KR102320712B1 - 기능적 특징부를 갖는 미세접촉 인쇄 스탬프 - Google Patents

Abstract

방법은, 20 내지 99%의 충전율을 갖고, 연속 영역과, (1) 하나 이상의 기다란 오목부, 및 (2) 하나 이상의 내부 공극 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 불연속 영역을 포함하는 제1 패턴 요소를 갖는 스탬핑 표면을 포함하는 탄성중합체 스탬프를 제공하는 단계를 포함한다. 스탬핑 표면의 제2 패턴 요소는 0.25 내지 10%의 충전율을 갖고, 0.1 마이크로미터 내지 50 마이크로미터의 폭을 갖는 트레이스를 포함한다. 스탬핑 표면은 잉크-수용 재료의 표면에 결합되도록 선택된 작용기를 갖는 작용화 분자를 포함하는 잉크 조성물로 잉크-도포된다. 잉크-도포된 스탬핑 표면은, 시트 또는 웨브로부터 선택된 잉크-수용 재료와, 작용기를 잉크-수용 재료의 표면과 결합하여 작용화 분자의 자기-집합 단층(SAM)을 형성하기에 충분한 접촉 시간 동안 접촉된다.

Description

기능적 특징부를 갖는 미세접촉 인쇄 스탬프{MICROCONTACT PRINTING STAMPS WITH FUNCTIONAL FEATURES}

미세접촉 인쇄(microcontact printing)는 예를 들어 기재(substrate)의 표면 상에 작용화 분자(functionalizing molecule)의 패턴을 생성하는 데 사용될 수 있다. 작용화 분자는 화학 결합을 통해 기재 표면 또는 코팅된 기재 표면에 부착되어 패턴화된 자기-집합 단층(self-assembled monolayer, SAM)을 형성하는 작용기(functional group)를 포함한다. SAM은 화학 결합에 의해 표면에 부착되는 그리고 그 표면에 대해 그리고 심지어 서로에 대해 우선 배향(preferred orientation)을 채택한 분자들의 단일 층이다.

SAM을 미세접촉 인쇄하기 위한 기본 방법은 작용화 분자를 함유하는 잉크를 릴리프-패턴화된(relief-patterned) 탄성중합체 스탬프(stamp)(예를 들어, 폴리(다이메틸실록산)(PDMS) 스탬프)에 적용하는 단계, 및 이어서 잉크-도포된(inked) 스탬프를 기재 표면, 보통 금속 또는 금속 산화물 표면에 접촉시켜, SAM이 스탬프와 기재 사이의 접촉 영역에 형성되게 하는 단계를 포함한다.

제조 공정에서, 작용화 분자는 최소 개수의 결함을 갖는 원하는 고-해상도 패턴화된 SAM으로, 스탬프로부터 기재 표면으로 재현가능하게 전사되어야 한다. 미세접촉 인쇄 속도가 재료의 이동하는 웨브(web)에 대한 롤투롤(roll-to-roll) 제조 공정에서 증가함에 따라, 정확한 SAM 패턴 해상도 및 재현성을 보장하기 위해 라인 블러링(line blurring) 및 공극(void)과 같은 패턴 결함이 최소화되어야 한다. 생성되는 SAM 패턴이 종종 매우 작기 때문에, 잉크 적재된 스탬프와 기재 사이의 임의의 상대 이동은, 일단 접촉이 이루어지면, 생성되는 인쇄된 패턴에 부정확, 뒤틀림, 또는 이중 이미지를 발생시킬 수 있다. 스탬프와 기재 사이의 일관된 그리고 낮은 접촉 압력이 스탬프의 표면 상의 소형 특징부의 뒤틀림을 감소시킬 수 있고, 스탬프의 표면 상의 가는 라인이 압축되거나 압괴될 가능성을 줄일 수 있다. 정확한 SAM 패턴 전사는, SAM이 에칭 마스크(etch mask)로서 사용될 때, 기재의 정확한 에칭 패턴화를 허용할 수 있다.

일 태양에서, 본 발명은 인쇄 공정에서 패턴 요소와 기재 사이의 계면(interface)에 혼입된 공기를 빼낼 수 있는 미세접촉 인쇄 스탬프 상의 변경된 패턴 요소에 관한 것이다. 변경된 패턴 요소는, 기재 상에 인쇄되는 패턴에 결함을 초래함이 없이, 공기가 빠져나가기 위한 기다란 오목부(concavity), 또는 공기가 모이기 위한 공간을 허용하는 내부 패턴화된 공극의 형태의 채널을 포함할 수 있다. 다른 태양에서, 본 발명은 스탬프와 기재 사이의 접촉 밀도의 일관성을 향상시키기 위해 미세접촉 인쇄 스탬프 상에 포함될 수 있는 견인 특징부(traction feature)에 관한 것이다. 또 다른 태양에서, 본 발명은 스탬프의 변경된 패턴 요소에 따른 전기 전도성 패턴을 포함하는 전기 조립체에 관한 것이다. 몇몇 실시예에서, 변경된 패턴 요소는 제2 기재의 도체에 전기적으로 연결될 수 있다.

실시예의 목록

A. 기부 표면(base surface) 및 기부 표면으로부터 멀어지는 쪽으로 연장되는 스탬핑 표면(stamping surface)을 포함하는 탄성중합체 스탬프를 제공하는 단계로서, 이때

스탬핑 표면은 적어도 하나의 제1 패턴 요소 및 적어도 하나의 제2 패턴 요소를 포함하고,

스탬핑 표면의 제1 패턴 요소는 20 내지 99%의 충전율(fill factor)을 갖고, 스탬핑 표면의 제1 패턴 요소는 연속 영역과, (1) 하나 이상의 기다란 오목부, 및 (2) 하나 이상의 내부 공극 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 불연속 영역을 포함하며,

스탬핑 표면의 제2 패턴 요소는 0.25 내지 10%의 충전율을 갖고, 스탬핑 표면의 제2 패턴 요소는 0.1 마이크로미터 내지 50 마이크로미터의 폭을 갖는 트레이스(trace)를 포함하는, 단계;

스탬핑 표면을, 잉크-수용 재료의 표면에 결합되도록 선택된 작용기를 갖는 작용화 분자를 포함하는 잉크 조성물로 잉크-도포(inking)하는 단계; 및

잉크-도포된 스탬핑 표면을, 시트(sheet) 또는 웨브로부터 선택된 잉크-수용 재료의 주 표면(major surface)과, 작용기를 잉크-수용 재료의 표면과 결합하여 잉크-수용 재료의 표면 상에 작용화 분자의 자기-집합 단층(SAM)을 형성하기에 충분한 접촉 시간 동안 접촉시키는 단계

를 포함하는 방법.

B. 실시예 A의 방법으로서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 기다란 오목부를 포함하고, 각각의 기다란 오목부는 2 내지 100의 종횡비(aspect ratio)를 갖는, 방법.

C. 실시예 A의 방법으로서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 기다란 오목부를 포함하고, 각각의 기다란 오목부는 5 내지 50의 종횡비를 갖는, 방법.

D. 실시예 A의 방법으로서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 기다란 오목부를 포함하고, 각각의 기다란 오목부는 10 내지 20의 종횡비를 갖는, 방법.

E. 실시예 A 내지 실시예 D 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 내부 공극을 포함하고, 내부 공극은 기다란, 방법.

F. 실시예 A 내지 실시예 D 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 내부 공극을 포함하고, 내부 공극은 분기되는(branched), 방법.

G. 실시예 A 내지 실시예 F 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 스탬핑 표면 내의 제1 패턴 요소는 기다란 오목부 및 내부 공극 둘 모두를 포함하는, 방법.

H. 실시예 A 내지 실시예 F 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 제1 스탬핑 표면 내의 제1 패턴 요소 내의 내부 공극은 메시(mesh)를 형성하는, 방법.

I. 실시예 A 내지 실시예 H 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 제1 패턴 요소 내의 기다란 오목부는 스탬프와 웨브 재료의 표면 사이의 접촉 전면(contact front)의 이동 방향에 대해 일정 각도로 배향되는, 방법.

J. 실시예 I의 방법으로서, 각도는 30° 내지 60°인, 방법.

K. 실시예 J의 방법으로서, 각도는 45°인, 방법.

L. 실시예 A 내지 실시예 K 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 기다란 오목부 또는 내부 공극은 X-형상의 패턴을 형성하는, 방법.

M. 실시예 A 내지 실시예 L 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 기다란 오목부 또는 내부 공극의 깊이는 스탬프의 기부 표면까지 연장되는, 방법.

N. 실시예 A 내지 실시예 L 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 제1 패턴 요소의 충전율은 22.5% 내지 95%인, 방법.

O. 실시예 A 내지 실시예 L 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 제1 패턴 요소의 충전율은 25% 내지 80%인, 방법.

P. 실시예 A 내지 실시예 O 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 제1 패턴 요소는 1 ㎟ 내지 10 ㎟의 면적을 갖는, 방법.

Q. 실시예 A 내지 실시예 P 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 제2 패턴 요소는 0.5% 내지 5%의 충전율을 갖는, 방법.

R. 실시예 A 내지 실시예 Q 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 제2 패턴 요소는 10 ㎠ 내지 5000 ㎠의 면적을 갖는, 방법.

S. 실시예 A 내지 실시예 R 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 제2 패턴 요소는 메시를 포함하는, 방법.

T. 실시예 S의 방법으로서, 메시는 복수의 트레이스를 포함하고, 각각의 트레이스는 0.5 내지 10 마이크로미터의 폭을 갖는, 방법.

U. 실시예 A 내지 실시예 T 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 제1 패턴 요소 및 제2 패턴 요소는 경계를 공유하는, 방법.

V. 실시예 A 내지 실시예 T 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 제1 패턴 요소 및 제2 패턴 요소는 적어도 하나의 트레이스에 의해 연결되는, 방법.

W. 실시예 A 내지 실시예 V 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 접촉 시간은 약 10초 미만인, 방법.

X. 실시예 A 내지 실시예 W 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 잉크-수용 재료의 표면 상의 SAM의 두께는 약 50 Å 미만인, 방법.

Y. 실시예 A 내지 실시예 X 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 스탬핑 표면은 폴리(다이메틸실록산)을 포함하고, 작용화 분자는 알킬 티올 및 아릴 티올 중 적어도 하나로부터 선택되는 유기유황 화합물인, 방법.

Z. 실시예 A 내지 실시예 Y 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 잉크-수용 재료의 주 표면은 금속, 중합체 필름, 유리, 세라믹 및 복합재로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.

AA. 실시예 A 내지 실시예 Z 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 잉크-수용 재료는 지지체로부터 해권되는(unwound) 웨브 재료인, 방법.

BB. 실시예 AA의 방법으로서, 웨브 재료는 제1 지지 롤과 제2 지지 롤 사이에서 인장되고, 제1 지지 롤과 제2 지지 롤 사이의 웨브 재료에서의 장력은 약 0.5 파운드/선형 인치(lineal inch) 내지 10 파운드/선형 인치인, 방법.

CC. 실시예 A 내지 실시예 BB 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 잉크-수용 재료의 표면은 무-SAM 구역(SAM-free area)을 포함하고, 방법은 무-SAM 구역을 에칭하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.

DD. 실시예 A 내지 실시예 CC 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 스탬프는 회전 요소 상에 장착되고, 회전 요소의 회전은 적어도 하나의 공기 베어링(air bearing)에 의해 지지되는, 방법.

EE. 실시예 A 내지 실시예 DD 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 잉크-수용 재료의 주 표면으로부터 스탬핑 표면을 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.

FF. 기부 표면 및 기부 표면으로부터 멀어지는 쪽으로 연장되는 스탬핑 표면을 포함하는 탄성중합체 미세접촉 인쇄 스탬프로서, 이때

스탬핑 표면은, 20 내지 99%의 충전율을 갖는 적어도 하나의 제1 패턴 요소, 및 0.25 내지 10%의 충전율을 갖는 적어도 하나의 제2 패턴 요소를 포함하며,

스탬핑 표면의 제1 패턴 요소는 연속 영역과, (1) 하나 이상의 기다란 오목부, 및 (2) 하나 이상의 내부 공극 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 불연속 영역을 포함하고,

스탬핑 표면의 제2 패턴 요소는 복수의 트레이스를 포함하고, 각각의 트레이스는 0.1 마이크로미터 내지 50 마이크로미터의 폭을 가지며,

스탬핑 표면은, 스탬핑 표면 상에 배치된, 기재(substrate)에 결합되고 기재 상에 복수의 작용화 분자의 자기-집합 단층(SAM)을 형성하도록 선택되는 적어도 하나의 작용기를 포함하는 복수의 작용화 분자를 포함하는 잉크를 갖는,

스탬프.

GG. 실시예 FF의 스탬프로서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 기다란 오목부를 포함하고, 각각의 기다란 오목부는 2 내지 100의 종횡비를 갖는, 스탬프.

HH. 실시예 FF의 스탬프로서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 기다란 오목부를 포함하고, 각각의 기다란 오목부는 5 내지 50의 종횡비를 갖는, 스탬프.

II. 실시예 FF의 스탬프로서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 기다란 오목부를 포함하고, 각각의 기다란 오목부는 10 내지 20의 종횡비를 갖는, 스탬프.

JJ. 실시예 FF 내지 실시예 II 중 어느 한 실시예의 스탬프로서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 내부 공극을 포함하고, 내부 공극은 기다란, 스탬프.

KK. 실시예 FF 내지 실시예 JJ 중 어느 한 실시예의 스탬프로서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 내부 공극을 포함하고, 내부 공극은 분기되는, 스탬프.

LL. 실시예 FF 내지 실시예 KK 중 어느 한 실시예의 스탬프로서, 스탬핑 표면 내의 제1 패턴 요소는 기다란 오목부 및 내부 공극 둘 모두를 포함하는, 스탬프.

MM. 실시예 FF 내지 실시예 LL 중 어느 한 실시예의 스탬프로서, 제1 스탬핑 표면 내의 제1 패턴 요소 내의 내부 공극은 메시를 형성하는, 스탬프.

NN. 실시예 FF 내지 실시예 MM 중 어느 한 실시예의 스탬프로서, 제1 패턴 요소의 충전율은 22.5% 내지 95%인, 스탬프.

OO. 실시예 FF 내지 실시예 NN 중 어느 한 실시예의 스탬프로서, 제1 패턴 요소의 충전율은 25% 내지 80%인, 스탬프.

PP. 실시예 FF 내지 실시예 OO 중 어느 한 실시예의 스탬프로서, 제1 패턴 요소는 1 ㎟ 내지 10 ㎟의 면적을 갖는, 스탬프.

QQ. 실시예 FF 내지 실시예 PP 중 어느 한 실시예의 스탬프로서, 제2 패턴 요소는 0.5% 내지 5%의 충전율을 갖는, 스탬프.

RR. 실시예 FF 내지 실시예 QQ 중 어느 한 실시예의 스탬프로서, 제2 패턴 요소는 10 ㎠ 내지 5000 ㎠의 면적을 갖는, 스탬프.

SS. 실시예 FF 내지 실시예 RR 중 어느 한 실시예의 스탬프로서, 제2 패턴 요소는 메시를 포함하는, 스탬프.

TT. 실시예 SS의 스탬프로서, 메시는 복수의 트레이스를 포함하고, 각각의 트레이스는 0.5 내지 10 마이크로미터의 폭을 갖는, 스탬프.

UU. 실시예 FF 내지 실시예 TT 중 어느 한 실시예의 스탬프로서, 제1 패턴 요소 및 제2 패턴 요소는 인접해 있는, 스탬프.

VV. 가시광 투명 기재 상에 배치된 전기 전도성 패턴으로서,

20 내지 99%의 충전율을 포함하는 적어도 하나의 제1 패턴 요소로서, 제1 패턴 요소는 연속 영역 및 적어도 하나의 불연속 영역을 포함하고, 불연속 영역은 (1) 하나 이상의 기다란 오목부, 및 (2) 하나 이상의 내부 공극 중 적어도 하나를 포함하는, 적어도 하나의 제1 패턴 요소; 및

제1 패턴 요소에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 제2 패턴 요소로서, 제2 패턴 요소는 0.25 내지 10%의 충전율을 갖고, 제2 패턴 요소는 트레이스를 추가로 포함하며, 각각의 트레이스는 0.1 마이크로미터 내지 50 마이크로미터의 폭을 갖는, 적어도 하나의 제2 패턴 요소

를 포함하는, 전기 전도성 패턴.

WW. 실시예 VV의 전기 전도성 패턴으로서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 기다란 오목부를 포함하고, 각각의 기다란 오목부는 2 내지 100의 종횡비를 갖는, 전기 전도성 패턴.

XX. 실시예 VV의 전기 전도성 패턴으로서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 기다란 오목부를 포함하고, 각각의 기다란 오목부는 5 내지 50의 종횡비를 갖는, 전기 전도성 패턴.

YY. 실시예 VV의 전기 전도성 패턴으로서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 기다란 오목부를 포함하고, 각각의 기다란 오목부는 10 내지 20의 종횡비를 갖는, 전기 전도성 패턴.

ZZ. 실시예 VV 내지 실시예 YY 중 어느 한 실시예의 전기 전도성 패턴으로서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 내부 공극을 포함하고, 내부 공극은 기다란, 전기 전도성 패턴.

AAA. 실시예 VV 내지 실시예 ZZ 중 어느 한 실시예의 전기 전도성 패턴으로서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 내부 공극을 포함하고, 내부 공극은 분기되는, 전기 전도성 패턴.

