KR102119596B1 - 수지 조성물 및 이를 포함하는 전도성 패턴 형성용 몰드 - Google Patents

수지 조성물 및 이를 포함하는 전도성 패턴 형성용 몰드 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 수지 조성물은, 1개 내지 10개의 반응기를 가지는 에폭시 유도체 올리고머; 모노머; 및 광 중합 개시제를 포함한다.

Description

수지 조성물 및 이를 포함하는 전도성 패턴 형성용 몰드{COMPOSITION OF RESIN AND CONDUNCTIVE PATTERN FORMING MOLD WITH THE SAME}
본 기재는 수지 조성물 및 이를 포함하는 전도성 패턴 형성용 몰드에 관한 것이다.
디스플레이 장치의 투명 전극으로 가장 널리 쓰이는 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)은 가격이 비싸고, 기판의 굽힘과 휨에 의해 물리적으로 쉽게 타격을 받아 전극으로의 특성이 악화되고, 이에 의해 플렉시블(flexible) 소자에 적합하지 않다는 문제점이 있다. 또한, 대형 크기의 장치에 적용할 경우 높은 저항으로 인한 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 대체 전극에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 전극물질을 전도성 패턴, 일례로 메쉬(mesh) 형상으로 형성하여 ITO를 대체하고자 하나, 전도성 패턴 형상을 임프린팅으로 형성 시, 그 공정이 복잡하다는 문제가 있다.
즉, 임프링팅 공정 중, 마더 몰드(mother mold) 및 썬 몰드(son mold) 등 고가의 몰드가 두 개 이상 필요하여 비용이 증가하고 공정이 복잡하다는 문제가 있었다. 또한, 타겟의 메인 패턴을 위한 제2 패턴 제조 시, 모재의 재질에 따라 다른 공정을 적용하여야 했다. 즉, 모재가 실리콘일 경우, 드라이 에칭으로 음각 형상의 제2 패턴을 형성하여야 한다. 또한, 모재가 유리, 석영 또는 글래시 카본일 경우, 제2 패턴에 해당하는 마스터 몰드를 별도로 제작한 후, 열 나노 임프린팅으로 제2 패턴을 제조하여야 한다. 또한, 모재가 유리 또는 석영일 경우, 노광, 현상, 에칭으로도 제조할 수 있으나, 등방성 에칭 등 일정한 형상만 갖게 되어 제2 패턴의 형상 제어가 어렵다. 또한, 모재가 필름일 경우, 드물게 초음파 나노 임프린팅을 하는 경우도 있으나, 초음파의 출력 에너지 대비 일정 형상만 갖게 되어 그 형상의 제어가 어렵다는 문제가 있다. 결과적으로 종래의 제조 공정으로는 몰드를 최소 2번 이상 제조하여야 하므로 공정이 복잡하고 비용이 높다.
실시예는 접착력이 향상된 수지 조성물 및 이를 포함하는 전도성 패턴 형성용 몰드를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 수지 조성물은, 1개 내지 10개의 반응기를 가지는 에폭시 유도체 올리고머; 모노머; 및 광 중합 개시제를 포함한다.
실시예에 따른 수지 조성물을 통해 다양한 기재 상에 패턴을 형성할 수 있다. 즉, 패턴의 접착력을 확보할 수 있다. 종래에는 기재의 종류에 따라 수지 조성물을 달리하여 패턴을 형성하여야 하는 문제가 있었으나, 실시예에서는 기재의 종류에 상관없이 접착력을 확보하면서 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 내화학성이 뛰어나 다음 공정에 의해 상기 패턴이 부식되거나 변형되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 다른 공정이 진행되어도 패턴이 충분히 견딜 수 있어 패턴 형상을 유지할 수 있다.
또한, 실시예에서는 하나의 몰드만으로도 원하는 타겟을 형성할 수 있다. 따라서, 비용을 절감할 수 있고 공정을 단순화할 수 있다.
도 1 내지 도 6은 실시예에 따른 전도성 패턴 형성용 몰드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 7 내지 도 11은 실시예에 따른 전도성 패턴 형성용 몰드를 이용하여 제조된 터치 윈도우의 일 단면도들 및 평면도이다.
