KR102119549B1 - 디스플레이전극용 전극패턴 형성방법 및 이에 의해 형성된 전극패턴을 구비하는 디스플레이전극 - Google Patents

디스플레이전극용 전극패턴 형성방법 및 이에 의해 형성된 전극패턴을 구비하는 디스플레이전극 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이전극용 전극패턴 형성방법 및 이에 의해 형성된 전극패턴을 구비하는 디스플레이전극에 관한 것으로, 절연필름(5)에 드라이 필름(7)을 적층하는 단계(S1)와, 드라이 필름(7)이 적층된 절연필름(5)에 노광 공정을 수행하는 단계(S2)와, 노광 공정 수행 후, 현상 공정을 수행하여 절연필름(5)에 드라이 필름 패턴(13)을 형성하는 단계(S3)와, 드라이 필름 패턴(13) 사이에 나노 실버 페이스트(15)를 채우고 건조하는 단계(S4)와, 나노 실버 페이스트(15)의 건조 후, 드라이 필름 패턴(13)을 박리하여 절연필름(5)에 나노 실버 페이스트(15)로 이루어진 전극패턴(19)을 형성하는 단계(S5)와, 및 상기 절연필름(5)에 형성한 상기 전극패턴(19)을 디스플레이 기판(21)에 전사하는 단계(S6)를 포함한다.
본 발명은 스크린 프린팅, 저온 건조 방법을 적용하여 미세 전극패턴을 구현하는 것이 가능하므로 디스플레이 기판의 생산성을 높일 수 있는 이점이 있다.

Description

디스플레이전극용 전극패턴 형성방법 및 이에 의해 형성된 전극패턴을 구비하는 디스플레이전극{Circuit pattern making method for display electrode, and display electrode having circuit pattern made by the method}
본 발명은 디스플레이전극용 전극패턴 형성방법 및 이에 의해 형성된 전극패턴을 구비하는 디스플레이전극에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세 전극패턴을 갖는 디스플레이전극용 전극패턴 형성방법 및 이에 의해 형성된 전극패턴을 구비하는 디스플레이전극에 관한 것이다.
투명전극은 통상 80% 이상의 고투명도와 면저항 500Ω/sqm 이하의 전기전도도를 가지는 전자부품으로 LCD 전면 전극, OLED 전극 등의 디스플레이, 터치스크린, 태양전지, 광전자 소자 등 전자분야에 광범위하게 사용된다.
투명전극에 가장 많이 사용되는 것은 산화인듐주석(ITO, Indium Tin Oxide) 필름이다.
산화인듐주석 필름은 투과율이 좋아서 빛을 잘 투과시키는 동시에 전기전도성이 우수하고 에칭이 잘된다. 따라서, 투명한 글라스나 플라스틱 기판 위에 산화인듐주석을 박막형태로 증착시키고 에칭 공정을 통해 전극패턴을 형성한다. 그러나, 산화인듐주석 필름은 휨에 약하여 유연성에 한계가 있고 인듐 자체가 희소금속으로 자원 고갈의 우려가 있다.
또한, 투명전극은 미세 전극패턴의 구현이 중요한데, 산화인듐주석의 에칭 공정을 통해 투명한 글라스나 플라스틱 기판 위에 전극패턴을 형성하는 것은 미세 전극패턴 구현에 한계가 있다.
본 발명과 관련된 선행기술로는 국내등록특허 제1996-0012270호(1996.09.18) "투명 도전기판 제조방법"이 있다.
본 발명의 목적은 디스플레이 기판에 적용되어 투명전극을 대체할 수 있도록 형상 정밀도가 우수하고 미세 전극패턴을 갖는 디스플레이전극용 전극패턴 형성방법 및 이에 의해 형성된 전극패턴을 구비하는 디스플레이전극을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 절연필름에 드라이 필름을 적층하는 단계와, 상기 드라이 필름이 적층된 절연필름에 노광 공정을 수행하는 단계와, 상기 노광 공정 수행 후, 현상 공정을 수행하여 상기 절연필름에 드라이 필름 패턴을 형성하는 단계와, 상기 드라이 필름 패턴 사이에 나노 실버 페이스트를 채우고 건조하는 단계와, 상기 나노 실버 페이스트의 건조 후, 상기 드라이 필름 패턴을 박리하여 상기 절연필름에 나노 실버 페이스트로 이루어진 전극패턴을 형성하는 단계, 및 상기 절연필름에 형성한 상기 전극패턴을 디스플레이 기판에 전사하는 단계를 포함한다.
상기 건조는 120~150℃의 온도 범위에서 15~30분간 수행한다.
상기 나노 실버 페이스트는 스크린 프린팅 방법으로 인쇄하여 상기 드라이 필름 패턴 사이를 채운다.