BBB. 실시예 VV 내지 실시예 AAA 중 어느 한 실시예의 전기 전도성 패턴으로서, 스탬핑 표면 내의 제1 패턴 요소는 기다란 오목부 및 내부 공극 둘 모두를 포함하는, 전기 전도성 패턴.

CCC. 실시예 VV 내지 실시예 BBB 중 어느 한 실시예의 전기 전도성 패턴으로서, 제1 스탬핑 표면 내의 제1 패턴 요소 내의 내부 공극은 메시를 형성하는, 전기 전도성 패턴.

DDD. 실시예 VV 내지 실시예 CCC 중 어느 한 실시예의 전기 전도성 패턴으로서, 제1 패턴 요소의 충전율은 22.5% 내지 95%인, 전기 전도성 패턴.

EEE. 실시예 VV 내지 실시예 CCC 중 어느 한 실시예의 전기 전도성 패턴으로서, 제1 패턴 요소의 충전율은 25% 내지 80%인, 전기 전도성 패턴.

FFF. 실시예 VV 내지 실시예 EEE 중 어느 한 실시예의 전기 전도성 패턴으로서, 제1 패턴 요소는 1 ㎟ 내지 10 ㎟의 면적을 갖는, 전기 전도성 패턴.

GGG. 실시예 VV 내지 실시예 FFF 중 어느 한 실시예의 전기 전도성 패턴으로서, 제2 패턴 요소는 0.5% 내지 5%의 충전율을 갖는, 전기 전도성 패턴.

HHH. 실시예 VV 내지 실시예 GGG 중 어느 한 실시예의 전기 전도성 패턴으로서, 제2 패턴 요소는 10 ㎠ 내지 5000 ㎠의 면적을 갖는, 전기 전도성 패턴.

III. 실시예 VV 내지 실시예 HHH 중 어느 한 실시예의 전기 전도성 패턴으로서, 제2 패턴 요소는 메시를 포함하는, 전기 전도성 패턴.

JJJ. 실시예 III의 전기 전도성 패턴으로서, 메시는 복수의 트레이스를 포함하고, 각각의 트레이스는 0.5 마이크로미터 내지 10 마이크로미터의 폭을 갖는, 전기 전도성 패턴.

KKK. 실시예 VV 내지 실시예 JJJ 중 어느 한 실시예의 전기 전도성 패턴으로서, 전도성 패턴은 제1 패턴 요소에서 제2 기재에 전기적으로 연결되는, 전기 전도성 패턴.

LLL. 실시예 VV 내지 실시예 KKK 중 어느 한 실시예의 전기 전도성 패턴이 상부에 배치된 가시광 투명 기재를 포함하는 터치 스크린 센서.

MMM.

웨브 재료를 2개의 지지 롤러 사이에서 최대 약 10 파운드/선형 인치의 장력으로 인장시키는 단계;

폴리(다이메틸실록산) 스탬프를 공기 베어링에 의해 지지되는 롤러의 표면 상에 장착하는 단계로서, 이때

스탬프는 기부 표면 및 기부 표면으로부터 멀어지는 쪽으로 연장되는 스탬핑 표면을 포함하고, 스탬핑 표면은 패턴 요소의 배열을 포함하며,

패턴 요소는,

20 내지 99%의 충전율을 갖는 적어도 하나의 제1 패턴 요소로서, 제1 패턴 요소는 연속 영역 및 적어도 하나의 불연속 영역을 포함하고, 불연속 영역은 (1) 하나 이상의 기다란 오목부, 및 (2) 하나 이상의 내부 공극 중 적어도 하나를 포함하는, 적어도 하나의 제1 패턴 요소, 및

제1 패턴 요소와 인접하고 0.25 내지 10%의 충전율을 갖는 적어도 하나의 제2 패턴 요소로서, 제2 패턴 요소는 복수의 기다란 트레이스를 포함하고, 각각의 트레이스는 0.1 마이크로미터 내지 50 마이크로미터의 폭을 갖는, 적어도 하나의 제2 패턴 요소를 포함하는, 단계;

스탬핑 표면을, 유기유황 화합물을 포함하는 잉크 조성물로 잉크-도포하는 단계;

잉크-도포된 스탬핑 표면을, 웨브 재료의 주 표면과, 유기유황 화합물 상의 티올 작용기가 웨브 재료의 잉크-수용 표면에 결합되어 스탬핑 표면 상의 패턴 요소의 배열에 따라 웨브 재료의 잉크-수용 표면 상에 유기유황 화합물의 자기-집합 단층(SAM)을 제공하기에 충분한 접촉 시간 동안 접촉시키는 단계; 및

웨브 재료의 주 표면으로부터 스탬핑 표면을 제거하는 단계

를 포함하는 방법.

NNN. 실시예 MMM의 방법으로서, 웨브 재료는 10 피트/분 내지 100 피트/분의 속도로 이동하는, 방법.

OOO. 실시예 MMM 또는 실시예 NNN의 방법으로서, 웨브 재료는 지지 롤러 사이에서 연속적으로 이동하는, 방법.

PPP. 실시예 MMM 내지 실시예 OOO 중 어느 한 실시예의 방법으로서, 웨브 재료는 금속, 중합체 필름, 유리, 세라믹 및 복합재로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.

QQQ. 하향 웨브 방향(down web direction) 및 횡단 웨브 방향(cross web direction)을 갖는 웨브 재료의 롤(roll)로서,

웨브 재료는 웨브 재료 상에 배치된 전기 전도성 패턴을 포함하고,

패턴은, 이격된 기능적 패턴 요소 및 이격된 기능적 패턴 요소 각각 사이에 개재된, 적어도 하나의 비-기능적 패턴 요소의 배열을 포함하고,

패턴을 형성하는 기능적 패턴 요소는 20 내지 100%의 충전율을 갖고 하향 웨브 방향으로 배열되고, 비-기능적 패턴 요소는 20 내지 100%의 충전율을 갖는, 웨브 재료의 롤.

RRR. 실시예 QQQ의 재료로서, 하향 웨브 방향으로 기능적 요소 및 비-기능적 요소의 배열을 따라 취해진 0.5 mm 섹션에 대한 패턴 밀도는, 패턴에 대한 평균 패턴 밀도로부터 50%를 초과하여 벗어나지 않는, 재료.

SSS. 실시예 QQQ의 재료로서, 하향 웨브 방향으로 기능적 요소 및 비-기능적 요소의 배열을 따라 취해진 0.25 mm 섹션에 대한 패턴 밀도는, 패턴에 대한 평균 패턴 밀도로부터 25%를 초과하여 벗어나지 않는, 재료.

TTT. 실시예 QQQ의 재료로서, 기능적 패턴 요소는 실시예 VV 내지 실시예 LLL 중 어느 한 실시예의 전기 전도성 패턴을 포함하는, 재료.

수치 값, 특성, 또는 특징과 관련한 용어 "약" 또는 "대략"은 그 수치 값, 특성, 특징의 +/- 5%를 의미하지만, 또한 그 수치 값 또는 특성 또는 특징의 +/- 5% 내의 임의의 좁은 범위뿐만 아니라 정확한 수치 값을 명백히 포함한다. 예를 들어, "약" 100℃의 온도는 95℃ 내지 105℃(95℃ 및 105℃를 포함)의 온도를 지칭하지만, 또한 임의의 보다 좁은 온도 범위 또는 심지어 예를 들어 정확히 100℃의 온도를 비롯한 그 범위 내의 단일 온도를 명백히 포함한다.

특성 또는 특징과 관련한 용어 "실질적으로"는 그 특성 또는 특징이 그 특성 또는 특징의 98% 이내로 나타남을 의미하지만, 또한 그 특성 또는 특징의 2% 이내의 임의의 좁은 범위뿐만 아니라 그 특성 또는 특징의 정확한 값을 명백히 포함한다. 예를 들어, "실질적으로" 투명한 기재는 입사 광의 98 내지 100%(98%와 100%를 포함)를 투과시키는 기재를 지칭한다.

용어 "연속적인"은 단절 또는 중단이 없음을 의미한다.

용어 "불연속적인"은 중단 또는 간극(gap)을 가짐을 의미한다.

용어 "인접한"은 중단되지 않는 시퀀스로 전체에 걸쳐 접촉하거나 연결됨을 의미한다.

본 발명의 하나 이상의 실시예의 상세 사항이 첨부 도면 및 이하의 설명에 기재되어 있다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점이 설명 및 도면으로부터, 그리고 특허청구범위로부터 명백할 것이다.

도 1은 미세접촉 인쇄 공정을 수행하기 위한 시스템의 일 실시예의 개략 단면도.
도 2는 미세접촉 인쇄 스탬프와 기재 사이에 포획된 공기에 의해 유발된, 중실형(solid) 인쇄된 특징부 내의 공극의 개략적인 위로부터 본 도면.
도 3a 내지 도 3d는 미세접촉 인쇄 공정에 사용하기에 적합한 스탬프의 실시예의 개략적인 위로부터 본 도면이며, 각각의 스탬프는 고 밀도 변경된 패턴 요소 및 저 패턴 밀도 영역을 포함함.
도 3e 및 도 3f는 미세접촉 인쇄 공정에 적합한 스탬프 상의 변경된 패턴 요소의 실시예의 개략적인 위로부터 본 도면.
도 4a 및 도 4b는 미세접촉 인쇄 공정에 사용하기에 적합한 스탬프 상의 변경된 패턴 요소의 실시예의 개략적인 위로부터 본 도면.
도 5는 이방성 전도성 필름(anisotropically conductive film) 접착제를 포함하는 전기 조립체의 개략 단면도.
도 6은 패턴-폭 콘트라스트(contrast) 결함의 개략적인 위로부터 본 도면.
도 7a는 기능적 패턴 요소에 추가된 견인 특징부를 포함하는, 미세접촉 인쇄 공정에 적합한 스탬프의 개략적인 위로부터 본 도면.
도 7b는 도 7a의 미세접촉 인쇄 스탬프 상의 선 BB'를 따른 패턴 밀도 대 위치의 플롯.
도 7c는 도 7a의 미세접촉 인쇄 스탬프 상의 선 CC'를 따른 패턴 밀도 대 위치의 플롯.
도 8a 및 도 8b는 미세접촉 인쇄 스탬프의 일부분 상의 견인 특징부의 어레이의 개략적인 위로부터 본 도면.
도 9는 X-Y 그리드 유형의 투사형 용량성 터치 스크린 센서인, 터치 스크린 센서의 일 실시예를 형성하도록 함께 라미네이팅될 수 있는 층들의 배열의 개략적 예시.
도 10은 도 9에 따른 터치 스크린 센서의 일 실시예의 X-층 또는 Y-층에 대한 도체 마이크로패턴(micropattern)을 예시하는 도면.
도 11은 도 10에 예시된 도체 마이크로패턴의 일부분의 일 실시예이며, 이러한 부분은 선형 특징부를 갖는 접촉 패드를 포함하는 제2 영역과 접촉하는 고 광학 품질 전도성 메시의 제1 영역을 포함함.
도 12는 도 10에 예시된 도체 마이크로패턴의 일부분의 다른 실시예이며, 이러한 부분은 메시 특징부를 갖는 접촉 패드를 포함하는 제2 영역과 접촉하는 고 광학 품질 전도성 메시의 제1 영역을 포함함.
도 13 내지 도 18은 연성 인쇄 회로와 금속 패턴화된 기재 사이에 이루어진 이방성 전도성 필름(ACF) 접착제 접합부 - 중실형 접합 패드에 대한 FPC의 ACF 접합, 및 변경된 패턴 요소(접합 패드)에 대한 FPC의 ACF 접합을 포함함 - 의 광학 현미경 사진.
도면에서의 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.

도 1은 무한 길이의 재료의 웨브(22)가 웨브 경로(24)를 따라 방향 D로 이송되는, 미세접촉 인쇄 시스템(20)의 일 실시예의 개략도이다. 몇몇 실시예에서, 웨브(22)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 환형 올레핀 중합체(COP), 환형 올레핀 공중합체(COC), 폴리카르보네이트, 및 폴리이미드와 같은 중합체 재료일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 그러한 기재는 알맞게는 은, 금, 구리, 팔라듐 등과 같은 얇은 금속 층으로 코팅될 수 있다.

도 1의 실시예에서, 웨브 경로(24)는 웨브(22)가 스탬프 롤 조립체(30)의 적어도 일부분과 접촉하거나 적어도 일부분을 감싸도록 위치된 입구 롤러(26) 및 출구 롤러(28)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 입구 롤러(26) 및 출구 롤러(28) 중 하나 또는 둘 모두는 아이들 롤러(idle roller)이다. 웨브 경로(24)는 입구 롤러(26)와 출구 롤러(28) 사이의 웨브(22)의 자유 스팬(free span)을 스탬프 롤 조립체(30)와 맞닿아 접촉하도록 이송한다. 스탬프 롤 조립체(30)는 매우 낮은 항력을 갖는 롤(32)을 포함한다. 웨브 수송 방향 D와 스탬프(40) 및 롤(32)의 동기화된 반시계 방향 회전은, 웨브(22)와 스탬프(40) 사이의 접촉 전면(41)의 전파로 이어진다. 스탬프 좌표계(frame of reference)에 대한, 접촉 전면(41)의 전파 방향은 도 1에서 시계 방향이다.

도 1에 예시된 실시예에서, 롤(32)의 매우 낮은 항력은 일 실시예에서 슬리브(sleeve)(32')를 공기 베어링(34) 상에 장착함으로써 제공된다. 슬리브는 금속으로부터, 금속 층들의 조합으로부터, PAN 탄소 섬유, 피치 탄소 섬유, 파라-아라미드 섬유, 케블라 섬유(Kevlar fiber), 및 유리 섬유를 포함하는 복합 재료로부터, 또는 중합체 재료, 예를 들어 고무와 같은 탄성중합체와 금속 층의 조합으로부터 제조될 수 있다. 이들 섬유 기반 재료에는 에폭시, 폴리에스테르, 및 비닐에스테르를 포함할 수 있는 중합체 재료가 함침된다. 슬리브의 제조에 적합한 금속의 예는 니켈, 구리, 니켈/코발트, 티타늄, 및 알루미늄을 포함한다. 탄소 복합재의 얇은 쉘(shell)이 또한 슬리브로서 사용하기에 적합할 수 있다.

일 실시예에서, 공기 베어링(34)은 롤(32)을 회전식으로 지지하는 공기 유동의 배출을 위한 개구(38)를 갖는 비-회전 강철 코어(36)를 포함할 수 있다. 미세접촉 인쇄 스탬프의 온도 제어가 요망되는 경우, 롤(32)에 열을 부가하거나 그것으로부터 열을 제거하기 위해, 히터 또는 냉각기가 코어(36) 또는 공기 공급장치 내에 또는 그것에 인접하게 배치될 수 있다. 미세접촉 인쇄 응용에서, 미세접촉 인쇄 스탬프와 인쇄 표면 사이의 접촉의 일치(conformability)를 갖는 것이 바람직하다. 일치는 기재의 두께, 미세접촉 인쇄 스탬프의 두께 및 롤의 런아웃(run-out)의 불균일을 보상하기 위해 필요하다. 미세접촉 인쇄에서 일치를 달성하기 위한 전형적인 방법은 탄성중합체 재료로부터 스탬프를 제조하는 것, 미세접촉 인쇄 스탬프와 장착 표면 사이에 변형가능한 폼(foam) 또는 낮은 모듈러스(modulus)의 중합체의 층을 삽입하는 것을 포함한다. 공기 베어링에서, 일치는 공기 유동에 의해서뿐만 아니라 대향된 베어링 표면들 사이의 공기 간극 거리에 의해 제어될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 미세접촉 인쇄 스탬프를 하나 이상의 공기 베어링에 의해 지지되는 롤 또는 슬리브에 장착할 때 폼 층이 더 이상 필요하지 않다.

미세접촉 인쇄 스탬프(40)가 롤(32) 상에 장착되고, 그것의 원주의 전부 또는 일부만을 덮을 수 있다. 스탬프(40)를 형성하기에 유용한 재료는 예를 들어 실리콘, 폴리우레탄, 에틸렌 프로필렌 다이엔 M-클래스(EPDM) 고무와 같은 탄성중합체성 중합체뿐만 아니라, 구매가능한 플렉소그래픽 인쇄 플레이트 재료(예를 들어, 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니(E. I. du Pont de Nemours and Company)로부터 상표명 사이렐(Cyrel)로 구매가능한 것)를 포함한다. 스탬프는 예를 들어 직포 또는 부직포 섬유질 보강 층과 조합된 스탬핑 표면 상의 탄성중합체 재료를 비롯한 복합 재료로부터 제조될 수 있다. 폴리다이메틸실록산(PDMS)이 스탬프 재료로서 특히 유용한데, 왜냐하면 그것이 탄성중합체성이고, 저 표면 에너지(이는 대부분의 기재로부터 스탬프를 제거하는 것을 용이하게 함)를 갖기 때문이다. 유용한 구매가능한 제형이 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝(Dow Corning)으로부터 상표명 실가드(Sylgard) 184 PDMS로 입수가능하다.

미세접촉 인쇄 스탬프는 하기의 것을 포함하는 다수의 방법에 의해 제조될 수 있다: 마스터(master)에 대한 캐스팅(casting), 화학 방사선 또는 열에 의한 선택적 경화, 표면 기계가공, 또는 레이저 어블레이션(laser ablation). 예를 들어, PDMS 스탬프는 비-가교결합된 PDMS 중합체를 패턴화된 주형 내로 또는 그것에 맞대어 분배한 다음에 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 탄성중합체 스탬프를 성형하기 위한 마스터 공구(master tool)는 당업계에 알려진 포토리소그래피 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 탄성중합체 스탬프는 경화되지 않은 PDMS를 마스터 공구에 적용한 다음에 경화시킴으로써 마스터 공구에 맞대어져 성형될 수 있다.