도 12 내지 도 16은 실시예 및 비교예를 비교한 실험 결과이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 실시예에 따른 수지 조성물, 전도성 패턴 형성용 몰드 및 이의 제조방법에 대해서 설명한다.
도 1을 참조하면, 전도성 패턴 형성용 몰드를 제조하기 위한 기재(10)를 준비할 수 있다. 상기 기재(10)는 실리콘, 유리, PC, PMMA, PET 등의 고분자 필름, 글래시 카본(glassy carbon), 석영(quartz)으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 어느 하나 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 기재(10) 상에 제1 패턴(20)을 형성할 수 있다. 상기 제1 패턴(20)은 타겟 전도성 패턴의 서브 패턴(도 8의 참조부호 320)과 대응되는 형상일 수 있다. 상기 제1 패턴(20)은 양각 형상이다. 따라서, 상기 제1 패턴(20)은 상기 기재(10)의 상면으로부터 돌출되어 위치할 수 있다. 상기 제1 패턴(20)은 나노 임프린팅 공정, 포토레지스트 공정 또는 에칭 공정을 통해 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1 패턴(20)은 실시예에 따른 수지 조성물을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 수지 조성물은 에폭시 유도체 올리고머, 모노머 및 광 중합 개시제를 포함할 수 있다.
상기 올리고머는 1개 내지 10개의 반응기를 가질 수 있다. 상기 반응기는 에폭시(epoxy) 그룹 또는 하이드록시(hydroxy) 그룹 등을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 올리고머는 에폭시 유도체 올리고머일 수 있다. 일례로, 상기 올리고머는 에폭시 아크릴레이트 올리고머일 수 있다. 이때, 상기 올리고머는 epichlorohydrin-bi320henol A epoxy의 1/2만 (meth)acrylate 반응시킨 올리고머일 수 있다. 또는, 상기 올리고머는 epichlorohydrin-bi320henol A epoxy 모두를 (meth)acrylate 반응시키고, acryloyl morpholine으로 희석시킨 올리고머일 수 있다.
이때, 상기 올리고머는 하기와 같은 구조를 가질 수 있다.
상기 모노머는 이중결합을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 모노머는 환형 구조를 포함할 수 있다. 즉, 상기 모노머는 벤젠(benzen) 또는 헥센(hexane)구조를 가질 수 있다. 일례로, 상기 모노머는 isobornyl(meth)acrylate, 2-methylcyclohexyl (meth)acrylate, tetrahydrofurfuran-3-yl (meth)acrylate, furfuryl (meth)acrylate 또는 dicyclopentanyl (meth)acrylate일 수 있다.
상기 모노머가 환형 구조를 포함함으로써, 수지 조성물 경화 시, 체적 수축이 거의 일어나지 않을 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 수지 조성물로 형성되는 상기 제1 패턴(20)의 형상을 변형없이 유지할 수 있다. 또한, 상기 모노머가 환형 구조를 포함함으로써, 내화학성을 확보할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 수지 조성물로 형성되는 상기 제1 패턴(20) 형성 후, 상기 제1 패턴(20)이 다른 공정의 영향을 받지 않도록 할 수 있다.
이어서, 상기 광 중합 개시제는 (2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one), Darocur 1173, Ciba社), (2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one, Irgacure 651, Ciba社), (1-hydroxy-cyclohexylphenylketone, Irgacure 184, Ciba社), (2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinylpropan-1-one, Irgacure 907, Ciba社), (bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylpho320hine oxide, Irgacure819, Ciba社) 또는 (2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylpho320hine oxide, Darocur TPO, Ciba社)를 포함할 수 있다. 상기 광 중합 개시제는 상기 물질 중 어느 하나 포함하거나 그 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
이를 통해, 상기 제1 패턴(20)이 다양한 기재(10) 상에 접착될 수 있어 접착력을 확보할 수 있다. 즉, 종래에는 상기 기재(10)의 종류에 따라 수지 조성물을 달리하여 제1 패턴(20)을 형성하여야 하는 문제가 있었으나, 실시예에서는 기재(10)의 종류에 상관없이 접착력을 확보하면서 제1 패턴(20)을 형성할 수 있다. 또한, 내화학성이 뛰어나 다음 공정에 의해 상기 제1 패턴(20)이 부식되거나 변형되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 다른 공정이 진행되어도 제1 패턴(20)이 충분히 견딜 수 있어 패턴 형상을 유지할 수 있다.
