KR102608305B1 - 포지티브형 감광성 페이스트 조성물과, 이를 이용한 전도성 패턴이 마련된 전극 및 그 제조방법 - Google Patents

포지티브형 감광성 페이스트 조성물과, 이를 이용한 전도성 패턴이 마련된 전극 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포지티브형 감광성 페이스트 조성물과, 이를 이용한 전도성 패턴이 마련된 전극 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 예에 따른 포지티브형 감광성 페이스트 조성물은 실버 플레이크, 액체금속, 열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체, 열경화제, 광중합 개시제 및 유기용매를 포함할 수 있다.

Description

포지티브형 감광성 페이스트 조성물과, 이를 이용한 전도성 패턴이 마련된 전극 및 그 제조방법 {POSITIVE PHOTOSENSITIVE PASTE COMPOSITION, ELECTRODE PROVIDED WITH CONDUCTIVE PATTERN USING THE SAME, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 포지티브형 감광성 페이스트 조성물과, 이를 이용한 전도성 패턴이 마련된 전극 및 그 제조방법에 관한 것이다.
전자기술이 발달함에 따라 고집적, 고성능 디바이스에 대한 수요가 증가하고 있다. 특히, 터치 패널 분야에서 화면의 대면적화를 위한 베젤 전극을 소형화 하는 다양한 방법들이 연구되고 있다. 현재 베젤 전극을 형성시키는 방법으로는 스크린인쇄, 그라비어 오프셋(gravure offset) 인쇄, 포토에칭, 감광성 실버 페이스트(paste)를 활용하는 방법이 있으며, 이 중에서 가장 미세패턴을 구현할 수 있는 방법은 감광성 실버 페이스트를 활용하는 방법으로 알려져 있다.
그러나, 종래 감광성 실버 페이스트는 대부분 네거티브형 감광성으로 패턴의 해상도가 떨어진다는 단점이 있으며, 고전도성을 확보하기 위한 실버 전극 필러의 함량이 매우 높아 분산성과 점성이 저하되는 단점이 있다.
한국 공개특허공보 제10-2016-0056830호 (공개일자: 2016년05월20일)
상술한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 제공하여 패턴의 해상도를 개선하고, 페이스트 조성물의 분산성이 저하되지 않으면서도 전도성을 향상시키고자 한다.
또한, 본 발명은 굽힘 및 연신 동작이 가능한 차세대 플렉서블(flexable), 스트레쳐블(stretchable) 디바이스에 적용 가능한 포지티브형 감광성 페이스트 조성물과, 이를 이용한 전도성 패턴이 마련된 전극 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 일 수단으로서 본 발명의 일 실시예에 따른 포지티브형 감광성 페이스트 조성물은 실버 플레이크, 액체금속, 열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체, 열경화제, 광중합 개시제 및 유기용매를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 포지티브형 감광성 페이스트 조성물은 중량%로, 실버 플레이크 30 내지 60%, 액체금속 10 내지 30%, 열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체 10 내지 30%, 열경화제 0% 초과 5% 이하, 광중합 개시제 0% 초과 5% 이하, 유기용매 0% 초과 15% 이하 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 액체금속은 갈륨-인듐 공융합금(EGaIn)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 열경화성 폴리실록산 화합물은 폴리디메틸실록산(PDMS)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 열경화제는 Pt 기반 촉매 또는 실록산 경화제를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 광중합 개시제는 아세토페논, 벤조페논, 미힐러케톤, 벤조인, 벤질메틸케탈, 벤조일벤조에이트, α-아실옥심에스테르, 티옥산톤류 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 다른 일 수단으로서 본 발명의 일 실시예에 따르면 전술한 포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 도포하여 기판 상에 감광층을 마련하는 단계, 미리 정해진 패턴이 마련된 포토마스크를 이용하여 상기 감광층을 노광하는 단계, 50 내지 150℃의 온도에서 5분 이내로 가열하는 단계, 현상하여 패턴을 형성하는 단계 및 상기 형성된 패턴을 산 처리하는 단계를 포함하는 전도성 패턴이 마련된 전극의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 노광하는 단계는 파장 365nm의 자외선을 이용하여 100 내지 10000mJ의 에너지를 조사하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 산 처리하는 단계는 HCl을 