미세접촉 인쇄 스탬프(40)는, 그것 상에 또는 그것 내에 적용된, 웨브 재료(22)의 표면(23)에 결합되도록 선택된 작용기를 갖는 작용화 분자를 포함하는, 본 명세서에서 잉크로 지칭되는, 재료를 갖는다. 잉크 내의 작용화 분자를 위한 작용기와 재료(22)의 바람직한 조합은 하기의 것을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다: (1) 금, 은, 구리, 카드뮴, 아연, 팔라듐, 백금, 수은, 납, 철, 크롬, 망간, 텅스텐, 및 이들의 임의의 합금과 같은 금속과 티올, 황화물, 이황화물 등과 같은 유황-함유 작용기; (2) 도핑된 또는 비도핑된 규소와 알켄; (3) 실리카, 알루미나, 석영, 유리 등과 같은 금속 산화물과 실란, 클로로실란, 및 카르복실산; (4) 백금 및 팔라듐과 니트릴 및 아이소니트릴; 및 (4) 구리와 하이드록삼산. 잉크 내의 작용화 분자 상의 추가의 적합한 작용기는 산 염화물, 무수물, 설포닐기, 포스포릴기, 하이드록실기 및 아미노산기를 포함한다. 추가의 표면 재료(22)는 게르마늄, 갈륨, 비소, 및 갈륨 비소를 포함한다. 또한, 에폭시 화합물, 폴리설폰 화합물, 플라스틱 및 다른 중합체가 재료(22)로서 사용될 수 있다. 추가의 재료 및 작용기를 미국 특허 제5,079,600호 및 제5,512,131호에서 찾아볼 수 있다.

몇몇 실시예에서, 현재 기술되는 공정에서 SAM을 형성하는 데 이용되는 작용화 분자는 미국 공개 출원 제2010/0258968호에 기술된 바와 같은 하나 이상의 유기유황 화합물을 포함하는 잉크 용액으로서 스탬프(40)에 전달된다. 각각의 유기유황 화합물은 바람직하게는 웨브 재료(22)의 선택된 표면(23) 상에 SAM을 형성할 수 있는 티올 화합물이다. 티올은 --SH 작용기를 포함하고, 또한 메르캅탄으로 불릴 수 있다. 티올기는 잉크 내의 작용화 화합물의 분자와 금속의 표면(23) 사이의 화학 결합을 생성하는 데 유용하다. 유용한 티올은 알킬 티올 및 아릴 티올을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 다른 유용한 유기유황 화합물은 다이알킬 다이설파이드, 다이알킬 설파이드, 알킬 잔테이트, 다이티오포스페이트, 및 다이알킬티오카르바메이트를 포함한다.

바람직하게는, 잉크 용액은 알킬 티올, 이를테면 예를 들어 선형 알킬 티올: HS(CH₂)_nX를 포함하며, 여기서 n은 메틸렌 단위의 수이고, X는 알킬 사슬의 말단기(예를 들어, X = --CH₃, --OH, --COOH, --NH₂ 등)이다. 바람직하게는, X = --CH₃이다. 다른 유용한 작용기는 예를 들어 (1) 문헌[Ulman, "Formation and Structure of Self-Assembled Monolayers," Chemical Reviews Vol. 96, pp. 1533-1554 (1996)]; 및 (2) 문헌[Love et al., "Self-Assembled Monolayers of Thiolates on Metals as a Form of Nanotechnology," Chemical Reviews Vol. 105, pp. 1103-1169 (2005)]에 기술된 것을 포함한다.

유용한 알킬 티올은 선형 알킬 티올(즉, 직쇄 알킬 티올) 또는 분지형일 수 있고, 치환되거나 비치환될 수 있다. 이러한 선택적인 치환기는 바람직하게는 SAM의 형성을 방해하지 않는다. 유용한 분지형 알킬 티올의 예는 메틸기가 선형 알킬 사슬 주쇄의 매 세 번째 또는 매 네 번째 탄소 원자에 부착된 알킬 티올(예를 들어, 피타닐티올)을 포함한다. 유용한 알킬 티올 내의 중쇄 치환기의 예는 에테르기 및 방향족 고리를 포함한다. 유용한 티올은 또한 3차원 환형 화합물(예를 들어, 1-아다만탄티올)을 포함할 수 있다.

바람직한 선형 알킬 티올은 10 내지 20개의 탄소 원자(보다 바람직하게는, 12 내지 20개의 탄소 원자; 가장 바람직하게는 16개의 탄소 원자, 18개의 탄소 원자, 또는 20개의 탄소 원자)를 갖는다.

적합한 알킬 티올은 구매가능한 알킬 티올(미국 위스콘신주 밀워키 소재의 알드리치 케미칼 컴퍼니(Aldrich Chemical Company))을 포함한다. 바람직하게는, 잉크 용액(20)은 용매 및 유기유황 화합물로 주로 이루어지며, 이때 불순물이 잉크 용액의 약 5 중량% 미만; 보다 바람직하게는 약 1 중량% 미만; 훨씬 더 바람직하게는 약 0.1 중량% 미만을 포함한다. 유용한 잉크(20)는 예를 들어 알킬 티올과 다이알킬 다이설파이드의 혼합물과 같은, 공통 용매에 용해된 상이한 유기유황 화합물들의 혼합물을 함유할 수 있다.

방향족 고리에 부착된 티올기를 포함하는 아릴 티올이 또한 잉크(20)에 유용하다. 유용한 아릴 티올의 예는 바이페닐 티올 및 테르페닐 티올을 포함한다. 바이페닐 및 테르페닐 티올은 다양한 위치 중 임의의 위치에서 하나 이상의 작용기로 치환될 수 있다. 유용한 아릴 티올의 다른 예는, 작용기로 치환될 수 있거나 치환되지 않을 수 있는 아센 티올을 포함한다.

유용한 티올은 선형 공액(conjugated) 탄소-탄소 결합, 예를 들어 이중 결합 또는 삼중 결합을 포함할 수 있고, 부분적으로 또는 완전히 플루오르화될 수 있다.

잉크 용액은 2가지 이상의 화학적으로 별개인 유기유황 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 잉크는 상이한 사슬 길이를 각각 갖는 2가지 선형 알킬 티올 화합물을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 잉크(20)는 상이한 꼬리기(tail group)를 갖는 2가지 선형 알킬 티올 화합물을 포함할 수 있다.

미세접촉 인쇄가 스탬프를 잉크-도포하기 위해 순수(neat) 유기유황 화합물을 사용하여 수행되었지만, 스탬프에의 유기유황 화합물의 전달은, 용매-기반 잉크로부터 전달된다면, 보다 균일하게, 그리고 선형 알킬 티올 및 PDMS 스탬프의 경우에 보다 덜한 스탬프 팽윤(swelling)을 갖고서 달성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 잉크는 하나 초과의 용매를 포함하지만, 가장 유용한 제형은 단지 단일 용매만을 포함할 필요가 있다. 단지 하나의 용매로 제형화된 잉크는 소량의 불순물 또는 첨가제, 예를 들어 안정제 또는 건조제(desiccant)를 함유할 수 있다.

유용한 용매는 바람직하게는 미세접촉 인쇄를 위해 가장 흔히 사용되는 스탬프 재료인 PDMS와 양립할 수 있다(즉, 그것은 PDMS를 과도하게 팽윤시키지 않음). 미세접촉 인쇄에서, PDMS 스탬프의 팽윤은 패턴화된 특징부의 뒤틀림 및 불량한 패턴 충실도를 초래할 수 있다. 잉크-도포 접근법에 따라, 과도한 팽윤은 또한 스탬프에 대한 기계적 지지를 제공함에 있어서 상당한 문제를 일으킬 수 있다.

케톤이 잉크 용액에 적합한 용매일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 적합한 용매는 예를 들어 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 에틸 아세테이트 등, 및 이들의 조합을 포함한다. 아세톤이 특히 바람직한 용매이다. 하나 이상의 유기유황 화합물(예를 들어, 티올 화합물)이 용매 내에 약 3 밀리몰(mM) 이상의 총 농도로 존재한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "총 농도"는 합계해서 취해진 모든 용해된 유기유황 화합물의 몰 농도를 말한다. 하나 이상의 유기유황 화합물(예를 들어, 티올 화합물)은 잉크 용액이 단일 상으로 본질적으로 이루어지는 임의의 총 농도로 존재할 수 있다. 하나 이상의 유기유황 화합물(예를 들어, 티올 화합물)은 약 5 mM 이상, 약 10 mM 이상, 약 20 mM 이상, 50 mM 이상, 그리고 심지어 약 100 mM 이상의 총 농도로 존재할 수 있다.

스탬프(40)는 (예를 들어, 문헌[Libioulle et al. "Contact-Inking Stamps for Microcontact Printing of Alkanethiols on Gold," Langmuir Vol. 15, pp. 300-304 (1999)]에 기술된 바와 같은) 당업계에 알려진 방법을 사용하여 잉크 용액으로 "잉크-도포"될 수 있다. 하나의 접근법에서, 잉크 용액이 함침된 어플리케이터(applicator)(예를 들어, 면봉(cotton swab) 또는 폼 어플리케이터)가 스탬프(40)의 스탬핑 표면을 가로질러 문질러진 후에, 스탬핑 표면으로부터의 용매의 건조가 이어질 수 있다. 다른 접근법에서, 스탬핑 표면이 잉크 용액이 함침된 "잉크 패드"에 대해 가압될 수 있으며, 이때 잉크 패드는 선택적으로 PDMS 슬래브(slab)이다. 다른 접근법에서, 스탬프(40)가 인쇄 표면에 대해 그것의 배면으로부터 잉크 용액으로 충전될 수 있다. 후자의 접근법에서, 유기유황 화합물이 스탬프를 통해 확산되어 인쇄를 위한 릴리프-패턴화된 면(face)에 도달한다. 다른 실시예에서, 스탬프의 릴리프-패턴화된 인쇄 면이 잉크 용액 내에 침지된 후에, 인출 및 건조가 이어질 수 있다("침지식 잉크-도포").

보통 웨브(22)가 미세접촉 인쇄 스탬프(40)와 매우 약한 접촉을 이루는 것이 바람직하다. 2 psi(13.7 ㎪) 미만, 또는 심지어 1 psi(6.9 ㎪) 미만, 또는 더 심지어는 0.5 psi(3.4 ㎪) 미만의 접촉 압력이 적합한 것으로 고려된다. 추가적으로, 웨브(22)가 잠깐 동안 미세접촉 인쇄 스탬프와 접촉하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 웨브(22)는 롤의 원주의 50% 미만, 25% 미만, 또는 심지어 15% 미만, 또는 더 심지어는 5% 미만과 접촉할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 웨브(22)는 2 내지 4 인치(5.1 내지 10.2 cm), 예를 들어 3 인치(7.6 cm)의 표면 아치에 걸쳐 슬리브 또는 롤의 외주와 접촉한다. 감김각(wrap angle)은 웨브 속도 및 장력에 좌우되는데, 왜냐하면 감김각을 증가시키는 것은 슬리브(32')를 구동시키는 것을 돕지만 정합(registration)이 상실될 경우 감소된 인쇄 품질을 야기할 수 있기 때문이다. 보다 짧은 감김각은 인쇄 품질을 개선할 수 있지만, 슬리브를 구동시키기에 충분한 접촉을 갖지 않을 수 있다. 일반적으로, 미세접촉 인쇄 스탬프 및 웨브가 3 내지 5 밀리초 이상 동안, 예를 들어 4 밀리초 동안 서로 접촉하는 것이 바람직하다. 보다 긴 접촉 시간은 기재 상의 패턴의 인쇄된 폭을 바람직하지 않게 증가시킬 수 있다. 기재 상에 티올 용액에 의한 집합 단층을 형성하기 위해 최소의 접촉 지속 시간이 필요하지만, 그 시간을 너무 많이 증가시키는 것은 인쇄된 라인 폭 넓어짐으로 이어지고, 인쇄 동안의 표면들 사이의 상대 운동으로 인한 스미어링(smearing) 또는 이중 인쇄 이미지의 가능성을 증가시킨다. 따라서, 바람직한 접촉 시간 지속을 보장하기 위한 감김각을 결정할 때 기재의 속도가 또한 고려되어야 한다.

웨브(22)의 장력은 달라질 수 있다. 더 높은 장력이 슬리브 또는 롤을 위한 더 많은 구동력을 발생시키고 공기 혼입을 감소시키기 위해 사용될 수 있지만, 또한 미세접촉 인쇄 스탬프 상의 인쇄 특징부의 압괴로 이어질 수 있다. 적합한 장력은 롤 또는 슬리브 상의 기재의 감김각에 따라 1 내지 2 파운드/선형 인치(1.75 내지 3.5 뉴턴/선형 cm)의 범위일 수 있다. 몇몇 알맞은 실시예에서, 입구 롤러(26), 출구 롤러(28), 또는 스탬프 롤 조립체(30) 중 하나 이상이 접촉 압력을 용이하게 변경하도록 조정가능한 마운트(mount) 상에 있을 수 있고/있거나, 웨브(22)와 스탬프(40) 사이의 접촉이 그 위에서 일어나는 롤(32)의 원주의 백분율이 조정될 수 있다.

롤(32)의 위치에 대한 정밀한 측방향 제어가 정확한 인쇄를 위해 바람직하다. 얇은 쉘 롤의 측방향 위치를 제어하기 위한 방법이, 발명의 명칭이 "무한 길이 웨브에 대한 연속 소결을 위한 방법(Method for Continuous Sintering on Indefinite Length Webs)"이고 2009년 5월 20일자로 출원된, 공계류 중이고 공히 양도된 미국 특허 출원 제12/993,138호에서 확인될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 전체적으로 참고로 포함된다.

웨브(22)의 표면(23)과 미세접촉 스탬프(40) 사이의 접촉 전면(41)이 이동하고 있는 롤투롤 공정에서, 인쇄 속도가 증가함에 따라, 보다 많은 공기가 스탬프(40)와 표면(23) 사이에 포획된다. 표면(23)이 미세접촉 인쇄 스탬프(40)와 접촉할 때, 표면(23)과 스탬프(40) 사이에 포획된 임의의 공기는 두 매체 사이의 기포를 초래할 수 있으며, 이는 웨브 재료(22)에 대한 스탬프의 의도된(즉, 스탬프(40)의 융기된 표면) 접촉의 100%를 허용하지 않는다. 보다 높은 인쇄 속도에서, 스탬프(40)와 표면(23) 사이의 계면에 포획된 이러한 혼입된 공기는 스탬프 표면 상의 디자인의 특정 패턴 요소가 기재의 표면으로 100% 전사되지 않는, 본 명세서에서 비제어된 공극으로 지칭되는, 구역을 생성할 수 있다. 도 2는 인쇄된 패턴(50) 내의 비-인쇄된 영역(52)으로 보이는, 금속화된(metalized), 인쇄된, 그리고 에칭-패턴화된 웨브 재료(22)의 표면(23) 상의 비제어된 공극의 일례를 도시한다.

일 실시예에서, 본 발명은 (1) 혼입된 공기가 빠져나가는 경로를 허용하는 기다란 오목부의 형태의 공기 블리드(air bleed) 특징부; 및/또는 (2) 패턴 요소가 웨브 재료(22)의 표면(23)과 접촉하고 있는 시간 동안에 혼입된 공기를 일시적으로 저장하는 패턴 요소 내의 내부 공극을 포함하는, 스탬프(40)의 인쇄 표면 상의 변경된 패턴 요소에 관한 것이다. 몇몇 실시예에서, 변경된 패턴 요소는, 특히 보다 높은 인쇄 속도에서, 최종 인쇄된 부분에 허용 불가능한 결함(예컨대, 비제어된 공극)을 초래함이 없이 스탬프(40)로부터 표면(23)으로의 잉크의 전사의 정확성을 개선할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 변경된 인쇄 요소는, 보다 높은 인쇄 속도에서도, 스탬프(40)로부터 표면(23)으로의 100% 디자인 전사(실질적으로 무-결함 전사)를 제공할 수 있다.

"기다란 오목부"는 연속 2차원 형상의 주연부(perimeter)에 있는 침입형(intrusive) 또는 오목한 특징부를 지칭하며, 여기서 특징부는 장축을 갖고, 장축은 대체로 2차원 형상 내로 연장된다. 몇몇 실시예에서, 형상은 다각형일 수 있다. 형상이 다각형일 때, 그것은 오목 다각형이다. 다른 실시예에서, 형상은 비-다각형일 수 있다. 다각형이 아닌 기다란 오목부를 갖는 형상의 비제한적인 예는 기다란 오목부를 갖는 원 또는 난형체(oval)이다. 그러한 형상의 다른 예는 기다란 오목부를 갖는 자유 형태이다. 기다란 오목부는 또한 그것의 길이를 그것의 평균 폭으로 나눈 것에 의해 주어지는 그것의 종횡비에 의해 기술될 수 있다. 기다란 오목부이기 위해, 종횡비는 1 초과, 바람직하게는 2 초과, 보다 바람직하게는 5 초과, 보다 바람직하게는 10 초과이다. 몇몇 실시예에서, 기다란 오목부는 분기될 수 있다.