상기 절연필름에 드라이 필름을 적층하는 단계는, 롤로 압착하는 라미네이션 공정을 통해 상기 절연필름에 상기 드라이필름을 적층한다.
상기 절연필름은 일면에 점착층이 형성되어 있는 PI 필름, PEN 필름, PET 필름, PC 필름, PSS 필름 중 어느 하나이다.
상기 전극패턴의 선폭은 10~15㎛ 이하이다.
본 발명은 절연필름에 형성한 드라이 필름 패턴 사이에 나노 실버 페이스트를 스크린 프린팅하여 채우고 낮은 온도에서 건조하여 전극패턴을 형성하므로 절연필름의 신축 등 손상이 발생하지 않고 전극패턴의 형상 정밀도가 우수하여 선폭이 15㎛ 이하인 미세 전극 패턴의 구현이 가능하다.
미세 전극 패턴의 구현이 가능하면 투명전극을 사용하지 않고도 투명한 전극과 동일한 효과를 가지므로 투명전극을 대체하여 디스플레이 기판에 적용이 가능하다.
또한, 본 발명은 플랙시블한 절연필름에 회로패턴을 형성하고 이를 다시 플랙시블한 디스플레이 기판에 전사하여 전극을 형성하므로 전사시 롤 대 롤 작업이 가능하여 디스플레이 기판의 대량 생산이 가능하다.
따라서, 본 발명은 디스플레이 기판의 불량을 최소화하면서도 생산성을 높일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 디스플레이전극용 전극패턴 형성방법을 보인 과정도.
도 2는 본 발명에 의한 디스플레이전극용 전극패턴 형성방법을 보인 구성도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 디스플레이전극용 전극패턴 형성방법은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 절연필름(5)에 드라이 필름(7)을 적층하는 단계(S1)와, 드라이 필름(7)이 적층된 절연필름(5)에 노광 공정을 수행하는 단계(S2)와, 노광 공정 수행 후, 현상 공정을 수행하여 절연필름(5)에 드라이 필름 패턴(13)을 형성하는 단계(S3)와, 드라이 필름 패턴(13) 사이에 나노 실버 페이스트(15)를 채우고 건조하는 단계(S4)와, 나노 실버 페이스트(15)의 건조 후, 드라이 필름 패턴(13)을 박리하여 절연필름(5)에 나노 실버 페이스트(15)로 이루어진 전극패턴(19)을 형성하는 단계(S5)와, 절연필름(5)에 형성한 전극패턴(19)을 디스플레이 기판(21)에 전사하는 단계(S6)를 포함한다.
전극패턴의 선폭은 10~15㎛ 이하이다. 선폭이 15㎛ 이하인 미세 전극 패턴의 구현이 가능하면, 투명전극을 사용하지 않고도 투명한 전극과 동일한 효과를 가지므로 투명전극을 대체하여 디스플레이 기판에 적용이 가능하다.
절연필름(5)에 드라이 필름을 적층하는 단계(S1)는, 롤(Roll)(1) 투 롤(roll)(3)을 이용한 라미네이션 공정을 이용한다.
절연필름(5)과 드라이 필름(7) 사이에 점착필름을 삽입하고 가열 가압 롤로 점착필름을 녹여 절연필름(5)에 드라이 필름(7)을 적층하거나, 절연필름(5)에 점착제를 도포하고 건조시킨 후 점착상태에서 가압 롤로 드라이 필름(7)을 절연필름(5)에 적층할 수 있다.
또는, 절연필름(5)에 점착제를 도포하고 건조시킨 후, 절연필름(5)과 드라이 필름(7)을 밀착시키면서 가열 가압 롤 사이를 통과시켜 절연필름(5)에 드라이 필름(7)을 적층할 수 있다.
절연필름(5)은 플랙시블(flexible)한 소재를 사용한다. 예를 들어, 절연필름은 일면에 점착제를 도포하여 점착층(5a)이 형성되어 있는 PI 필름, PEN 필름, PET 필름, PC 필름, PSS 필름 중 선택된 하나를 사용할 수 있다.
점착층은 아래에서 설명될 접착층에 비해서는 부착력이 약하다.
드라이 필름(7)은 미세 전극패턴을 구현하기 위해 사용한다. 드라이 필름(7)을 사용하는 경우, 감광물질을 도포하는 경우에 비해 미세 전극패턴 구현이 용이하다.
드라이 필름(7)이 적층된 절연필름(5)에 노광 공정을 수행하는 단계(S2)는, 필요한 회로가 될 부분의 패턴 이미지 재현을 위한 것이다.
드라이 필름(7)의 상부에 패턴 형성을 위한 마스크(9)를 배치하고, 노광기를 이용하여 자외선(11)을 조사하면 자외선(11)을 받은 부분에 경화반응이 일어난다. 노광은 케미컬 램프, 메탈 할로겐 등의 광원이 사용될 수 있다.