포함하는 산으로 산 처리하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 산 처리하는 단계는 농도 20 내지 40%의 산을 이용하여 60초 이상 산 처리하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 다른 일 수단으로서 본 발명의 일 실시예에 따르면 전술한 포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 포함하는 전도성 패턴이 마련된 전극을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 전도성 패턴의 저항은 10Ω 이하인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 전도성 패턴의 전기전도도는 2000S/cm 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 다른 일 수단으로서 본 발명의 일 실시예에 따르면 전술한 전극을 포함하는 전자기기를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 노광부의 열경화제와 자유라디칼을 형성한 광중합 개시제가 선택적으로 결합 반응하는 점을 이용하여 포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 이용하여 패턴을 형성하므로, 기존 네거티브형 감광성 페이스트 조성물로 패턴을 형성한 경우와 대비하여 보다 미세한 패턴의 형성이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 고가의 은의 함량을 낮추었음에도 불구하고 액체금속을 첨가한 페이스트 조성물로 패턴을 형성한 다음 후속되는 산 처리에 의한 화학적 소결로 실버 플레이크들 사이를 액체금속으로 연결할 수 있게 되어 전도성을 더욱 높일 수 있다. 부수적인 효과로 값비싼 은의 함량을 저감할 수 있어 제조원가를 낮출 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극은 플렉서블 기판 상에 패턴을 형성하는 경우 굽힘 및 연신 동작을 수행하는 차세대 플렉서블, 스트레쳐블 디바이스에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 포지티브형 감광성 페이스트 조성물 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 다양한 패턴들의 사진이다.
본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정한 예시를 설명하기 위하여 사용되는 것이다. 때문에 가령 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수여야만 하는 것이 아닌 한, 복수의 표현을 포함한다. 덧붙여, 본 출원에서 사용되는 "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 명확히 지칭하기 위하여 사용되는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것의 존재를 예비적으로 배제하고자 사용되는 것이 아님에 유의해야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진 것으로 보아야 한다. 따라서, 본 명세서에서 명확하게 정의하지 않는 한, 특정 용어가 과도하게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다.
또한, 본 명세서의 "약", "실질적으로" 등은 언급한 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
종래 감광성 실버 페이스트는 대부분 네거티브형 감광성으로 이를 이용하여 형성되는 패턴의 해상도는 포지티브형 대비 떨어지는 단점이 있으며, 고전도성을 확보하기 위한 실버 전극 필러의 함량이 매우 높아 분산성이 떨어진다는 단점이 있다. 본 발명의 발명자들은 이러한 문제를 해결하기 위하여 페이스트 조성물 성분을 제어하여 포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 제공하고자 하였으며, 분산성을 저하시키는 실버 성분의 함량을 줄이고 액체금속을 활용하여 전도성을 확보하고자 하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포지티브형 감광성 페이스트 조성물은 실버 플레이크, 액체금속, 열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체, 열경화제, 광중합 개시제 및 유기용매를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 포지티브형 감광성 페이스트 조성물은 중량%로, 실버 플레이크 30 내지 60%, 액체금속 10 내지 30%, 열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체 10 내지 30%, 열가교제 0% 초과 5% 이하, 광중합 개시제 0% 초과 5% 이하, 유기용매 0% 초과 10% 이하 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 이하에서, 각 성분을 첨가한 이유와 함량범위를 한정한 이유에 대해서 상세히 서술하도록 한다.