"내부 공극"은 연속 2차원 형상 내의 없어진 또는 제거된 구역을 지칭한다. 따라서, 내부 패턴 공극은 2차원 형상에 의해 완전히 둘러싸인다(즉, 그 형상이 내부 공극 주위에서 연속적임). 내부 공극은 등축(equiaxial)이거나(예컨대, 원, 정사각형) 길 수 있다(예컨대, 2 초과, 5 초과, 10 초과의 종횡비). 몇몇 실시예에서, 기다란 내부 패턴 공극은 분기될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 스탬핑 표면 내의 제1 패턴 요소 내의 내부 공극은 메시를 형성한다. 내부 공극이 메시를 형성함이 의미하는 것은, 이에 따라 연속 네트워크를 형성하는 트레이스의 형태의 패턴화된 SAM(인쇄된 SAM 패턴을 지칭할 때) 또는 스탬프 융기된 구역(스탬프를 지칭할 때)에 의해 분리된 다수의 별개의 공극이 패턴 요소 내에 존재한다는 것이다.

"충전율"은 융기된 특징부 또는 특징부들을 포함하는 스탬프의 주어진 영역의 면적 분율(area fraction)을 지칭한다. 스탬프의 영역이 SAM의 패턴을 전사하는 데 사용될 때, 생성되는 SAM은 보통 스탬프의 영역의 충전율과 일치하는 충전율을 갖도록 의도된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 패턴의 "개방 면적(open area)"은 충전된 면적의 보수(complement)이다. 따라서, 개방 면적 분율은 '1 - 충전율'이다.

본 명세서에 기술된 변경된 패턴 요소는 하나 이상의 저 밀도 패턴 영역을 또한 포함하는 스탬프 패턴에 특히 유용하다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 밀도는 국소 충전율(스탬프 상의 융기된 요소의 국소 면적 분율, 이는 인쇄 후의 전사된 SAM의 의도된 국소 면적 분율; 및 선택적으로 기재 금속의 선택적 에칭이 이어질 때, 패턴화된 금속의 의도된 면적 분율에 대응함)을 지칭한다.

저 밀도 패턴 및 상대적으로 보다 높은 밀도 패턴 요소의 동시 미세접촉 인쇄는, 특히 보다 높은 밀도 패턴 요소가 약 0.1 제곱 밀리미터보다 크고 저 밀도 영역의 면적이 약 1 제곱 센티미터보다 클 때, 어려울 수 있다. 저 밀도 영역(예컨대, 0.25 내지 10%의 충전율을 갖는 메시 기하학적 구조)은 스탬프 압괴(스탬프 루프(roof) 압괴로 또한 지칭됨)에 매우 취약하며, 여기서 기재는 스탬프 표면의 리세스된(recessed) 부분에 의해 비의도적으로 접촉되어, 인쇄된 SAM 패턴 부정확성(의도되지 않았던 위치에 SAM 전사)을 초래한다. 저 밀도 영역에서의 루프 압괴 문제 및 중실형(100% 충전율) 패턴 요소에 대한 공기 혼입 문제는 미세접촉 인쇄 공정에 상충되는 요건을 부과한다. 이들 상충되는 요건은 이전에는 낮은 인쇄 속도(즉, 웨브 수송 속도)를 초래하였다. 본 발명은, 몇몇 실시예에서, 저 밀도 영역에서의 압괴 결함 및 다른 패턴 요소에서의 공기 혼입 결함(즉, 비제어된 공극)을 회피하면서, 보다 높은 인쇄 속도를 허용할 수 있는 패턴 디자인 개념을 보고한다.

도 3a는 융기된 특징부의 미세접촉 인쇄 스탬프 패턴의 개략도이다. 패턴(701)은 연속 및 불연속 영역을 갖는 변경된 패턴 요소(704), 및 저 밀도 제2 패턴 요소(705)를 포함하며, 여기서 패턴 요소(704) 및 패턴 요소(705)는 인접해 있다. 변경된 패턴 요소(704)는 연속 영역(709)뿐만 아니라, 기다란 오목부(703a, 703b, 703c)를 갖는 불연속 영역을 포함한다. 그것의 기하학적 변경 및 충전율을 한정하기 위한 기준으로서의, 변경된 패턴 요소(704)의 범위는 다각형 ABCD이다. 기다란 오목부(703a, 703b, 703c)는, 기준선(guideline)(702a, 702b, 702c)에 의해 명확해진 바와 같이, ABCD의 주연부로부터 연장된다. 변경된 패턴 요소(704)의 충전율은 연속 음영 면적(709)을 다각형 ABCD의 전체 면적으로 나눈 것으로서 계산된다. 달리 말하면, 변경된 패턴 요소(704)의 충전율은 다음의 것으로서 계산된다: (다각형 ABCD의 면적 - 기다란 오목부(703a, 703b, 703c)의 면적의 합) / (다각형 ABCD의 면적). 변경된 패턴 요소(704)는 20 내지 99%, 바람직하게는 50 내지 95%의 충전율을 가질 수 있다.

저 밀도 영역(705)은 폐쇄형 메시 셀(enclosed mesh cell)(707)을 한정하는, 연결된 트레이스(708)의 네트워크를 포함한다. 저 밀도 영역(705)은 0.25 내지 10%, 바람직하게는 0.5 내지 5%의 충전율을 가질 수 있다. 저 밀도 영역의 비제한적인 예는 200 마이크로미터 피치의 1 마이크로미터 폭 트레이스들을 포함하는 정사각형 메시이다(약 1% 충전율).

도 3b는 융기된 특징부의 미세접촉 인쇄 스탬프 패턴의 개략도이다. 패턴(801)은 변경된 패턴 요소(804) 및 인접한 저 밀도 영역(805)을 포함한다. 변경된 패턴 요소(804)는 연속 영역(809), 및 내부 공극(803a, 803b, 803c)을 포함하는 불연속 영역을 포함한다. 그것의 기하학적 변경 및 충전율을 한정하기 위한 기준으로서의, 변경된 패턴 요소(804)의 범위는 다각형 EFGH이다. 변경된 패턴 요소(804)의 충전율은 음영 면적(809)을 다각형 EFGH의 전체 면적으로 나눈 것으로서 계산된다. 달리 말하면, 변경된 패턴 요소(804)의 충전율은 다음의 것으로서 계산된다: (다각형 EFGH의 면적 - 내부 패턴 공극(803a, 803b, 803c)의 면적의 합) / (다각형 EFGH의 면적). 변경된 패턴 요소는 20 내지 99%, 바람직하게는 50 내지 95%의 충전율을 가질 수 있다. 저 밀도 영역(805)은 폐쇄형 메시 셀(807)을 한정하는, 연결된 트레이스(808)의 네트워크를 포함한다. 저 밀도 영역(805)은 0.25 내지 10%, 바람직하게는 0.5 내지 5%의 충전율을 가질 수 있다. 저 밀도 영역의 비제한적인 예는 200 마이크로미터 피치의 1 마이크로미터 폭 트레이스들을 포함하는 정사각형 메시이다(약 1% 충전율).

도 3c는 융기된 특징부의 미세접촉 인쇄 스탬프 패턴의 개략도이다. 패턴(901)은 저 밀도 영역(905)과 인접한 변경된 패턴 요소(904)를 포함한다. 변경된 패턴 요소(904)는 내부 공극(906)의 어레이를 형성하는 복수의 불연속 영역을 갖는 연속 영역(909)을 포함한다. 변경된 패턴 요소(904)는 본 명세서에서 메시 또는 메시 기하학적 구조로서 기술된다. 그것의 기하학적 변경 및 충전율을 한정하기 위한 기준으로서의, 변경된 패턴 요소(904)의 범위는 다각형 IJKL이다. 변경된 패턴 요소(904)의 충전율은 음영 면적(909)을 다각형 IJKL의 전체 면적으로 나눈 것으로서 계산된다. 달리 말하면, 변경된 패턴 요소(904)의 충전율은 다음의 것으로서 계산된다: (다각형 IJKL의 면적 - 내부 패턴 공극(906)의 면적의 합) / (다각형 IJKL의 면적). 변경된 패턴 요소(904)는 20 내지 99%, 바람직하게는 50 내지 95%의 충전율을 가질 수 있다. 저 밀도 영역(905)은 폐쇄형 메시 셀(907)을 한정하는, 연결된 트레이스(908)의 네트워크를 포함한다. 저 밀도 영역(905)은 0.25 내지 10%, 바람직하게는 0.5 내지 5%의 충전율을 가질 수 있다. 저 밀도 영역의 비제한적인 예는 200 마이크로미터 피치의 1 마이크로미터 폭 트레이스들을 포함하는 정사각형 메시이다(약 1% 충전율).

도 3d는 융기된 특징부의 미세접촉 인쇄 스탬프 패턴의 개략도이다. 패턴(1001)은 저 밀도 영역(1005)과 인접한 변경된 패턴 요소(1004)를 포함한다. 변경된 패턴 요소(1004)는 연속 영역(1009), 및 기다란 오목부(1003a, 1003b, 1003c)뿐만 아니라 내부 공극(1006)의 어레이를 포함하는 복수의 불연속 영역을 포함한다. 변경된 패턴 요소(1004)는 본 명세서에서 메시 기하학적 구조로서 기술된다. 그것의 기하학적 변경 및 충전율을 한정하기 위한 기준으로서의, 변경된 패턴 요소(1004)의 범위는 다각형 MNOP이다. 기다란 오목부(1003a, 1003b, 1003c)는, 기준선(1002a, 1002b, 1002c)에 의해 명확해진 바와 같이, MNOP의 주연부로부터 연장된다. 변경된 패턴 요소(1004)의 충전율은 음영 면적(1009)을 다각형 MNOP의 전체 면적으로 나눈 것으로서 계산된다. 달리 말하면, 변경된 패턴 요소(1004)의 충전율은 다음의 것으로서 계산된다: (다각형 MNOP의 면적 - 기다란 오목부(1003a, 1003b, 1003c)뿐만 아니라 내부 패턴 공극(1006)의 면적의 합) / (다각형 MNOP의 면적). 변경된 패턴 요소는 20 내지 99%, 바람직하게는 50 내지 95%의 충전율을 가질 수 있다. 저 밀도 영역(1005)은 폐쇄형 메시 셀(1007)을 한정하는, 연결된 트레이스(1008)의 네트워크를 포함한다. 저 밀도 영역(1005)은 0.25% 내지 10%, 바람직하게는 0.5 내지 5%의 충전율을 가질 수 있다. 저 밀도 영역의 비제한적인 예는 200 마이크로미터 피치의 1 마이크로미터 폭 트레이스들을 포함하는 정사각형 메시이다(약 1% 충전율).

도 3e는 제한적인 것으로 의도되지 않는, 기다란 오목부를 위한 다양한 기하학적 구조를 비롯한, 융기된 특징부의 미세접촉 인쇄 스탬프 패턴의 예의 개략도를 포함한다. 변경된 패턴 요소(1101, 1103, 1105, 1107)는 기다란 오목부(1102, 1104, 1106, 1108)의 불연속 영역을 포함한다. 기다란 오목부(1102)는 곧고 평행한 측부들뿐만 아니라 직각 모서리를 갖는다. 기다란 오목부(1104)는 만곡된 측부들을 갖고 모서리를 갖지 않는다. 기다란 오목부(1106)는 수렴하는 곧은 비-평행 측부들을 포함한다. 기다란 오목부(1108)는 분기되는 반면, 기다란 오목부(1102, 1104, 1106)는 분기되지 않는다. 기다란 오목부는, 도 3e에 도시된 바와 같이, 곧지도 않고 타원형도 아닌 측부들을 가질 수 있다. 예를 들어, 기다란 오목부는 구불구불한 또는 파형 측부들을 가질 수 있다. 기다란 오목부가 도 3e에서 단지 2가지 장축 배향(180도만큼 분리됨)을 갖는 것으로 도시되지만, 본 발명의 범주 내의 기다란 오목부는 그것의 배향의 관점에서 제한되지 않는다. 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 변경된 패턴 요소(704, 804, 904, 1004) 및 본 명세서에 기술된 다른 것은 저 밀도 영역(예컨대, 저 밀도 메시)의 요소(예컨대, 트레이스)에 연결될 수 있다.

도 3f는 융기된 특징부의 미세접촉 인쇄 스탬프 패턴의 다른 실시예의 개략도이다. 패턴(1301)은 선형의 기다란 오목부를 갖는 불연속 영역을 각각 포함하는 변경된 패턴 요소(1302a, 1302b, 1302c, 1302d)의 배열을 포함한다. 변경된 패턴 요소는, 각각, 상호연결 트레이스(1304a, 1304b, 1303c, 1303d)를 통해 각자의 저 밀도 메시 영역(1303a, 1303b, 1303c, 1303d)에 연결된다.

다양한 실시예에서, 저 밀도 영역(705, 805, 905, 1005) 및 본 명세서에 기술된 다른 것은 0.1 내지 50 마이크로미터, 또는 0.25 내지 25 마이크로미터, 또는 0.5 내지 10 마이크로미터, 또는 0.75 내지 3 마이크로미터의 폭을 갖는 트레이스를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 저 밀도 영역(705, 805, 905, 1005) 및 본 명세서에 기술된 다른 것은 0.25 내지 10%, 또는 0.5 내지 5%, 또는 0.75 내지 2.5%, 또는 1 내지 2%의 충전율을 갖는 메시 기하학적 구조(폐쇄형 셀을 한정하는 연결된 트레이스의 네트워크)로 조직된 트레이스를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 저 밀도 영역(705, 805, 905, 1005) 및 본 명세서에 기술된 다른 것은 1 제곱 센티미터 이상, 몇몇 실시예에서 1 제곱 센티미터 내지 2 제곱 미터, 몇몇 실시예에서 5 제곱 센티미터 내지 1 제곱 미터, 몇몇 실시예에서 10 제곱 센티미터 내지 5000 제곱 센티미터의 면적을 갖는다.

다양한 실시예에서, 변경된 패턴 요소(704, 804, 904, 1004, 1101, 1103, 1105, 1107) 및 본 명세서에 기술된 다른 것은 20 내지 99%, 또는 22.5 내지 95%, 또는 25 내지 80%, 또는 60 내지 90%의 충전율을 가질 수 있다. 변경된 패턴 요소(704, 804, 904, 1004, 1101, 1103, 1105, 1107) 및 본 명세서에 기술된 다른 것은 0.1 제곱 밀리미터 내지 100 제곱 센티미터, 몇몇 실시예에서 0.25 제곱 밀리미터 내지 10 제곱 센티미터, 몇몇 실시예에서 0.5 제곱 밀리미터 내지 1 제곱 센티미터, 몇몇 실시예에서 1 제곱 밀리미터 내지 25 제곱 밀리미터의 면적을 가질 수 있다. 변경된 패턴 요소(704, 804, 904, 1004, 1101, 1103, 1105, 1107) 및 본 명세서에 기술된 다른 것은 0.1 내지 100 마이크로미터, 몇몇 실시예에서 0.5 내지 50 마이크로미터, 몇몇 실시예에서 1 내지 25 마이크로미터, 몇몇 실시예에서 5 내지 20 마이크로미터의 폭의 트레이스를 갖는 메시(스탬프 융기된 특징부의 메시, 이어서 결국 인쇄된 SAM의 메시, 이어서 결국 전도성 트레이스의 메시)를 포함할 수 있다.

도 3a 내지 도 3e의 미세접촉 인쇄 스탬프 패턴(융기된 특징부의 패턴)은 동일한 패턴 기하학적 구조를 갖는 SAM을 인쇄하는 데 사용될 수 있다. 도 3a 내지 도 3e의 기하학적 구조의 SAM 패턴은, 예를 들어 기재(예컨대, 투명 기재, 예를 들어 그것 자체가 60% 이상, 바람직하게는 85% 이상의 가시광 투과율을 갖는 중합체 필름 기재) 상의 박막 금속에 적용될 때, 결과적으로 에칭에 의해 박막 금속을 동일한 패턴 기하학적 구조로 패턴화하는 데 사용될 수 있다.

도 4a는 실질적으로 평면인 기부 인쇄 표면(142)을 포함하는 미세접촉 인쇄 스탬프(140) 상에 사용될 수 있는 변경된 패턴 요소의 더 많은 실시예의 개략도이다. 변경된 패턴 요소(144)들은 기부 인쇄 표면(142)으로부터 멀어지는 쪽으로 연장되고, 각각 도 1에서 상기에 기술된 시스템을 사용하여 기재 재료의 표면 상에 실질적으로 유사한 패턴을 전사하고 SAM을 형성하도록 "잉크-도포"(잉크가 그것에 적용됨)될 수 있는 스탬핑 표면(146)을 포함한다.

도 4a에 도시된 변경된 패턴 요소(144)는 단지 예로서 제공되고, 제한적인 것으로 의도되지 않는다.

도 4a에 도시된 실시예에서, 변경된 패턴 요소의 인쇄 표면(146)은 실질적으로 평면이고 기부 표면(142)에 실질적으로 평행하지만, 그러한 평행 배열이 요구되지는 않는다. 본 명세서에 보고된 방법 및 장치는 또한 변경된 패턴 요소(144)가 기부 표면(142) 위로 약 50 μm 이하, 또는 약 10 μm 이하, 또는 약 5 μm 이하, 또는 약 1 μm 이하, 또는 약 0.25 μm 이하의 높이 h를 갖는 미세접촉 인쇄에 특히 유리하다.

변경된 패턴 요소(144)는 기부 표면(142)의 전부 또는 단지 일부만을 점유할 수 있다(기부 표면(142)의 몇몇 구역에는 패턴 요소가 없을 수 있음). 예를 들어, 다양한 실시예에서, 인접한 변경된 패턴 요소(144)들 사이의 간격 l는 약 50 μm 초과, 또는 약 100 μm 초과, 또는 약 200 μm 초과, 또는 약 300 μm 초과, 또는 약 400 μm 초과, 또는 심지어 약 500 μm 초과일 수 있다. 미세접촉 인쇄를 위한 변경된 패턴 요소(144)의 상업적으로 유용한 어레이는 스탬프(140)의 기부 표면(142) 상의, 예를 들어 100 제곱 센티미터 초과, 200 ㎠ 초과, 또는 심지어 1000 ㎠ 초과의 면적을 덮는다.