노광 공정 수행 후, 현상 공정을 수행하여 절연필름(5)에 드라이 필름 패턴(13)을 형성하는 단계(S3)는, 드라이 필름(7)의 경화되지 않은 부분을 현상액으로 용해, 제거시키고 드라이 필름(7)의 경화된 부분을 남게 하여 절연필름(5)에 기본회로인 드라이 필름 패턴(13)을 형성하는 것이다.
노광 공정 후, 현상 공정을 수행하면 드라이 필름(7)의 경화되지 않은 부분(노광시에 자외선을 받지 않은 부분)이 현상액에 의해 용해 제거된다. 드라이 필름(7)의 경화되지 않은 부분이 현상액에 의해 용해 제거되면, 절연필름(5)에 경화부인 드라이 필름 패턴(13)이 형성된다.
현상액은 염화구리(CuCl2)가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 현상액은 염화구리 2% 수용액이 사용될 수 있다. 현상 후에는 현상액 제거를 위한 수세 과정이 수행된다.
수세는 30℃ 이하의 물을 사용한다. 물의 온도가 30℃를 초과하면 드라이 필름 패턴(13)의 박리 원인이 된다. 수세 과정 후에는 건조 과정이 수행될 수 있다.
드라이 필름 패턴(13) 사이에 나노 실버 페이스트(15)를 채우고 건조하는 단계(S4)는, 스크린 프린팅 방식으로 드라이 필름 패턴(13) 사이에 나노 실버 페이스트(15)를 채운다.
스크린 프린팅 방식은 스퍼터링 방식과 달리 고온 소결 공정이 요구되지 않으므로 고온 치수 안정성 문제가 발생하지 않고 제조공정 및 제조 비용을 절감할 수 있으며, 미세 전극패턴 형성에 용이하다.
또한, 스크린 프린팅 방식은 대면적 인쇄가 가능하고 공정이 간단하다.
나노 실버 페이스트(15)는 입경 1㎛이하인 은 나노 분말을 포함하는 저융점 바인더이다. 나노 실버 페이스트(15)는 은 나노 분말 외에도 은 나노 입자의 균일 분산을 위한 분산제 및 소포제, 탈포제 등을 더 포함할 수 있다.
나노 실버 페이스트(15)를 스크린 프린팅하여 드라이 필름 패턴(13) 사이에 채운 후에는 나노 실버 페이스트(15)를 건조하는 과정이 수행된다.
나노 실버 페이스트는 저온 소결 공정에 의해 건조 가능하다.
건조는 열풍을 이용할 수도 있으나, 형상 정밀도를 높이기 위해 근적외선을 방사하여 수행한다.
근적외선 방사에 의한 나노 실버 페이스트(15)의 건조는 균일하고 빠른 건조로 인해 전극패턴의 형상 정밀도를 높이고 표면 상태를 우수하게 한다.
근적외선은 근적외선 램프를 이용하여 방사하며, 근적외선을 방사하기 위한 광원으로는 텅스텐 램프, 중적외선 램프, 글로바, 원적외선 램프, 고압수은 램프 중 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다. 여기서, 글로바는 탄화규소를 소결한 막대로서 전류를 흐르게 하여 1000℃ 정도에서 사용하는 적외선 광원이다.
근적외선은 120~150℃의 온도로 15~30분간 방사한다. 이는 열풍을 이용하여 건조하는 방법에 비해 약 30℃ 낮은 온도에서 동일한 저항 특성을 구현한다. 이에 따라 동일 건조 조건이라면 근적외선의 온도를 낮추어 절연필름에 영향을 주지 않고 스크린 프린팅된 전극패턴만을 건조하여 경화함으로써 절연필름의 신축 또는 손상을 방지할 수 있다.
절연필름(5)에 형성된 전극패턴(19)에 근적외선을 방사하여 건조시키는 단계에서, 흡인수단을 더 추가하여, 근적외선 램프에 의한 열이 나노 실버 페이스트(15)에 도달하지 않도록 할 수 있다.
흡인수단은 근적외선 램프에서 방사되는 미세한 열을 흡인하여 절연필름(5)의 신축 또는 손상을 방지한다. 흡인수단은 예를 들어, 모터에 연동하여 작동되는 흡인팬일 수 있다.
나노 실버 페이스트(15)를 사용하여 스크린 프린팅(17)법으로 전극패턴(19)을 형성하고 가열온도 120~150℃ 온도 범위에서 나노 실버 페이스트(15)를 건조하면 절연필름(5)의 손상이 방지되고 생산성을 높일 수 있다.
