있다. 구체적으로 하나의 실시상태에 따른 알루미늄 패턴의 선폭은 2 ㎛ 내지 5 ㎛이다.
상기 알루미늄의 선폭이란, 최초 알루미늄 패턴의 선폭에서 산화 알루미늄의 선폭을 제외한 것을 의미한다. 도 2에서 a 부분의 너비가 명세서의 알루미늄 패턴의 선폭에 대응한다.
본 명세서는 상기 전술한 알루미늄 패턴을 포함하는 전도성 필름을 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 전도성 필름을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다. 본 명세서의 일 실시상태에 따라, 상기 전도성 필름은 현재 투명 전극이 사용되는 모든 분야에 적용 가능하고, 특히 PDA, 노트북, ATM, 휴대폰, 네비게이션 등의 터치 스크린에 사용될 수 있다. 또한, 터치스크린 OLED 디스플레이 패널(OLED DisplayPanel, PDP), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 및 음극선관(Cathode-Ray Tube, CRT), PDP와 같은 디스플레이 장치나 OLED 조명 등에도 사용 가능하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 전술한 전도성 필름을 포함하는 터치 스크린을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 알루미늄 패턴의 적어도 일면에 암색화층을 더 포함한다. 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 암색화층은 패턴화된 것일 수 있다. 본 명세서에서 상기 암색화 층이란, 유효 화면부에 구비된 미세 금속 패턴을 포함하는 터치 스크린에서 상기 미세 금속 패턴의 광반사 및 회절을 개선하는 역할을 한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 터치스크린은 상기 기재 상부에 상기 알루미늄 패턴이 형성된 유효화면부 이외에 전극부 또는 패드부를 추가로 포함할 수 있으며, 이 때 유효화면부와 전극부 / 패드부는 동일한 전도체로 구성될 수 있으며, 동일한 두께를 지니고 있어 그 이음매가 없을 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 터치스크린은 보호필름, 편광필름, 반사방지필름, 눈부심방지필름, 내지문성필름, 저반사필름 등을 각 기재의 일면에 구비할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 터치스크린은 상기 제조된 알루미늄 패턴을 포함한다. 예컨대, 정전용량식 터치스크린에 있어서, 상기 본 발명의 일 실시상태에 다른 전도성 기판은 터치 감응식 전극 기판으로 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 터치스크린은 하부 기재; 상부 기재; 및 상기 하부 기재의 상부 기재에 접하는 면　및 상기 상부 기재의 하부 기재에 접하는 면 중 어느 한 면 또는 양면에 구비된　전극층을 포함할 수 있다. 상기 전극층은 각각 X축 위치 검출 및 Y축 위치 검출을 위한 신호 송신 및 수신의 기능을 수행할 수 있다. 상기 전극층은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 알루미늄 패턴을 포함할 수 있다.
상기 상부 기재와 상기 하부 기재 모두의 일면에 전극층이 구비되어 ２층의 전극층이 형성되는 경우, 상기 전극층의 간격을 일정하게 유지하고 접속이 일어나지 않도록 상기 하부 기재와 상부 기재 사이에 절연층 또는 스페이서가 구비될 수 있다. 상기 절연층은 점착제 또는 UV 혹은 열 경화성 수지를 포함할 수 있다.
상기 터치스크린은 전술한 알루미늄 패턴과 연결된 접지부를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 접지부는 상기 기재의 알루미늄 패턴이 형성된 면의 가장자리부에 형성될 수 있다. 또한，상기 알루미늄 패턴을 포함하는 적층재의 적어도 일면에는 반사 방지 필름, 편광 필름, 내지문 필름 중 적어도 하나가 구비될 수 있다. 설계사양에 따라 전술한 기능성 필름 이외에 다른 종류의 기능성 필름을 더 포함할 수도 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 1.
리버스 오프셋(Reverse offset) 인쇄를 통해 패턴을 형성하고, 엣칭 (etching) 하는 과정을 통하여, 선폭 3.2 ㎛, 피치(pitch) 300 ㎛의 알루미늄 패턴을 형성하였다. 상기 형성된 알루미늄 패턴을 100 ℃의 증류수(DI water)에 침지하였다.
상기 실시예를 기초로, 침지 시간에 따른 선폭을 하기 표 1에 기재하였다.
시간 (min) 선폭 (㎛)
0 3.2
1 2.8
5 2.4
10 2.3
상기 표 1의 결과로 물에 침지하는 경우 미세한 알루미늄 패턴의 선폭을 획득할 수 있음을 확인할 수 있다.
101: 기판
102: 알루미늄 패턴
103: 레지스트 층
104: 산화 알루미늄
a: 알루미늄 패턴의 선폭
b: 패턴의 두께

Claims (11)

  1. 기판 상에 알루미늄 패턴을 형성하는 단계;
    상기 알루미늄 패턴 상에 레지스트 층을 형성하는 단계; 및
    상기 알루미늄 패턴을 물에 침지하여 알루미늄 패턴의 측면 중 적어도 일부에 산화 알루미늄을 형성하는 단계를 포함하는 것인 알루미늄 패턴의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 물의 온도는 40 ℃ 내지 100 ℃인 것인 알루미늄 패턴의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 물에 침지한 후의 알루미늄 패턴의 투과율은 물에 침지하기 전의 알루늄 패턴의 투과율 대비 10 % 내지 50 % 증가하는 것인 알루미늄 패턴의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 물의 온도는 40 ℃ 내지 100 ℃이고,
    상기 산화 알루미늄을 형성하는 단계 이후,
    알루미늄 패턴의 선폭이 5 분 이내에 10 % 내지 30 % 감소하는 것인 알루미늄 패턴의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 알루미늄 패턴은 메쉬 패턴인 것인 알루미늄 패턴의 제조 방법.
  7. 기판;
    상기 기판 상에 구비된 알루미늄 패턴;
    상기 알루미늄 패턴 상에 구비된 레지스트 층; 및
    상기 알루미늄 패턴의 측면 중 적어도 일부에 구비된 산화 알루미늄을 포함하는 것인
    청구항 1 및 3 내지 6 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 알루미늄 패턴.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 7의 알루미늄 패턴을 포함하는 전도성 필름.
  11. 청구항 10의 전도성 필름을 포함하는 디스플레이 장치.
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