몇몇 실시예에서, 변경된 패턴 요소(144)는, 본 출원에서 1 mm 이하의 치수(예컨대, 라인 폭)를 갖는 점, 라인, 채워진 형상(filled shape), 또는 이들의 조합의 배열을 포함하는 패턴을 지칭하는, "마이크로패턴"의 일부분을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 점, 라인, 채워진 형상, 또는 이들의 조합의 배열은 0.5 μm 이상 그리고 전형적으로는 20 μm 이하의 치수(예컨대, 라인 폭)를 갖는다. 마이크로패턴 변경된 패턴 요소(144)의 치수는 마이크로패턴 선택에 따라 달라질 수 있고, 몇몇 실시예에서, 마이크로패턴 패턴 요소는 10, 9, 8, 7, 6, 또는 5 μm 미만(예컨대, 0.5 내지 5 μm 또는 0.75 내지 4 μm)인 치수(예컨대, 라인 폭)를 갖는다.

몇몇 실시예에서, 도 4a의 변경된 패턴 요소(144)는 곧거나 만곡될 수 있는 기다란 오목부를 갖는 불연속 영역을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 변경된 패턴 요소는 내부 공극을 포함한다. 내부 패턴 공극의 어레이(규칙적 또는 무작위)는 2차원 네트워크(즉, 메시)의 상호보완적인 스탬프 융기된 특징부 패턴으로 이어질 수 있다. 메시는 예를 들어 정사각형 그리드, 육각형 메시, 또는 의사무작위(pseudorandom) 메시일 수 있다. 의사무작위는, 병진 대칭성이 없는, 그러나 예를 들어 무작위화 알고리즘에 의한 패턴 기하학적 구조의 생성을 포함하는 컴퓨터를 이용한 설계 공정을 비롯한 결정성(deterministic) 제조 공정(예컨대, 포토리소그래피 또는 인쇄)으로부터 유래될 수 있는 트레이스의 배열을 지칭한다.

도 4a는 혼입된 공기가 빠져나가도록 허용하도록(기다란 오목부); 그리고/또는, 특히 변경된 패턴 요소와 기재 사이의 접촉 전면이 화살표(A)의 방향을 따라 이동할 때, 변경된 패턴 요소(144)가 기재 재료(예컨대, 웨브 기재 재료)의 잉크-수용 표면과 접촉하는 시간 동안 혼입된 공기를 일시적으로 저장하도록(내부 공극) 선택된 "컷아웃(cut-out)"의 불연속 영역을 각각 포함하는 변경된 패턴 요소(144A 내지 144F)의 배열을 개략적으로 예시한다. 도 4에 도시된 비제한적인 실시예에서, 불연속 영역은 변경된 패턴 요소(144)의 인쇄 표면(146)의 연속 영역 내의 실질적으로 선형인 기다란 오목부 또는 내부 패턴 공극(160)인 컷아웃을 포함하고, 이들 오목부 및 내부 공극은 정사각형, 직사각형, 반구형, 사다리꼴, V-형상 등을 비롯한 매우 다양한 단면 형상을 포함할 수 있다. 도 4의 실시예는 또한 선형의 기다란 오목부 또는 내부 공극(160)이 완전히 기부 인쇄 표면(142)까지 연장되고 이에 따라 변경된 패턴 요소(144)의 높이와 대략 동일한 깊이를 갖는 것을 도시하지만, 기다란 오목부 또는 내부 공극(160)의 깊이는 의도된 응용에 따라 달라질 수 있다.

도 4a의 개략적인 배열에서, 변경된 패턴 요소(144A)는 방향 A에 대해 각도 α로 배향된, 인쇄 표면(146A)의 연속 영역 내의 선형의 기다란 오목부(160)의 배열을 갖는 불연속 영역을 포함한다. 각도 α는 의도된 응용에 따라 크게 달라질 수 있고, 예를 들어 약 5° 내지 약 90°, 또는 약 30° 내지 약 60°, 또는 약 45°일 수 있다.

변경된 패턴 요소(144B)에서, 인쇄 표면(146B)의 연속 영역은, 각각, 방향 A에 대해 약 45°의 각도 β로 배향되어 "X" 유사 형상을 형성하는 교차된, 기다란, 선형 내부 공극(160B)의 배열을 갖는 불연속 영역을 포함한다.

변경된 패턴 요소(144C)에서, 인쇄 표면(146C)의 연속 영역은 방향 A에 대해 0°의 각도로 각각 배향된 실질적으로 평행한 선형의 기다란 오목부(160C1, 160C2)의 배열을 갖는 불연속 영역을 포함한다. 오목부(160C1)는 패턴 요소(144C)의 후방 에지(trailing edge) 상에 있는 반면, 오목부(160C2)는 전방 에지(leading edge) 상에 있다. 기다란 오목부(160C1, 160C2)는 또한 서로에 대해 거리 x만큼 오프셋되며, 물론 거리 x는 의도된 응용에 따라 크게 달라질 수 있다.

변경된 패턴 요소(144D)에서, 인쇄 표면(146D)의 연속 영역은, 각각, 방향 A에 대해 약 45°의 각도 δ로 배향되어 "X" 유사 형상을 형성하는 4개의 교차된, 기다란, 선형 내부 공극(160D)의 배열을 갖는 불연속 영역을 포함한다.

변경된 패턴 요소(144E)에서, 인쇄 표면(146E)의 연속 영역은 방향 A에 대해 0°의 각도로 배향된 실질적으로 평행한 선형의 기다란 오목부(160E)의 배열을 갖는 불연속 영역을 포함한다. 오목부(160E)는 변경된 패턴 요소(144E)의 후방 에지 상에 있다. 각각의 개별 오목부(160E)는 또한 패턴 요소(144C) 내의 오목부(160C1, 160C2)보다 넓으며, 이는 몇몇 실시예에서 혼입된 공기의 배기를 향상시킬 수 있다.

변경된 패턴 요소(144F)에서, 인쇄 표면(146F)의 연속 영역은, 각각, 방향 A에 대해 약 45°의 각도 ε으로 배향되어 "X" 유사 형상을 형성하는 3개의 교차된, 기다란, 선형 내부 공극(160F)의 배열을 갖는 불연속 영역을 포함한다.

도 4b는 기부 표면(242)을 포함하는 미세접촉 인쇄 스탬프(240) 상에 사용될 수 있는 상이한 유형의 변경된 패턴 요소(244)의 어레이의 다른 개략도이다. 패턴 요소(244)는 기부 표면(242)으로부터 높이 h 까지 상향으로 연장되고, 임의의 길이 l 및 폭 w를 가질 수 있지만, 몇몇 실시예에서 길이 l이 폭 w 및 높이 h를 크게 초과하는 대체로 선형 구조체이다. 도 4b의 실시예에서, 변경된 패턴 요소(244)는 전방 에지에서 스탬프(240)와 기재 사이의 접촉 전면의 이동 방향 A를 따라 지향된 점(245)으로 테이퍼 형성되며, 이는 몇몇 실시예에서 패턴 요소(246)의 표면을 웨브 재료의 표면과 원활하게 그리고 점진적으로 맞물리게 하고 패턴 요소와 웨브 재료의 표면 사이의 혼입된 공기를 배기하는 데 도움을 줄 수 있다.

도 4b에 도시된 라인들 중 일부는 구성 라인(construction line)이고, 미세접촉 인쇄 스탬프(240)의 변경된 패턴 요소의 실제 물리적 특징부를 나타내지 않는다. 구성 라인은 260A, 260B, 261E, 및 262G를 포함한다.

예를 들어, 변경된 패턴 요소(244A)는 특정 응용에 필요한 대로 상이한 크기 및 형상을 가질 수 있는 내부 공극(261A)의 2차원 어레이를 갖는 불연속 영역을 포함한다.

다른 변경된 패턴 요소(244B)는 상이한 크기 및 형상을 가질 수 있는 내부 공극(261B)의 2차원 어레이를 갖는 불연속 영역을 포함한다.

변경된 패턴 요소(244C)는 방향 A에 대해 각도 α로 배향된 표면(246C) 내의 선형의 기다란 오목부(260C)의 배열을 갖는 불연속 영역을 포함한다. 각도 α는 의도된 응용에 따라 크게 달라질 수 있고, 예를 들어 약 5° 내지 약 90°, 또는 약 30° 내지 약 60°, 또는 약 45°일 수 있다.

다른 변경된 패턴 요소(244D)는 실질적으로 평행한 기다란 내부 공극(260D)의 선형 어레이를 갖는 불연속 영역을 포함한다. 기다란 내부 공극(260D)들은 실질적으로 동일한 크기이다. 변경된 패턴 요소(244D)의 렌더링(rendering)은 기다란 내부 공극(260D)에 평행한 미세 구성 라인을 포함한다.

변경된 패턴 요소(244E)는 표면(246E) 내로 연장되는 실질적으로 평행한 기다란 내부 공극(260E)의 선형 어레이를 갖는 불연속 영역을 포함한다. 기다란 내부 공극(260E)들은 실질적으로 동일한 깊이 및 폭이다. 변경된 패턴 요소(244D)의 렌더링은 기다란 내부 공극(260E)에 평행한 미세 구성 라인을 포함한다.

변경된 패턴 요소(244F)는 실질적으로 평행한 기다란 내부 공극(260F)의 선형 어레이를 갖는 불연속 영역을 포함한다. 변경된 패턴 요소(244F)의 렌더링은 기다란 내부 공극(260E)에 평행한 미세 구성 라인을 포함한다.

변경된 패턴 요소(244G)는, 각각의 분기부가 방향 A에 대해 약 45°의 각도 β로 배향된 교차된 내부 공극(260G)으로 구성된 "X" 유사 패턴의 배열을 갖는 불연속 영역을 포함한다.

당업자에게 명백할 바와 같이, 잉크-도포되고 적합한 기재와 접촉될 때, 도 3a 내지 도 3e와 도 4a 및 도 4b의 패턴 요소는 기재 상에 잉크의 대응하는 패턴을 제공할 수 있다. 당업자에게 명백할 바와 같이, 기재 상의 잉크의 패턴은, 기재가 금속화된 기재일 때, 선택적 에칭 후에, 기재 상에 금속의 대응하는 패턴을 제공할 수 있다.

도 3a 내지 도 3e와 도 4a 및 도 4b의 스탬프 변경된 패턴 요소에 대응하는 박막 금속 패턴 요소는 다양한 목적 또는 기능 중 임의의 것에 기여할 수 있다. 도 3a 내지 도 3e와 도 4a 및 도 4b의 패턴 디자인에 따른 금속 패턴화된 기재에 대해, 변경된 패턴 요소는 접합 패드로서의 역할을 할 수 있다. 접합 패드는 다른 도체가 예를 들어 이방성 전도성 필름(ACF) 접착제, 솔더(solder), 또는 초음파 와이어본드를 통해 그것에 물리적으로 그리고 전기적으로 접합되는 도체 패턴 요소이다. ACF 재료 및 접합의 예가 미국 특허 출원 공개 제2008/0171182호에 기술되어 있다. ACF 재료는 전기 절연성 접착제 매트릭스 중에 분산된 전도성 입자를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 변경된 패턴 요소에 대해 상기에 기술된 파라미터에 따라 설계된 접합 패드는 물리적 접합 강도(높을 것이 요구됨)와 전기 저항(낮을 것이 요구됨)의 균형을 이루는 이점을 갖는다. 변경된 패턴 요소에 대해 상기에 열거된 기하학적 파라미터 및 형상은, 금속 패턴화된 기재의 전도성 패턴이 그것 상에 SAM을 포함하여서, SAM이 금속 패턴화된 기재의 전도성 금속과 ACF 접착제 사이에 개재될 때, 접합 강도 성능을 전기 저항 성능과 균형을 이루는 데 특히 유용하다.

본 발명의 몇몇 실시예는 도 3a 내지 도 3e와 도 4a 및 도 4b에 예시된 스탬프의 변경된 패턴 요소에 따른 전기 전도성 패턴을 포함하는 전기 조립체이다. 몇몇 실시예에서, 변경된 패턴 요소는 예를 들어 전도성 입자가 로딩된 이방성 전도성 필름 접착제를 통해 제2 기재의 도체에 접합될 수 있다.

도 5는 전기 조립체(1201)의 단면 개략도이다. 금속 패턴(1205)을 포함하는 금속 패턴화된 기재(1202)는 전술된 변경된 패턴 요소들 중 임의의 것, 및 선택적으로 저 밀도 영역들 중 임의의 것에 따른 디자인을 갖는다. 금속 패턴(1205)은 선택적으로 그것 상에 SAM(1206)을 포함한다. 금속 패턴화된 기재(1202)는, 본 명세서에 기술된 바와 같이 그것의 변경된 패턴 요소에서, 그 자신의 도체 패턴(1204)을 갖는 전기 구성요소(1203)에 ACF 접합된다. 접합은 ACF 접착제(1208)의 층으로 달성된다. 전기적 연결은 ACF 전도성 충전제 입자(1207)로 달성된다.

몇몇 실시예에서, 상기에 기술된 ACF 접합의 90도 박리 강도(피크 하중을 접합부의 폭으로 나눈 것으로서 표현됨; 본 명세서에서 단위 접합 길이당 접합 강도로 또한 지칭됨)는 센티미터당 100 그램-중량 이상, 바람직하게는 센티미터당 250 그램-중량 이상, 보다 바람직하게는 센티미터당 500 그램-중량 초과, 보다 바람직하게는 센티미터당 750 그램-중량 초과, 가장 바람직하게는 센티미터당 1000 그램-중량 초과이다. 몇몇 실시예에서, 상기에 기술된 ACF 접합의 전기 접촉 저항(제곱 밀리미터당 옴으로서 표현됨)은 제곱 밀리미터당 1000 옴 미만, 바람직하게는 제곱 밀리미터당 100 옴 미만, 보다 바람직하게는 제곱 밀리미터당 50 옴 미만, 가장 바람직하게는 제곱 밀리미터당 10 옴 미만이다. 금속 패턴화된 기재의 도체와 ACF 접착제 사이에 개재된 SAM을 포함한 몇몇 실시예에서, 단위 접합 길이당 접합 강도, 및 단위 면적당 접합 전기 접촉 저항은 동시에, 각각, 센티미터당 500 그램-중량 초과이고 제곱 밀리미터당 50 옴 미만(바람직하게는, 제곱 밀리미터당 10 옴 미만)이다.

적합한 전기 구성요소(1203)는 예를 들어 연성 인쇄 회로(flexible printed circuit, FPC), 인쇄 배선 보드(printed wiring board, PWB), 인쇄 회로 보드, 후막 세라믹 회로, 또는 박막 또는 후막 도체 패턴을 보유하는 유리 기판일 수 있다.

몇몇 실시예에서, 금속-패턴화된 기판(1202)은 유리이고, 도체 패턴을 보유하는 유리 기판의 예(구성요소(1203)의 일례)는 터치스크린 센서의 하위구성요소, 예를 들어 그것의 밑면 상에서 투명 도체(예컨대, 인듐 주석 산화물, 금속 나노와이어 코팅, 탄소 나노튜브 코팅, 그래핀 코팅, 금속 메시, PEDOT-PSS와 같은 전도성 중합체)의 패턴 및 상호연결 트레이스의 패턴(전술된 박막 또는 후막 도체 패턴)을 갖는 터치스크린 디스플레이 커버 렌즈를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 투명 도체 및 금속 상호연결 패턴을 갖는 터치 스크린 커버 렌즈 구성요소에 대한 본 명세서에 기술된 금속 패턴화된 기재(변경된 패턴 요소 및 저 밀도 영역을 가짐)의 ACF 접합은 글라스-원-필름(glass-one-film, G1F) 터치 스크린 센서 조립체로 이어질 수 있다. FPC 또는 인쇄 회로 보드에 대한 본 명세서에 기술된 금속 패턴화된 기재(변경된 패턴 요소 및 저 밀도 영역을 가짐)의 ACF 접합은 터치 스크린 센서 조립체로 이어질 수 있다. 본 명세서에 기술된 금속 패턴화된 기재(변경된 패턴 요소, 및 선택적으로 저 밀도 영역을 가짐)와 함께, 그것에 대해 이루어진 전도성 접합부(예컨대, ACF 접합부)를 포함할 수 있는 다른 조립체는 광기전 전지(photovoltaic cell), 정보 디스플레이(예컨대, 액정 디스플레이, 전기영동 디스플레이(electrophoretic display), 전기변색 디스플레이(electrochromic display), 전계발광 디스플레이(electroluminescent display), 고분자 분산형 액정(polymer dispersed liquid crystal, PDLC) 디스플레이), 가변 광학 밀도 윈도우(예컨대, 전기변색, 부유 입자), 스위칭가능 프라이버시 패널(switchable privacy panel)(예컨대, PDLC), 집적 회로 패키징, 및 통신 시스템 구성요소를 포함한다. 미세접촉 인쇄에 의해 생성되는 접합 패드에 대한 FPC의 부착에 관한 추가의 논의를 미국 특허 출원 제61/840,876호, "기재 상에 투명 도체를 제조하는 방법(Method of Making Transparent Conductors on a Substrate)"에서 찾아볼 수 있다.