나노 실버 페이스트(15)의 건조가 완료되면, 드라이 필름 패턴(13)을 박리하여 절연필름(5)에 나노 실버 페이스트(15)로 이루어진 전극패턴(19)을 형성한다.
드라이 필름 패턴(13)을 박리하여 절연필름(5)에 나노 실버 페이스트(15)로 이루어진 전극패턴(19)을 형성하는 단계(S5)는, 드라이 필름 패턴(13)을 박리하여 절연필름(5)에 돌출된 전극패턴(19)만 남기는 것이다.
박리는 절연필름(5)의 드라이 필름 패턴(13)을 박리액으로 제거하는 공정이다. 박리액은 1~5%의 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH)이 사용될 수 있다. 드라이 필름 패턴(13)의 박리 후에는 박리액 제거를 위한 세정, 건조 과정이 수행된다.
드라이 필름 패턴(13)이 박리액에 의해 제거되면 절연필름(5)에 나노 실버 페이스트(15)로 이루어진 전극패턴이 형성된다. 전극패턴(19)은 선폭이 미세한 미세 전극패턴이다.
절연필름(5)에 형성한 전극패턴(19)을 디스플레이 기판(21)에 전사하는 단계(S6)는, 디스플레이 기판(21)에 접착층(21a)을 부착하고, 접착층(21a)이 있는 디스플레이 기판에 전극패턴(19)이 형성된 절연필름(5)을 일치시키고 압착하여 수행한다.
절연필름(5)의 전극패턴(19)을 디스플레이 기판(21)에 전사한 후에는, 디스플레이 기판(21)에서 절연필름(5)을 분리한다. 절연필름(5)의 분리시 디스플레이 기판(21)과 전극패턴(19)의 강한 부착력으로 인해 전극패턴(19)과 절연필름(5)이 분리되지 않는 전사 불량이 발생하지는 않는다.
절연필름(5)과 전극패턴(19)은 점착층(5a)으로 부착되고 디스플레이 기판(21)과 전극패턴(19)은 접착층(21a)으로 부착되므로, 디스플레이 기판(21)과 전극패턴(19)의 부착력이 절연필름(5)과 전극패턴(19)의 부착력에 비해 높다. 따라서 전사 후, 절연필름(5)과 전극패턴(19)의 분리가 용이하다.
그리고, 절연필름(5)에 형성한 전극패턴(19)은 플랙시블한 디스플레이 기판(21)에 전사시 롤(Roll) 대 롤(Roll) 작업이 가능하여 디스플레이 기판(21)에 산화인듐주석을 증착하고 에칭을 통해 전극패턴을 형성하는 기존의 방법에 비해 디스플레이 기판의 대량 생산이 가능하다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
1,3:롤 5:절연필름
7:드라이 필름 9:마스크
11:자외선 13:드라이 필름 패턴
15:나노 실버 페이스트 17:스크린 프린팅
19:전극패턴 21:디스플레이 기판
5a:점착층 21a:접착층

Claims (7)

  1. 절연필름에 드라이 필름을 적층하는 단계;
    상기 드라이 필름이 적층된 절연필름에 노광 공정을 수행하는 단계;
    상기 노광 공정 수행 후, 현상 공정을 수행하여 상기 절연필름에 드라이 필름 패턴을 형성하는 단계;
    상기 드라이 필름 패턴 사이에 나노 실버 페이스트를 채우고, 근적외선 램프를 통해 근적외선을 방사하여 상기 나노 실버 페이스트를 건조하는 단계;
    상기 나노 실버 페이스트의 건조 후, 상기 드라이 필름 패턴을 박리하여 상기 절연필름에 나노 실버 페이스트로 이루어진 전극패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 절연필름에 형성한 상기 전극패턴을 디스플레이 기판에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이전극용 전극패턴 형성방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 건조는 120~150℃의 온도 범위에서 15~30분간 수행하는 것을 특징으로 하는 디스플레이전극용 전극패턴 형성방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 나노 실버 페이스트는 스크린 프린팅 방법으로 인쇄하여 상기 드라이 필름 패턴 사이를 채우는 것을 특징으로 하는 디스플레이전극용 전극패턴 형성방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연필름에 드라이 필름을 적층하는 단계는,
    롤로 압착하는 라미네이션 공정을 통해 상기 절연필름에 상기 드라이필름을 적층하는 것을 특징으로 하는 디스플레이전극용 전극패턴 형성방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연필름은 일면에 점착층이 형성되어 있는
    PI 필름, PEN 필름, PET 필름, PC 필름, PSS 필름 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디스플레이전극용 전극패턴 형성방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극패턴의 선폭은 10~15㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 디스플레이전극용 전극패턴 형성방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 의해 형성된 전극패턴을 구비하는 디스플레이전극.


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