이어서, 도 3을 참조하면, 상기 기재(10) 상에 제2 패턴(30)을 형성할 수 있다. 상기 제2 패턴(30)은 상기 제1 패턴(20) 사이사이에 배치된다. 상기 제2 패턴(30)은 타겟 전도성 패턴의 메인 패턴(도 8의 참조부호 310)과 대응되는 형상일 수 있다. 상기 제2 패턴(30)은 전도성 패턴 형상이다. 상기 제2 패턴(30)은 양각 형상이다. 따라서, 상기 제2 패턴(30)은 상기 기재(10)의 상면으로부터 돌출되어 위치할 수 있다. 이를 통해, 전도성 패턴 형성용 몰드(100)가 제조될 수 있다.
상기 제2 패턴(30)은 포토레지스트 공정으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 패턴(30)은 감광성 물질의 노광, 현상 및 에칭 공정을 통해 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제2 패턴(30)은 감광성 필름 또는 포토레지스트를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 패턴(30)은 추후 몰드 물질(도 5의 참조부호 200’)을 형성하여 몰드 제조 시 이용하는 도금 공정에서 충분히 견딜 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 제2 패턴(30)은 도금 전용 감광성 필름 또는 도금 전용 포토레지스트를 포함할 수 있다.
이어서, 도 4를 참조하면, 상기 전도성 패턴 형성용 몰드(100) 상에 씨드층(40)을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 제1 패턴(20) 및 상기 제2 패턴(30)의 상면 및 측면에 씨드층(40)이 형성될 수 있다. 상기 씨드층(40)은 금속을 포함할 수 있다. 상기 씨드층(40)은 내부식성이 강한 금속을 포함할 수 있다. 상기 씨드층(40)은 구리, 알루미늄, 니켈, 주석, 아연, 금, 은 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 어느 하나 포함할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 씨드층(40)은 상기 전도성 패턴 형성용 몰드(100) 상에 형성되는 몰드 물질(도 5의 참조부호 200’, 이하 동일)과 대응되는 물질을 포함할 수 있다. 즉, 상기 씨드층(40)은 몰드 물질(200’)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 이를 통해, 몰드(200)에 형성되는 패턴들이 균질하게 도금될 수 있다.
한편, 상기 전도성 패턴 형성용 몰드(100) 상에 상기 씨드층(40) 대신 불소 피막층 등의 표면 처리층을 형성할 수 있다. 상기 불소 피막층을 통해, 추후에 형성되는 몰드(200)의 이형이 용이하게 될 수 있다.
이어서, 도 5를 참조하면, 상기 전도성 패턴 형성용 몰드(100) 상에 몰드 물질(200’)을 형성할 수 있다. 상기 몰드 물질(200’)은 상기 씨드층(40)으로부터 전기 도금하여 형성될 수 있다. 따라서, 상기 몰드 물질(200’)로부터 강도가 높은 몰드(200)를 제조할 수 있다.
이어서, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 몰드 물질(200’)로부터 제조된 몰드(200)를 분리시킬 수 있다. 따라서, 상기 몰드(200)는 상기 타겟 전도성 패턴(도 8 참조)의 서브 패턴(320)에 대응되는 제3 패턴(32) 및 메인 패턴(310)에 대응되는 제4 패턴(31)을 포함할 수 있다. 상기 제3 패턴(32) 및 제4 패턴(31)은 음각 형상일 수 있다. 도면에는 상기 몰드(200)가 평평한 평면 형상을 가진 것으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 상기 몰드(200)는 롤(roll) 형상을 포함할 수 있다. 상기 롤 형상의 몰드(200)를 통해 롤투롤(roll to roll)공정을 수행할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 몰드(200)에 타겟 물질(300’)을 형성할 수 있고, 도 8을 참조하면, 상기 몰드(200)로부터 임프린팅된 타겟 전도성 패턴(300)를 분리시킬 수 있다. 따라서, 상기 타겟 전도성 패턴(300)는 최초 의도한 메인 패턴(310) 및 서브 패턴(320)을 포함한다.