추가의 실시예에서, 스탬프(40)의 표면은 몇몇 실시예에서 비교적 밀도가 높은 패턴 요소를 포함하는 제2 영역에 근접하거나 그것과 인접한 미세 패턴 요소의 제1 영역(예컨대, 미세 트레이스의 저 밀도 패턴)을 포함할 수 있다. 드문드문한(저 밀도) 패턴 요소를 포함하는 스탬프 표면의 제1 영역과 밀도가 높은 패턴 요소를 포함하는 스탬프 표면의 제2 영역 사이의 계면에서, 스탬프(40)와 웨브 재료(22)의 표면(23) 사이의 접촉 면적이 급격히 변할 수 있으며, 이는 표면(23)의 인쇄된 영역 내의 패턴 콘트라스트 결함을 초래할 수 있다. 불균일한 패턴 디자인 밀도를 미세접촉 인쇄할 때 나타나는 결함은, 디자인의 균일성에 따라, 표면(23)을 따라 달라질 수 있는 패턴 폭 콘트라스트이다.

예를 들어, 많은 터치 센서 응용에서, 스탬프(40)는 실질적으로 투명한 패턴의 일부분을 인쇄할 수 있는 인쇄 표면을 갖는 패턴 요소의 제1 영역을 포함하여야 한다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 실질적으로 투명한 영역 내의 패턴의 면적 커버리지(area coverage)는 면적 기준으로 10% 미만(예컨대, 0.25% 내지 10%의 패턴 충전율을 포함함), 바람직하게는 2% 미만(예컨대, 0.5% 내지 2%의 패턴 충전율을 포함함)인 메시이다. 메시를 예를 들어 균일한 커버리지의 그러한 메시 디자인을 포함하는 스탬프를 사용하여 균일한 커버리지(즉, 밀도 또는 충전율)로 패턴화하려는 의도에도 불구하고, 생성되는 인쇄된 물품에서의 메시 커버리지가 위치의 함수로서 달라지면, 예를 들어 면적 커버리지가 몇몇 구역에서 1.8%이고 다른 구역에서 단지 1.4%일 수 있는 경우에, 메시 내의 "패턴 트레이스 폭 콘트라스트" 결함이 명백해질 수 있다. 또한, 스탬프가 터치 전극을 형성하기에 적합한 미세 메시 패턴과 같은, 매우 드문드문한 특징부를 인쇄하기 위한 패턴 요소뿐만 아니라, 접합 접촉 패드와 같은 밀도가 높은 특징부를 인쇄하기 위한 스탬핑 요소를 포함하여야 할 때, 스탬핑 표면과 웨브 재료의 표면 사이의 접촉 면적이 급격히 변하는 영역에서(예컨대, 보다 높은 밀도 패턴 요소(예컨대, 본 명세서에 기술된 바와 같은 변경된 패턴 요소)의 배열 또는 어레이와 저 밀도 영역 사이의 경계에서) 웨브 재료의 표면 상에 패턴 콘트라스트 결함이 발생할 수 있다.

도 6은 도 1의 미세접촉 인쇄 스탬프(40) 및 장치를 사용하여 적용된 인쇄된 특징부를 포함하는 표면(223)을 갖는 웨브 재료(222)의 일부분의 예시이다. 인쇄된 특징부는 드문드문하게 인쇄된 특징부를 갖는 실질적으로 투명한 제2 영역(251)과 인접한 큰, 밀도가 높게 인쇄된 특징부를 갖는 제1 영역(250)을 포함한다. 미세접촉 인쇄 스탬프의 표면과 웨브 재료(223)의 표면 사이의 접촉 면적이 비교적 짧은 거리에 걸쳐 급격히 변하는 제1 영역(250)과 제2 영역(251) 사이의 계면에서 "스우시-유사(swoosh-like)" 불균일 패턴 밀도 결함(252)이 발생한다.

일 실시예에서, 스탬프의 표면은 선택적으로 스탬프와 웨브 재료의 표면 사이의 접촉 면적에 있어서의 전반적인 증가를 제공하기 위해 추가의 견인 특징부를 포함할 수 있으며, 이는 미세 패턴 요소를 갖는 스탬프의 영역에서의 작은 밀도 변화의 영향을 줄일 수 있다. 다른 실시예에서, 견인 특징부는 선택적으로 미세접촉 인쇄를 위한 훨씬 더 균일한 접촉 면적, 특히 인쇄 접촉 전면 전파 방향을 따른 균일한 또는 일관된 접촉 면적을 생성하기 위해 스탬핑 표면 상의 큰, 밀도가 높은 패턴 요소들 사이에 위치될 수 있다. 적절한 양의 견인 특징부를 스탬핑 표면의 에지를 따라 그리고/또는 큰 패턴 요소들 사이에 추가하는 것은 몇몇 경우에 급격한 패턴 요소 밀도 변화에 따라 발생하는 하향 웨브방향 콘트라스트 결함을 상당히 감소시키거나 없앨 수 있다.

도 7a는 저 밀도 메시 패턴 영역(1204)과 연결되는 접촉 패드(기능적 패턴 요소의 예)인 기능적 패턴 요소(1202)뿐만 아니라, 추가된 견인 특징부(1203)를 포함하는 융기된 특징부 패턴(1201)을 갖는 스탬프를 예시한다. 추가된 비-기능적 견인 특징부(1203)는 (패턴 요소(1202)의 이격된 어레이에 기인하는) 그것의 부존재 시에 존재할 인쇄 접촉 전면 전파 방향 A에서의 패턴 밀도의 불균일성(비일관성)을 감소시킨다. 패턴 디자인의 몇몇 실시예에서, 인쇄 접촉 전면 전파 방향을 따른 패턴 밀도 변화가 최소화된다. 선 CC'는 기능적 패턴 요소(1202)의 하향 웨브방향 배열을 따라 놓인다. 선 BB'는 패턴의 횡단 웨브 방향을 따라 놓여, 도 7b의 플롯에 그래프로 도시된 바와 같이, 상대적으로 고 밀도(예컨대, 20% 내지 100%, 바람직하게는 50% 내지 95%의 충전율) 기능적 패턴 요소(예를 들어, 변경된 패턴 요소에 대해 본 명세서에 기술된 기다란 오목부, 내부 공극, 및 충전율을 가질 수 있음) 및 저 밀도 영역(예컨대, 0.25 내지 10%, 바람직하게는 0.5% 내지 5%의 충전율을 갖는 저 밀도 메시)과 교차한다. 상대적으로 고 밀도 패턴 요소에 대한 밀도의 균일성 또는 일관성의 하기의 바람직한 수준은, 고 밀도 패턴 요소가 인쇄 접촉 전면 전파 방향을 따라 배열되고 저 밀도 영역에 인접할 때 특히 유용하다.

인쇄 접촉 전면 전파 방향(즉, 회전 롤투롤 인쇄의 경우에, 하향 웨브 방향)을 따른 설계된(즉, 스탬핑 표면 및 생성되는 인쇄된 기재 상에 존재하는 바와 같은) 패턴 밀도 또는 충전율의 이러한 변화의 정량화가 본 명세서에 개시된 디자인 개념을 사용하는 바람직한 결과인 인쇄 결함 회피에 중요한 것으로 밝혀졌다. 본 명세서에 사용된 정량화는 스탬프-기재 접촉 전면 전파의 방향을 따라 국소 패턴 밀도를 계산하는 것에 기초한다. 용어 "레인(lane)"은 본 명세서에서 접촉 전면 전파 방향을 따라(즉, 그것에 평행하게) 배향된 고정된 폭의 패턴 섹션을 기술하는 데 사용된다. 회전 롤투롤 공정에서의 인쇄에 대해, 인쇄 접촉 전면 전파 방향은 공정 제품 롤의 하향 웨브 방향이다. 본 명세서에 사용된 정량화는 패턴을 레인 내에서 인쇄 접촉 전면 전파 방향을 따라(레인 방향을 따라(즉, 그것에 평행하게)) 분할하고 레인 내의 이들 분할부에 대해 국소 패턴 밀도(즉, 패턴 충전율)를 계산하는 것을 포함한다. 바람직하게는, 인쇄 접촉 전면 전파 방향을 따른(특히 고 밀도 패턴 요소, 예를 들어 변경된 패턴 요소의 배열을 포함하는 레인에 대해, 레인 내의 그리고 레인 방향을 따른) 인접한 분할부들에 대한 패턴 충전율 값은 실질적으로 다르지 않다. 분할의 일례는 레인을 접촉 전면 전파 방향 A를 따라 인접한 5 밀리미터 폭 밴드로 분할하는 것이다(예컨대, 패턴 밀도를 계산하기 위한 밴드가 선 CC'에 직교로 배향됨). 전술한 예에서, 5 밀리미터는 레인 방향을 따른 밴드의 치수를 말한다. 레인 방향을 가로지른 밴드의 치수(즉, 레인의 폭)는 특정 디자인에 따라 선택될 수 있다. 도 7a는 특정 디자인에 따른 레인 폭 선택의 일례를 제공하며, 이때 레인 및 그것의 폭은 접합 패드의 어레이 또는 배열의 폭에 대응하는 l₁에 의해 도 7a에 표시되고, 어레이는 의도된 인쇄 접촉 전면 전파 방향 A로 배향된다. 바람직하게는, 그러한 레인(예컨대, 상기에 기술된 바와 같이, 고 밀도 패턴 요소의 배열을 포함함)에 대한 패턴 밀도는 패턴의 적어도 일부분 내에서 레인 내의 모든 그러한 밴드에 대한 평균 패턴 밀도로부터 50%를 초과하여, 보다 바람직하게는 25%를 초과하여, 가장 바람직하게는 10%를 초과하여 벗어나지 않는다. 그러한 변화는 도 7c의 "범위"를 도 7c의 "평균"으로 나눈 것으로서 취해질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 2.5 mm 밴드를 이용한 유사한 분석에 대해, 임의의 그러한 밴드에 대한 패턴 밀도는 패턴의 적어도 일부분 내의 모든 그러한 밴드에 대한 평균 패턴 밀도로부터 50%를 초과하여, 보다 바람직하게는 25%를 초과하여, 가장 바람직하게는 10%를 초과하여 벗어나지 않는다. 바람직한 실시예에서, 1 mm 밴드를 이용한 유사한 분석에 대해, 임의의 그러한 밴드에 대한 패턴 밀도는 패턴의 적어도 일부분 내의 모든 그러한 밴드에 대한 평균 패턴 밀도로부터 50%를 초과하여, 보다 바람직하게는 25%를 초과하여, 가장 바람직하게는 10%를 초과하여 벗어나지 않는다. 보다 바람직한 실시예에서, 0.5 mm 밴드를 이용한 유사한 분석에 대해, 임의의 그러한 밴드에 대한 패턴 밀도는 패턴의 적어도 일부분 내의 모든 그러한 밴드에 대한 평균 패턴 밀도로부터 50%를 초과하여, 보다 바람직하게는 25%를 초과하여, 가장 바람직하게는 10%를 초과하여 벗어나지 않는다. 보다 바람직한 실시예에서, 0.25 mm 밴드를 이용한 유사한 분석에 대해, 임의의 그러한 밴드에 대한 패턴 밀도는 패턴의 적어도 일부분 내의 모든 그러한 밴드에 대한 평균 패턴 밀도로부터 50%를 초과하여, 보다 바람직하게는 25%를 초과하여, 가장 바람직하게는 10%를 초과하여 벗어나지 않는다.

도 8b에 도시된 하나의 예시적인 실시예에서, 미세접촉 스탬프(300)의 일부분 상의 견인 특징부는 기부 표면(302) 상의 중실형 십자형 견인 바아(traction bar)(305)의 어레이를 포함한다. 견인 바아는 매우 다양한 형상, 크기 등을 가질 수 있다. 도 8a에 도시된 다른 예시적인 실시예에서, 미세접촉 스탬프(320)의 일부분 상의 견인 특징부는 기부 표면(322) 상에 메시-유사 패턴을 형성하는 선형 특징부(325)의 어레이를 포함한다. 기부 표면(322)의 주어진 구역에서, 메시-유사 패턴은 예를 들어 선형 특징부(325)의 약 30% 내지 약 70%를 포함할 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 도 8a 및 도 8b의 견인 특징부는 롤투롤 공정에서 보다 일관된 하향 웨브방향 미세인쇄 접촉 밀도를 생성하기 위해 보다 밀도가 높은 인쇄 요소들 사이에서 디자인의 외측 에지 상에 그리고/또는 디자인의 중심에 위치될 수 있다.

본 명세서에 기술된 스탬프 구성으로부터 형성되는 패턴화된 SAM은 예를 들어 후속 패턴화 단계 동안에 기재 표면 밑에 있는 영역을 보호하는 레지스트(resist)로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 패턴화된 SAM은 에칭 마스크(etch mask)를 제공할 수 있다. 에칭 마스크로서, SAM으로 덮인 기재 표면의 영역(예를 들어, 중합체 필름 기재 상의 금속 코팅의 표면)은 에칭제의 화학 작용으로부터 보호되는 반면, SAM으로 덮이지 않은 기재 표면의 영역은 보호되지 않아, 비보호된 영역에서의 재료(예를 들어, 중합체 필름 기재로부터의 금속)의 선택적 제거를 허용한다. 대안적으로, 패턴화된 SAM은 도금 마스크를 제공할 수 있다. 도금 마스크로서, SAM으로 덮인 기재 표면의 영역(예를 들어, 중합체 필름 기재 상의 촉매 금속 코팅의 표면)은 무전해 도금조로부터의 금속의 침착(deposition)을 위해 비-촉매성으로 되는 반면, SAM으로 덮이지 않은 기재 표면의 영역은 노출되어 유지되고 이에 따라 그것의 촉매 활성을 유지하여, 비보호된 영역에서의 무전해 침착 금속의 선택적 배치를 허용한다. 다른 재료의 패턴화에서 마스크로서의, 패턴화된 SAM의 적용을 위한 방법론이 당업계에(예를 들어, 미국 특허 제5,512,131호에) 알려져 있다.

미세접촉 인쇄는 대면적에 걸쳐 높은 광학 투과율 및 비교적 높은 전기 전도율을 갖는, 10 마이크로미터보다 작은 라인 폭을 갖는 라인들로 구성되는 패턴을 생성하는 데 사용될 수 있다. 이러한 작은 라인 폭 크기는, 라인들의 낮은 밀도와 함께, 예를 들어 터치 스크린으로서 사용하기에 적합한 재료를 생성하도록 미세접촉 인쇄 스탬프의 매우 미세한 패턴화에 의해 가능해진다. 터치 스크린을 제조하기 위한 예시적인 미세접촉 인쇄 공정은 다음과 같다: (1) 투명 웨브 재료가 금속으로 코팅되고(예를 들어, 은 또는 구리가 유리 또는 PET 필름 상에 스퍼터 코팅되거나 도금됨); (2) 자기-집합 단층 마스크가 미세접촉 인쇄 스탬프를 사용하여 도금된 기재 상에 스탬핑되고; (3) 마스크 아래의 패턴을 제외하고, 기재 상에 코팅된 금속이 에칭에 의해 제거된다.

생성되는 터치 스크린 센서 요소는 높은 광학 품질을 달성하기 위해 특정 패턴 기하학적 구조의 마이크로패턴화된 도체(전형적으로 금속) 및 투명 기재를 포함한다. 일반적으로, 광학 품질은 도체가 터치 스크린 센서에 조립될 때 육안으로 도체를 관찰하여 결정되는, 가시광 투과율, 탁도(haze), 및 도체 가시성의 관점에서 표현될 수 있다. 마이크로패턴화된 도체의 기하학적 구조는 마이크로패턴에 사용되는 도체 트레이스(때때로 "라인"으로 지칭됨)의 폭, 라인의 밀도, 및 라인의 밀도의 균일성과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는, 파라미터에 의해 한정될 수 있다.

양호한 광학 품질을 갖는 터치 스크린 센서에 대한 제1 실시예에서, 터치 스크린 센서는 가시광 투명 기재; 및 가시광 투명 기재 상에 또는 그것 내에 배치된 전기 전도성 마이크로패턴을 포함한다. 마이크로패턴은 상기에 기술된 바와 같은 저 밀도 메시 영역을 갖는다. 다른 실시예에서, 터치 스크린 센서는 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만의 탁도 값, 및 75% 초과, 바람직하게는 85% 초과의 가시광 투과율을 갖는다. 다른 실시예에서, 터치 스크린 센서의 도체 트레이스 폭은 약 6 마이크로미터 미만이고, 약 300 마이크로미터 미만의 피치를 갖는다. 다른 실시예에서, 터치 스크린 센서의 도체 트레이스는 약 500 나노미터 미만의 두께를 갖는다. 다른 실시예에서, 피치는 약 1 mm 내지 4 mm이며, 이때 도체 폭은 약 3 내지 10 마이크로미터보다 작다.

터치 스크린 센서를 위한 투명 센서 요소(400)가 도 9에 예시된다. 센서 요소(400)는 함께 라미네이팅되는 그리고 명료함을 위해 도 9에서 분리된 것으로 도시된, 2개의 패턴화된 도체 층(410, 414)(예를 들어, X 축 층 및 Y 축 층), 2개의 광학적으로 투명한 접착제 층(412, 416), 및 기부 플레이트(418)를 포함한다. 층(410, 414)은 투명 전도성 메시 바아(mesh bar)를 포함하며, 여기서 하나의 층은 x 축 방향으로 배향되고 다른 층은 y 축 방향으로 배향된다. 기부 플레이트(418)는 유리 시트이고, 적합한 광학적으로 투명한 접착제는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터의 옵티컬리 클리어 라미네이팅 어드히시브(Optically Clear Laminating Adhesive) 8141이다.

X-층 및 Y-층 각각에 대해, 금속의 마이크로패턴을 갖는 투명한 중합체 필름이 사용된다. 박막 금의 마이크로패턴이 PET와 같은 중합체 웨브 재료의 박형 시트 상에 침착된다. 자기-집합 단층 마스크가 상기에 기술된 것과 같은 미세접촉 인쇄 스탬프를 사용하여 도금된 기재 상에 스탬핑되고; (3) 마스크 아래의 패턴을 제외하고, 기재 상에 코팅된 금속이 에칭에 의해 제거된다.

생성된 금속 마이크로패턴(440)이 도 10 및 도 11에 도시된다. 웨브 재료 상의 금의 두께는 약 100 나노미터이다. 마이크로패턴의 제1 영역은 일련의 평행 메시 바아(442)를 포함하는 전도성 영역을 갖고, 이러한 제1 영역은 상기에 한정된 바와 같은 양호한 광학 품질 및/또는 가변 시트 저항을 갖는다. 평행 메시 바아(442)는 전기 또는 전자 구성요소에 대한 전기적 연결을 형성하기에 적합한 정사각형 접촉 패드(460)를 포함하는 마이크로패턴의 제2 영역에서 종결된다. 일 실시예에서, 접촉 패드(460)는 면적이 대략 2 밀리미터 × 2 밀리미터이고, 기부 플레이트에 대한 손가락 터치의 용량성 검출을 위한 전자 장치에 대한 연결을 위해 대략 100 나노미터의 두께를 갖는 박막 금의 형태의 도체를 포함한다.

정사각형 접촉 패드(460)는 실질적으로 금속이 없는 그리고 마이크로패턴(440)을 형성하는 데 사용되는 미세접촉 인쇄 패드의 인쇄 요소(예를 들어, 도 4a의 인쇄 요소(144A) 참조) 내의 기다란 오목부에 대응하는 비전도성 구역(470)에 의해 중단되는 전도성 재료의 연속 층을 포함한다. 도 12에 도시된 대안적인 실시예에서, 접촉 패드(460A)는 미세접촉 인쇄 패드(예를 들어, 도 4b의 접촉 패드 참조) 내의 채널에 대응하는 무-금속 구역을 갖는 메시-유사 전도성 패턴(470A)을 포함할 수 있다. 다시 도 11을 참조하면, 마이크로패턴(440)은 또한 선택적으로 마이크로패턴을 형성하는 데 사용되는 미세접촉 인쇄 스탬프 내에 포함된 견인 특징부(예를 들어, 도 8a의 견인 특징부(325) 참조)에 대응하는, 에지를 따른 패턴(480)을 포함할 수 있다.

메시 바아(441)의 배열이 전자 정사각형 패드(460)로부터 전기적으로 격리된다. 격리된 메시 바아(441)는 센서를 가로질러 광학 균일성을 유지한다. 각각의 바아는 좁은 금속 트레이스(443)로 구성된 메시로 이루어지고, 트레이스(443)는 폭이 대략 5 마이크로미터이다. 이러한 메시 디자인은, 장축 트레이스에서의 임의의 개방 회로 결함의 경우에, 각각의 메시 바아 내의 장축 트레이스들 사이의 연결부(tie)를 제공하여, 메시 바아를 따른 전기적 연속성을 유지한다.

다양한 실시예에서, 접촉 패드(460)는 전도성 접착제 또는 전도성 전사 테이프를 사용하여 예를 들어 연성 회로와 같은 전자 구성요소에 전기적으로 연결될 수 있다. 적합한 전도성 접착제는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠(3M)으로부터 상표명 쓰리엠 앤아이소트로피컬리 컨덕티브 필름(Anisotropically Conductive Film) 5363, 7303, 7371, 7376, 및 7379로 입수가능한 이방성 전도성 필름을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 이들 필름은 전도성 입자를 내부에 갖는 접착제 매트릭스를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 접착제 매트릭스는 아크릴레이트 접착제, 에폭시 접착제, 실리콘 접착제, 또는 이들의 혼합물 또는 조합으로부터 선택된다. 다양한 실시예에서, 전도성 입자는 은, 금, 구리, 알루미늄 등 및 이들의 혼합물뿐만 아니라 다른 금속 또는 예를 들어 은, 금, 구리, 알루미늄, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 제조되는 전도성 코팅을 갖는 비전도성 입자(예를 들어, 중합체)를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 적합한 전도성 전사 테이프의 예는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠으로부터 상표명 쓰리엠 일렉트리컬리 컨덕티브 어드히시브 트랜스퍼 테이프(Electrically Conductive Adhesive Transfer Tape) 8703, 9703, 9704 및 9705로 입수가능한 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이들 접착 전사 테이프는 은 입자가 로딩된 아크릴 감압 접착제 매트릭스를 포함하고, 접착제 매트릭스를 통해 z 방향을 따라 전도할 수 있다.

연성 회로 상의 전기 트레이스가 터치 스크린 조립체(400)를 컴퓨터, 이동 전화, 태블릿 등과 같은 디스플레이 장치의 구성요소에 연결하는 데 사용될 수 있다.

이제 현재 청구되는 공정이 하기의 비제한적인 예에서 논의될 것이다.

예

예 1 내지 예 7(얇은, 기다란 패드)

실험용 셋업(set-up)을 WO2013/003253호의 도 1에 도시된 것과 유사하게 그리고 또한 상기에 기술된 바와 같이 준비하였다. 종래의 스퍼터링에 의해 100 nm의 은 층으로 코팅된, 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀폰(DuPont)으로부터 ST504 필름으로서 구매가능한, 8 인치(20.3 cm) 폭 및 0.005 인치(0.127 mm) 두께의, 무한 길이 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 웨브를 끼웠다. 실험용 셋업은 미국 노스캐롤라이나주 샬럿 소재의 스토크 프린츠 아메리카(Stork Prints America)로부터 니켈 슬리브(Nickel Sleeve)로서 구매가능한, 직경이 8.658 인치(21.906 cm)이고 두께가 0.010 인치(0.254 mm)인, 주로 니켈의 얇은 쉘의 형태인 롤을 포함하였다.

니켈 쉘을 공기 베어링으로서의 역할을 하는, 복수의 개구를 갖는 비회전 강철 지지 코어 둘레에 장착하였다. 쉘을 지지하기 위해 40 인치의 물(0.10 ㎏/㎠)의 공기 압력을 코어에 제공하였다.

미세접촉 인쇄 스탬프를 공계류 중이고 공히 양도된 공개 WO2013/003412호, "미세접촉 인쇄를 위한 스탬프의 제조, 잉크-도포, 및 장착 방법(Method for Making, Inking, and Mounting Stamps for Micro-contact Printing)"의 도 1 내지 도 11과 관련된 설명에 따라 폴리다이메틸실록산(PDMS)으로부터 제조하였다. 이어서, 미세접촉 인쇄 스탬프를 에탄올 중 C16 티올의 200 mmol 용액으로 포화시켰다. 이어서, 미세접촉 인쇄 스탬프를 WO2013/003412호의 도 16 및 도 17과 관련된 설명에 따른 구성으로 양면 접착 테이프에 의해 니켈 쉘에 접착하였다. 롤에의 미세접촉 인쇄 스탬프의 적용은, 스탬프가 그것 상에 지지되는 상부 플래튼(platen)을 갖는 캐리지를 사용해 성취하였다. 상부 플래튼은 상부 플래튼과 캐리지 사이에 위치된 저 마찰 공기압 실린더에 의해 수직 Z 병진을 위해 상승 및 하강될 수 있었다. 캐리지를 액추에이터에 의해 X 방향으로 리니어 베어링(linear bearing)을 따라 이동시켰다. 캐리지가 병진됨에 따라, 롤이 회전되었고, 스탬프가 롤로 전사되고 롤의 표면에 접착제로 접착되었다. 이러한 절차가 WO2013/040319호, "미세접촉 인쇄를 위한 스탬프를 스탬핑 롤에 적용하기 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for Applying a Stamp for Micro-contact Printing to a Stamping Roll)"에 추가로 기술된다. 도 4b에 도시된 7가지 기다란 패턴 각각이 동시에 인쇄되도록, 스탬프를 그 도면에 도시된 이미지를 인쇄하도록 준비하였다. 이들 기다란 패턴은 도 4b가 배향될 때 좌측에서 우측으로 할당되는 예 1 내지 예 7과 대응한다. 이들 패턴을, 이전에 이러한 실험에 사용된 선 속도에서 공기 혼입으로 인해 어려움을 겪었던 중실형 상호연결부 또는 중실형 접합 패드를 대체하도록 설계하였다.

이들 예 1 내지 예 7을, 그러한 혼입에 대한 해법을 탐구하도록 설계하였다.

웨브가 얇은 쉘 롤의 원주의 대략 1 내지 2%에 걸쳐 미세접촉 인쇄 스탬프와 접촉하도록, 실험용 셋업을 조정하였다. 이어서, 웨브를 1 파운드/선형 인치(1.75 N/선형 cm)의 웨브 장력으로 10 피트/분(3.05 m/mim)의 선 속도로 전진시켰다. 그 실행 후에, 티오우레아와 질산 제2철의 용액을 침착된 PDMS가 보호하지 않은 곳의 은을 에칭하는 데 사용하였다.

예 1 내지 예 7에 대한 선택된 디자인은 내부 공극 및 기다란 오목부 둘 모두를 포함하였고, 상기에 기술된 바와 같이 대체로 도 4b에 도시된 바와 같았다. 내부 공극 또는 기다란 오목부는 공기를 위해 남겨진 공간을 지칭하며, 그것이 설계된 특징부의 내부에 수용되었든지 또는 공기에 특징부의 주연부로부터 빠져나갈 경로를 허용하였든지 간에, 상기 공기를 위해 남겨진 공간을 지칭한다. 평행한 기다란 내부 공극 또는 기다란 오목부를 포함하는 공기 블리드 특징부, 및 비-평행한 기다란 내부 공극 또는 기다란 오목부를 포함하는 공기 블리드 특징부를 예 1 내지 예 7에 표현하였다. 예 1 내지 예 7(도 4b에 좌측으로부터 우측으로 도시됨)의 접합 패드는 각각 3%, 7.5%, 17.8%, 20%, 20%, 8%, 8%의 개방 면적 분율을 가졌다. 달리 말하면, 예 1 내지 예 7(도 4b에 좌측으로부터 우측으로 도시됨)의 접합 패드는 각각 97%, 92.5%, 82.2%, 80%, 92%, 및 92%의 충전율을 가졌다. 모든 디자인이 동일한 치수의 중실형 특징부와 비교해 공극 또는 공기 포획에 있어서 어느 정도의 감소를 보였지만, 예 1 및 예 2는 여전히 공기 혼입의 몇몇 경우를 가졌던 반면, 예 3 내지 예 7은 전혀 갖지 않았다.

웨브 방향에 대해 30 내지 60도의 각도로 배향되는 보다 혹독한 조건에서의 실험이 특히 적합하다. 공기 블리드 특징부는 알맞게는 폭이 7 내지 150 마이크로미터, 바람직하게는 폭이 약 80 마이크로미터일 수 있다. 공기 블리드 특징부들 사이의 분리는 64 마이크로미터 내지 2000 mm, 바람직하게는 100 내지 600 마이크로미터일 수 있다.

예 C8, 예 9 내지 예 13

연성 인쇄 회로에 접합된 전기 조립체 금속 패턴화된 기재

금속화된 중합체 필름 기재의 제조

중합체 필름 기재(미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니로부터 ST504로서 구매가능한 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET))를 제공하였고, 대략 5 옹스트롬의 평균 두께로 티타늄으로 스퍼터 코팅하여, 비전도성 층을 형성하였다. 이어서, 이러한 코팅된 기재를 대략 100 나노미터의 평균 두께로 은으로 추가로 스퍼터 코팅하였다.

스탬프 제조

2개의 상이한 스탬프를 하기의 절차에 따라 제조하였다. 스탬프들은 단지 그것들 각자의 릴리프 패턴에 따라 상이하였다. 각각이 그것의 주 표면들 중 하나 상에 특유한 릴리프 패턴을 갖는 제1 및 제2 평면형 마스터 공구를 표준 리소그래픽 기술을 사용하여 제조하였다. 경화되지 않은 폴리다이메틸실록산(PDMS, 실가드 184, 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝)을 대략 3.0 밀리미터의 두께로 각각의 마스터 공구에 맞대어 분배함으로써, 제1 및 제2 탄성중합체 스탬프를 각자의 마스터 공구들 각각의 전술된 주 표면에 맞대어 성형하였다. 마스터와 접촉하는 경화되지 않은 실리콘을 실온에서 2일 동안 경화시켰다. 마스터 공구들 각각으로부터 벗긴 후에, 제1 및 제2 PDMS 스탬프에는 높이가 대략 1.8 마이크로미터인 융기된 특징부를 포함하는 릴리프 패턴이 제공되었다.

제1 마스터 공구의 제1 마스터 릴리프 패턴은 제1 디자인에 따른 리세스된 특징부를 포함하였으며, 이때 제1 마스터 릴리프 패턴의 리세스된 특징부는 제1 마스터 릴리프 패턴에 맞대어져 성형되었던 제1 스탬프의 의도된 융기된 특징부에 대응하였다. 제2 마스터 공구의 제2 마스터 릴리프 패턴은 제2 디자인에 따른 리세스된 특징부를 포함하였으며, 이때 제2 마스터 릴리프 패턴의 리세스된 특징부는 제2 마스터 릴리프 패턴에 맞대어져 성형되었던 제2 스탬프의 의도된 융기된 특징부에 대응하였다. 이들 예에서, 잉크가 에칭 동안에 은 층을 보호하고, 이에 따라 기재 상에 전도성 은 패턴을 생성하는 데 사용되었기 때문에, 하기 논의에서의 각각의 스탬프의 융기된 특징부는 그것이 궁극적으로 생성한 은 특징부의 관점에서 기술될 수 있다. 바꾸어 말하면, 패턴화된 기재 상의 접합 패드는 기재를 패턴화하는 데 사용된 스탬프 상의 접합 패드 융기된 특징부에, 그리고 스탬프를 성형하는 데 사용된 마스터 공구 상의 접합 패드 리세스된 특징부에 대응한다. 유사하게, 패턴화된 기재 상의 상호연결 트레이스는 기재를 패턴화하는 데 사용된 스탬프 상의 상호연결 융기된 특징부에, 그리고 스탬프를 성형하는 데 사용된 마스터 공구 상의 상호연결 리세스된 특징부에 대응한다. 마지막으로, 패턴화된 기재 상의 투명 전도성 메시 요소는 기재를 패턴화하는 데 사용된 스탬프 상의 융기된 메시 요소 특징부에, 그리고 스탬프를 성형하는 데 사용된 마스터 공구 상의 메시 리세스된 특징부에 대응한다.

제1 디자인은 1차원 어레이(어레이 1) 중실형 접합 패드를 포함하였으며, 각각의 접합 패드는 500 마이크로미터의 폭을 가졌고, 어레이는 1000 마이크로미터의 피치를 가졌으며(0% 개방 면적 접합 패드), 이때 각각의 접합 패드는 상호연결 트레이스에 연결되었고, 이 상호연결 트레이스는 이어서 2 마이크로미터 폭 트레이스 및 대략 200 마이크로미터의 폭을 갖는 육각형 메시 셀을 포함하는 투명 전도성 메시 영역(98.0% 개방 면적 메시)에 연결되었다.

제2 디자인은 메시 접합 패드의 (아래에서 어레이 2 내지 어레이 5로 불리는) 4개의 상이한 1차원 어레이를 포함하였으며, 각각의 접합 패드는 500 마이크로미터의 폭을 가졌고, 어레이는 1000 마이크로미터의 피치를 가졌다. 어레이 2는 정사각형 메시 기하학적 구조, 10 마이크로미터 폭 트레이스, 및 30 마이크로미터 피치 트레이스 피치를 갖는 메시 접합 패드를 포함하였다(44.4% 개방 면적 접합 패드). 어레이 3은 정사각형 메시 기하학적 구조, 10 마이크로미터 폭 트레이스, 및 40 마이크로미터 피치 트레이스 피치를 갖는 메시 접합 패드를 포함하였다(56.3% 개방 면적 접합 패드). 어레이 4는 정사각형 메시 기하학적 구조, 5 마이크로미터 폭 트레이스, 및 25 마이크로미터 피치 트레이스 피치를 갖는 메시 접합 패드를 포함하였다(64.0% 개방 면적 접합 패드). 어레이 5는 정사각형 메시 기하학적 구조, 5 마이크로미터 폭 트레이스, 및 35 마이크로미터 피치 트레이스 피치를 갖는 메시 접합 패드를 포함하였다(73.5% 개방 면적 접합 패드). 제2 디자인은 2 마이크로미터 폭 트레이스 및 대략 200 마이크로미터의 폭을 갖는 육각형 메시 셀을 포함하는 투명 전도성 메시 영역(98.0% 개방 면적 메시)을 추가로 포함하였다.

잉크-도포

각각의 스탬프를, 그것의 릴리프 패턴화된 주 표면을 에탄올 중 옥타데실티올(미국 매사추세츠주 웰즐리 힐스 소재의 티씨아이 아메리카(TCI AMERICA)로부터 "ODT" O0005로서 구매가능함)의 10 mM 용액에 16시간 동안 접촉시킴으로써 잉크-도포하였다. 각각의 스탬프를 스탬핑 전에 1시간 이상 동안 실온에서 공기 중에서 건조시켰다.