종래에는 마더 몰드(mother mold) 및 썬 몰드(son mold) 등 고가의 몰드가 두 개 이상 필요하여 비용이 증가하고 공정이 복잡하다는 문제가 있었다. 또한, 타겟의 메인 패턴(310)을 위한 제2 패턴(30) 제조 시, 기재(10)의 재질에 따라 다른 공정을 적용하여야 했다. 즉, 기재(10)가 실리콘일 경우, 드라이 에칭으로 음각 형상의 제2 패턴(30)을 형성하여야 한다. 또한, 기재(10)가 유리, 석영 또는 글래시 카본일 경우, 제2 패턴(30)에 해당하는 마스터 몰드(200)를 별도로 제작한 후, 열 나노 임프린팅으로 제2 패턴(30)을 제조하여야 한다. 또한, 기재(10)가 유리 또는 석영일 경우, 노광, 현상, 에칭으로도 제조할 수 있으나, 등방성 에칭 등 일정한 형상만 갖게 되어 제2 패턴(30)의 형상 제어가 어렵다. 또한, 기재(10)가 필름일 경우, 드물게 초음파 나노 임프린팅을 하는 경우도 있으나, 초음파의 출력 에너지 대비 일정 형상만 갖게 되어 그 형상의 제어가 어렵다는 문제가 있다. 결과적으로 종래의 제조 공정으로는 몰드를 최소 2번 이상 제조하여야 하므로 공정이 복잡하고 비용이 높다.
그러나, 실시예에서는 하나의 몰드(200)만으로도 원하는 타겟을 형성할 수 있다. 따라서, 비용을 절감할 수 있고 공정을 단순화할 수 있다. 특히, 타겟의 메인 패턴(310)을 위한 제2 패턴(30) 제조 시, 간단한 포토레지스트 공정으로 형성할 수 있다. 또한, 기재(10) 상에 씨드층(40)을 형성하므로 기재(10)의 종류에 구애받지 않고 타겟 전도성 패턴을 제조할 수 있다.
한편, 도 9를 참조하면, 상기 메인 패턴(310) 및 상기 서브 패턴(320) 상에 전극물질(400’)을 형성할 수 있다. 상기 전극물질(400’)은 증착 또는 도금 등의 방법으로 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 전극물질(400’)을 에칭할 수 있다. 이때, 상기 메인 패턴(310) 및 상기 서브 패턴(320)의 구조와 상기 전극물질(400’)과의 접합면적 차이에 따라 에칭 면적의 차이가 발생한다. 즉, 상기 메인 패턴(310) 및 상기 전극물질(400’)과의 접합면적이 상기 서브 패턴(320) 및 상기 전극물질(400’)과의 접합면적보다 크기 때문에, 상기 메인 패턴(310) 상에 형성되는 전극물질(400’)의 에칭이 적게 일어난다. 즉, 동일한 에칭 속도에 따라, 상기 메인 패턴(310) 상에 형성된 전극물질(400’)은 남게되고, 상기 서브 패턴(320) 상에 형성된 전극물질(400’)은 에칭되어 제거된다. 따라서, 상기 메인 패턴(310) 상에만 전극층(400)이 형성될 수 있고, 이러한 전극층(400)이 전도성 패턴 형상으로 배치될 수 있다.
도 11을 참조하면, 터치 윈도우는 입력 장치(예를 들어, 손가락 등)의 위치를 감지하는 유효 영역(AA)과 이 유효 영역(AA)의 주위에 배치되는 비유효 영역(UA)이 정의되는 기판(300)을 포함한다. 여기서 유효 영역(AA)에는 입력 장치를 감지할 수 있도록 전극부(350)가 형성될 수 있다. 그리고 비유효 영역(UA)에는 전극부(350)을 전기적으로 연결하는 배선(370)이 형성될 수 있다. 상기 전극부(350)는 전도성 패턴 형상을 포함한다. 구체적으로, 상기 전극부(350)는 전도성 패턴 개구부(OA) 및 전도성 패턴 선부(LA)를 포함한다.
한편, 도 11에서 보는 바와 같이, 전도성 패턴 개구부(OA)는 사각형 형상이 될 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 전도성 패턴 개구부(OA)는 다이아몬드형, 오각형, 육각형의 다각형 형상 또는 원형 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
한편, 도 11에서는 서브 패턴(320)이 일부만 형성되어 있는 것으로 도시하였으나, 실시예는 이에 한정되지 않고, 유효 영억(AA) 전체 혹은 비유효 영역(UA)에도 서브 패턴(320)은 형성될 수 있다.
상기 전극부(350)가 전도성 패턴 형상을 가짐으로써, 유효 영역(AA) 상에서 상기 전극부(350)의 패턴이 보이지 않게 할 수 있다. 즉, 상기 전극부(350)가 금속으로 형성되어도, 패턴이 보이지 않게 할 수 있다. 또한, 상기 전극부(350)가 대형 크기의 터치 윈도우에 적용되어도 터치 윈도우의 저항을 낮출 수 있다. 또한, 상기 전극부(350)가 임프린팅 공정으로 형성될 경우, 인쇄 품질을 향상시켜 고품질의 터치 윈도우를 확보할 수 있다.
이러한 전도성 패턴 패턴이 터치 윈도우에 적용되는 것으로 설명하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 전극을 포함하는 다양한 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
유리 기재 상에 epichlorohydrin-bi320henol A epoxy 모두를 (meth)acrylate 반응시키고 acryloyl morpholine으로 희석시킨 올리고머, isobornyl(meth)acrylate, 2-methylcyclohexyl (meth)acrylate 및 (2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one), Darocur 1173, Ciba社)를 포함하는 광경화형 수지로 제1 패턴을 형성한 후, 포토레지스트 공정으로 제2 패턴을 형성하였다.
비교예
에폭시를 포함하지 않는 올리고머를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예와 동일한 방법으로 형성하였다.
실시예와 비교예에 대하여, 면도칼로 제1 패턴을 커팅하였을 때 제1 패턴이 기재 상에 얼마나 남아 있는지에 대한 크로스 컷(cross-cut) 실험 및 접착 테이프로 제1 패턴을 뜯어내었을 때, 제1 패턴이 기재 상에 얼마나 남아 있는지에 대한 러빙(rubbing) 실험을 실시하였다.
상기 크로스 컷 실험 결과, 비교예(도 13)에 비해 실시예(도 12)의 제1 패턴이 더 많이 잔존하는 것으로 볼 수 있다. 또한, 상기 러빙 실험 결과, 비교예(도 15)에 비해 실시예(도 14)의 제1 패턴이 더 많이 잔존하는 것으로 볼 수 있다. 즉, 실시예의 제1 패턴이 접착력이 뛰어남을 확인할 수 있다.
한편, 도 16 및 도 17을 참조하면, 실시예(도 16)에서는 제1 패턴 및 제2 패턴이 비교예(도 17)에 비해 모두 패턴 형상을 잘 유지하고 있음을 알 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 제1 패턴 및 상기 제1 패턴 사이에 배치되는 제2 패턴을 포함하고,
    상기 제 1 패턴은 에칭 후 전극 물질이 제거되는 타겟 전도성 패턴의 서브 패턴의 형상과 대응되고,
    상기 제 2 패턴은 에칭 후 전극 물질이 남게되는 타겟 전도성 패턴의 메인 패턴의 형상과 대응되고,
    상기 제 1 패턴과 상기 제 2 패턴은 서로 다른 물질을 포함하고,
    상기 제1 패턴은,
    1 내지 10개의 반응기를 가지는 에폭시 유도체 올리고머;
    모노머; 및
    광 중합 개시제를 포함하고,
    상기 제 2 패턴은 감광성 필름 또는 포토레지스를 포함하는 전도성 패턴 형성용 몰드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모노머는 환형 구조를 포함하는 전도성 패턴 형성용 몰드.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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