스탬핑

금속화된 중합체 필름 기재를 상기에 기술된 바와 같이 잉크-도포된 스탬프로 스탬핑하였다. 스탬핑을 위해, 우선 필름 샘플의 에지를 스탬프 표면에 접촉시킨 다음에 필름을 스탬프를 가로질러 접촉하도록 롤링함으로써, 금속화된 필름을 앞면을 위로 한 스탬프 릴리프 패턴화된 표면에 접촉시켰다. 롤링 단계는 실행하는 데 5초 미만이 필요하였다. 롤링 단계 후에, 기재를 대략 10초 동안 스탬프와 접촉시켰다. 이어서, 기재를 스탬프로부터 벗겨냈고, 이 단계는 1초 미만이 필요하였다.

에칭

스탬핑 후에, 옥타데실티올의 인쇄된 패턴을 갖는 금속화된 필름 기재를 선택적 은 에칭 및 금속 패턴화를 위한 에칭제 용액에 접촉시켜, 금속 패턴화된 기재를 산출하였다. 에칭제는 30 mM의 농도의 티오우레아(미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)로부터 T8656으로서 구매가능함)와 20 mM의 농도의 질산 제2철(시그마-알드리치로부터 216828로서 구매가능함)의 수용액이었다. 은 박막을 패턴화하기 위해, 인쇄된 금속화된 필름 기재를, 대체로 미국 특허 출원 제13/319,704호에 기술된 절차에 따라, 버블링 에칭제 상에 앞면을 아래로 하여 접촉시켰다. 에칭 후에, 은이 옥타데실티올로 인쇄된 영역에서 기재 상에 남았다. 에칭 단계는 옥타데실티올로 인쇄되지 않은 영역으로부터 은을 제거하였다.

패턴화된 기재에 대한 연성 인쇄 회로의 접합

연성 인쇄 회로(본 명세서에서 FPC, 플렉시블 테일(flexible tail), 또는 플렉스 테일(flex tail)로 또한 지칭됨)를 상기에 기술된 금속 패턴화된 기재에 접합하였다. FPC는 0.5 밀리미터 폭 접합 패드 및 1 밀(mil)(0.025 mm) 두께 폴리이미드(미국 미네소타주 플리머스 소재의 플렉시블 서킷 테크놀로지스(Flexible Circuit Technologies)로부터 입수됨) 상에 지지되는 트레이스의 1차원 어레이의 형태의 패턴화된 구리를 포함하였다. 접합 패드는 대략 500 마이크로미터의 폭을 가졌고, 어레이는 대략 1000 마이크로미터의 피치를 가졌다. FPC의 전체 폭은 대략 1 센티미터였다. 이방성 전도성 접착제(본 명세서에서 ACF로 또한 지칭됨, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 7303으로 구매가능함)를 상기에 기술된 금속 패턴화된 기재들 각각에 접착된 FPC와 접합(본 명세서에서 ACF 접합으로 또한 지칭됨)하는 데 사용하여, ACF 접합부를 생성하였다. 예 C8 및 예 9 내지 예 13 각각에 대해, FPC, ACF, 및 금속 패턴화된 기재의 방금 기술된 조립체를 미국 캔자스주 올레이스 소재의 디씨아이, 인크.(DCI, Inc.)로부터 사인마크(SIGNMARK) CAT. NO. 86141로서 구매가능한 열 접합기를 사용하여 추가로 열 접합하였다. 각각의 접합 헤드는 폭이 대략 2 밀리미터였고, 길이가 75 밀리미터였다. 열 접합을 120 뉴턴의 힘 및 146℃의 접합 온도로 25초 동안 수행하였다. 전술된 1 센티미터 폭 FPC 중 4개를 각각의 접합 사이클로 접합하였다(즉, 120 뉴턴의 힘을 면적 2 밀리미터 × 4 센티미터(4개의 FPC의 폭)에 걸쳐 분배하였음).

ACF 접합된 FPC 및 금속 패턴화된 기재의 특성화

금속 패턴화된 기재에 ACF 접합된 FPC의 조립체들 각각에 대해, 하기의 특성화를 수행하였다. 멀티미터(multimeter)(미국 워싱턴주 에버렛 소재의 플루크 코포레이션(Fluke Corp.)으로부터 모델 179로서 구매가능함)를 사용하여 그것의 프로브를 FPC의 일 단부 및 접합 패드의 다른 단부에 접촉시킴으로써 각각의 접합부에 대해 접합 전기 저항을 측정하였다. 각각의 전기 접합 패드를 가로지른 접합 면적이 대략 0.5 밀리미터 × 2 밀리미터(1 제곱 밀리미터의 면적)였기 때문에, 옴 단위로 아래에 보고되는 저항 판독치는 또한 옴/제곱 밀리미터 단위로 표현되는 접합 전기 접촉 저항/단위 면적에 대응한다. 각각의 접합부를 광학 현미경(독일 베츨라어 소재의 라이카 마이크로시스템즈(Leica Microsystems)로부터 DM4000으로서 구매가능함)을 사용하여 이미지화하였다. 마지막으로, ACF 접합 강도를 미국 미네소타주 에덴 프레리 소재의 엠티에스 시스템즈 코포레이션(MTS Systems Corp.)으로부터 엠티에스 인사이트(MTS Insight) 30 EL로서 구매가능한 재료 시험 시스템에 의해 측정하였다. FPC를 금속 패턴화된 기재로부터 90도 배향 및 50 밀리미터/분의 변형 속도(strain rate)로 벗김으로써 시험을 수행하였다. 피크 하중을 각각의 조립체에 대해 그램 중량(1 그램 중량 = 0.0098 뉴턴)의 단위로 기록하였다. 예 C8에 대해, 2개의 조립체를 ACF 접합 강도에 대해 측정하였다. 예 9 내지 예 12에 대해, 3개의 조립체를 ACF 접합 강도에 대해 측정하였다. 예 13에 대해, 5개의 조립체를 ACF 접합 강도에 대해 측정하였다. 아래에 보고되는 접합 강도 값은 전술된 조립체 군에 대한 평균 값이다. 각각의 FPC에 대한 총 접합 면적이 대략 1 센티미터 폭(박리 방향에 직교함)이었기 때문에, 그램 중량 단위로 아래에 보고되는 피크 하중 값은 또한 그램 중량/센티미터 단위로 표현되는 접합 강도/단위 접합 길이에 대응한다.

예 C8

상기에 기술된 FPC를 제1 디자인의 금속 패턴화된 기재에 ACF 접합하였으며, 이때 FPC 접합 패드의 어레이는 중실형 접합 패드(0% 개방 면적 접합 패드)의 어레이 1에 정렬되었다. 도 13은 ACF의 전도성 입자를 보여주는, 접합부의 광학 현미경 사진이다. 접합 전기 저항 및 ACF 접합 강도가 표 1에 주어진다. 이러한 예는 그것이 비교용임을 고려하여 "C8"로 표기되며; 그것은 기다란 오목부 또는 내부 패턴 공극을 갖지 않는다.

예 9

상기에 기술된 FPC를 제1 디자인의 금속 패턴화된 기재에 ACF 접합하였으며, 이때 FPC 접합 패드의 어레이는 중실형 접합 패드(44.4% 개방 면적 메시 접합 패드; 30 마이크로미터 피치를 갖는 10 마이크로미터 트레이스의 정사각형 메시)의 어레이 2에 정렬되었다. 도 14는 ACF의 전도성 입자를 보여주는, 접합부의 광학 현미경 사진이다. 접합 전기 저항 및 ACF 접합 강도가 표 1에 주어진다.

예 10

상기에 기술된 FPC를 제1 디자인의 금속 패턴화된 기재에 ACF 접합하였으며, 이때 FPC 접합 패드의 어레이는 중실형 접합 패드(56.3% 개방 면적 메시 접합 패드; 40 마이크로미터 피치를 갖는 10 마이크로미터 트레이스의 정사각형 메시)의 어레이 3에 정렬되었다. 도 15는 ACF의 전도성 입자를 보여주는, 접합부의 광학 현미경 사진이다. 접합 전기 저항 및 ACF 접합 강도가 표 1에 주어진다.

예 11

상기에 기술된 FPC를 제1 디자인의 금속 패턴화된 기재에 ACF 접합하였으며, 이때 FPC 접합 패드의 어레이는 중실형 접합 패드(64.0% 개방 면적 메시 접합 패드; 25 마이크로미터 피치를 갖는 5 마이크로미터 트레이스의 정사각형 메시)의 어레이 4에 정렬되었다. 도 16은 ACF의 전도성 입자를 보여주는, 접합부의 광학 현미경 사진이다. 접합 전기 저항 및 ACF 접합 강도가 표 1에 주어진다.

예 12

상기에 기술된 FPC를 제1 디자인의 금속 패턴화된 기재에 ACF 접합하였으며, 이때 FPC 접합 패드의 어레이는 중실형 접합 패드(73.5% 개방 면적 메시 접합 패드; 35 마이크로미터 피치를 갖는 5 마이크로미터 트레이스의 정사각형 메시)의 어레이 5에 정렬되었다. 도 17은 ACF의 전도성 입자를 보여주는, 접합부의 광학 현미경 사진이다. 접합 전기 저항 및 ACF 접합 강도가 표 1에 주어진다.

예 13

상기에 기술된 FPC를 제2 디자인의 육각형 메시(2 마이크로미터 트레이스 및 300 마이크로미터 셀 크기)의 금속 패턴화된 기재에 ACF 접합하였으며, 이때 FPC 접합 패드의 어레이는 투명 전도성 메시 영역(98.7% 개방 면적 메시)에 정렬되었다. 도 18은 ACF의 전도성 입자를 보여주는, 접합부의 광학 현미경 사진이다. 접합 전기 저항 및 ACF 접합 강도가 표 1에 주어진다.

[표 1]

본 발명의 다양한 실시예가 기술되었다. 이들 및 다른 실시예는 하기 특허청구범위의 범주 내에 속한다.

Claims (72)

1. 기부 표면(base surface) 및 상기 기부 표면으로부터 멀어지는 쪽으로 연장되는 스탬핑 표면(stamping surface)을 포함하는 탄성중합체 스탬프(stamp)를 제공하는 단계로서, 이때
   상기 스탬핑 표면은 하나 이상의 제1 패턴 요소 및 하나 이상의 제2 패턴 요소를 포함하고,
   상기 스탬핑 표면의 제1 패턴 요소는 20 내지 99%의 충전율(fill factor)을 갖고, 상기 스탬핑 표면의 제1 패턴 요소는 연속 영역; 및 (1) 하나 이상의 기다란 오목부(concavity), 및 (2) 하나 이상의 내부 공극(void) 중 하나 이상을 포함하는 하나 이상의 불연속 영역을 포함하며,
   상기 스탬핑 표면의 제2 패턴 요소는 0.25 내지 10%의 충전율을 갖고, 상기 스탬핑 표면의 제2 패턴 요소는 0.1 마이크로미터 내지 50 마이크로미터의 폭을 갖는 트레이스(trace)를 포함하는, 단계;
   상기 스탬핑 표면을, 잉크-수용 재료의 표면에 결합되도록 선택된 작용기(functional group)를 갖는 작용화 분자(functionalizing molecule)를 포함하는 잉크 조성물로 잉크-도포(inking)하는 단계; 및
   상기 잉크-도포된 스탬핑 표면을, 시트(sheet) 또는 웨브(web)로부터 선택된 상기 잉크-수용 재료의 주 표면(major surface)과, 상기 작용기를 상기 잉크-수용 재료의 표면과 결합하여 상기 잉크-수용 재료의 표면 상에 작용화 분자의 자기-집합 단층(self-assembled monolayer, SAM)을 형성하기에 충분한 접촉 시간 동안 접촉시키는 단계
   를 포함하는, 기재 상에 작용화 분자의 자기-집합 단층을 형성하는 방법.
2. 기부 표면 및 상기 기부 표면으로부터 멀어지는 쪽으로 연장되는 스탬핑 표면을 포함하는 탄성중합체 미세접촉 인쇄 스탬프(microcontact printing stamp)로서, 이때
   상기 스탬핑 표면은, 20 내지 99%의 충전율을 갖는 하나 이상의 제1 패턴 요소, 및 0.25 내지 10%의 충전율을 갖는 하나 이상의 제2 패턴 요소를 포함하며,
   상기 스탬핑 표면의 제1 패턴 요소는 연속 영역; 및 (1) 하나 이상의 기다란 오목부, 및 (2) 하나 이상의 내부 공극 중 하나 이상을 포함하는 하나 이상의 불연속 영역을 포함하고,
   상기 스탬핑 표면의 제2 패턴 요소는 복수의 트레이스를 포함하고, 각각의 상기 트레이스는 0.1 마이크로미터 내지 50 마이크로미터의 폭을 가지며,
   상기 스탬핑 표면은, 상기 스탬핑 표면 상에 배치된, 기재(substrate)에 결합되고 상기 기재 상에 작용화 분자의 자기-집합 단층(SAM)을 형성하도록 선택되는 하나 이상의 작용기를 포함하는 복수의 작용화 분자를 포함하는 잉크를 갖는,
   탄성중합체 미세접촉 인쇄 스탬프.
3. 제2항에 있어서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 기다란 오목부를 포함하고, 각각의 상기 기다란 오목부는 2 내지 100의 종횡비를 갖거나, 임의적으로 각각의 상기 기다란 오목부는 5 내지 50의 종횡비를 갖는, 탄성중합체 미세접촉 인쇄 스탬프.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 내부 공극을 포함하고, 상기 내부 공극은 기다랗거나 분기되는, 탄성중합체 미세접촉 인쇄 스탬프.
5. 전기 전도성 패턴이 상부에 배치된 가시광 투명 기재로서,
   상기 전기 전도성 패턴이
   20 내지 99%의 충전율을 포함하는 하나 이상의 제1 패턴 요소로서, 상기 제1 패턴 요소는 연속 영역 및 하나 이상의 불연속 영역을 포함하고, 상기 불연속 영역은 (1) 하나 이상의 기다란 오목부, 및 (2) 하나 이상의 내부 공극 중 하나 이상을 포함하는, 하나 이상의 제1 패턴 요소; 및
   상기 제1 패턴 요소에 전기적으로 연결된 하나 이상의 제2 패턴 요소로서, 상기 제2 패턴 요소는 0.25 내지 10%의 충전율을 갖고, 상기 제2 패턴 요소는 트레이스를 추가로 포함하며, 각각의 상기 트레이스는 0.1 마이크로미터 내지 50 마이크로미터의 폭을 갖는, 하나 이상의 제2 패턴 요소
   를 포함하는, 가시광 투명 기재.
6. 제5항에 있어서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 기다란 오목부를 포함하고, 각각의 상기 기다란 오목부는 2 내지 100의 종횡비를 갖거나, 임의적으로 각각의 상기 기다란 오목부는 5 내지 50의 종횡비를 갖는, 가시광 투명 기재.
7. 제5항에 있어서, 스탬핑 표면은 제1 패턴 요소 내에 하나 이상의 내부 공극을 포함하고, 상기 내부 공극은 기다랗거나 분기되는, 가시광 투명 기재.
8. 제5항에 있어서, 제2 패턴 요소는 메시를 포함하는, 가시광 투명 기재.
9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항의 전기 전도성 패턴이 상부에 배치된 가시광 투명 기재를 포함하는 터치 스크린 센서.
10. 웨브 재료를 2개의 지지 롤러 사이에서 최대 약 10 파운드/선형 인치의 장력으로 인장시키는 단계;
    폴리(다이메틸실록산) 스탬프를 공기 베어링에 의해 지지되는 롤러의 표면 상에 장착하는 단계로서, 이때
    상기 스탬프는 기부 표면 및 상기 기부 표면으로부터 멀어지는 쪽으로 연장되는 스탬핑 표면을 포함하고, 상기 스탬핑 표면은 패턴 요소의 배열을 포함하며,
    상기 패턴 요소는,
    20 내지 99%의 충전율을 갖는 하나 이상의 제1 패턴 요소로서, 상기 제1 패턴 요소는 연속 영역 및 하나 이상의 불연속 영역을 포함하고, 상기 불연속 영역은 (1) 하나 이상의 기다란 오목부, 및 (2) 하나 이상의 내부 공극 중 하나 이상을 포함하는, 하나 이상의 제1 패턴 요소, 및
    상기 제1 패턴 요소와 인접한 하나 이상의 제2 패턴 요소로서, 상기 제2 패턴 요소는 0.25 내지 10%의 충전율을 갖고, 상기 제2 패턴 요소는 복수의 기다란 트레이스를 포함하며, 각각의 상기 트레이스는 0.1 마이크로미터 내지 50 마이크로미터의 폭을 갖는, 하나 이상의 제2 패턴 요소를 포함하는, 단계;
    상기 스탬핑 표면을, 유기유황 화합물을 포함하는 잉크 조성물로 잉크-도포하는 단계;
    상기 잉크-도포된 스탬핑 표면을, 상기 웨브 재료의 주 표면과, 상기 유기유황 화합물 상의 티올 작용기가 상기 웨브 재료의 잉크-수용 표면에 결합되어 상기 스탬핑 표면 상의 상기 패턴 요소의 배열에 따라 상기 웨브 재료의 잉크-수용 표면 상에 상기 유기유황 화합물의 자기-집합 단층(SAM)을 제공하기에 충분한 접촉 시간 동안 접촉시키는 단계; 및
    상기 웨브 재료의 주 표면으로부터 상기 스탬핑 표면을 제거하는 단계
    를 포함하는, 기재 상에 유기유황 화합물의 자기-집합 단층을 형성하는 방법.
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