실버 플레이크
실버 플레이크(flake)는 은 미립자로, 전도성을 확보하기 위해 첨가된다. 전도성 확보를 위해 실버 플레이크는 예를 들어 30중량% 이상, 예를 들어 35중량% 이상, 예를 들어 40중량% 이상으로 첨가될 수 있다. 그러나, 실버 플레이크는 다량 첨가되면 원가 상승의 우려가 있으며, 페이스트의 분산성이 저하되는 문제가 있다. 이를 고려하여 실버 플레이크는 예를 들어 60중량% 이하, 예를 들어 55중량% 이하, 예를 들어 50중량% 이하로 첨가될 수 있다.
실버 플레이크의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 실버 플레이크의 형상은 예를 들어 판상형일 수 있다. 판면의 형상은 예를 들어 다각형, 원형, 타원형의 정형 또는 비정형일 수 있다.
액체금속
액체금속은 액체상태로 되어 있는 금속을 의미하며, 본 발명에서는 전도성을 더욱 높이기 위한 수단으로 첨가된다. 본 발명의 액체금속은 패턴을 형성한 다음 후속되는 산 처리에 의한 화학적 소결로 실버 플레이크들 사이를 연결할 수 있게 되어 전도성을 더욱 높일 수 있다. 전도성을 더욱 높이기 위해 액체금속은 예를 들어 10중량% 이상, 예를 들어 15중량% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, 액체금속은 다량 첨가되면 전도성 향상의 효과가 포화되므로, 이를 고려하여 액체금속은 예를 들어 30중량% 이하, 예를 들어 25중량% 이하로 첨가될 수 있다.
액체금속은 산 처리에 의해 실버 플레이크들 사이를 연결하여 전도성을 더욱 높일 수 있으면 되고 구성에 있어 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예에 따른 액체금속은 갈륨-인듐 공융합금(eutectic gallium-indium alloy, EGaIn)을 포함할 수 있다.
열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체
열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체는 가열 시 열경화제에 의하여 열경화되어 열경화성 폴리실록산 화합물이 되며, 본 발명에서는 패턴을 형성하는 수단이다. 미리 정해진 패턴이 마련된 포토마스크를 이용하여 노광하는 경우 노광부는 빛에 의해 자유라디칼이 형성된 광중합 개시제가 열경화제와 반응하게 된다. 이로 인하여 본 발명에 따른 감광성 페이스트 조성물은 노광 후 후속되는 열처리 시 노광부는 열경화가 이루어지지 않으며, 비노광부는 열경화제에 의하여 선택적으로 열경화가 이루어지는 포지티브형 감광성을 가지게 된다.
선명한 패턴을 형성하며, 충분한 분산성을 확보하기 위하여 열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체는 예를 들어 10중량% 이상, 예를 들어 15중량% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, 열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체는 다량 첨가되면 전도성이 저하될 우려가 있다. 이를 고려하여 열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체는 예를 들어 30중량% 이하, 예를 들어 25중량% 이하, 예를 들어 20중량% 이하로 첨가될 수 있다.
열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체는 가열 시 열경화제에 의하여 열경화되어 열경화성 폴리실록산 화합물이 되면 되고, 구성에 있어 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예에 따르면 열경화성 폴리실록산 화합물은 실리콘(Si)과 산소(O)로 구성되는 실록산 결합(Si-O-Si)에 의한 주골격을 가지는 고분자 유기 화합물일 수 있다. 열경화성 폴리실록산 화합물은 실리콘 고무 또는 실리콘 수지일 수 있으며, 실리콘 수지로는 예를 들어 HO[-Si(R)2O-]nH, (R은 수소 또는 임의의 작용기)로 나타나는　실록산　단위를 포함하는 폴리실록산이거나 또는, R가 임의의 알킬기인 폴리알킬실록산일 수 있다. 폴리알킬실록산은 예를 들어 폴리디메틸실록산, 폴리디에틸실록산, 폴리메틸에틸실록산　등의 폴리디알킬실록산, 폴리알킬아릴실록산, 폴리(디메틸실록산-메틸실록산) 등을 들 수 있다. 폴리알킬실록산은 예를 들어　폴리디메틸실록산일 수 있다.
열경화제
열경화제는 가열에 의하여 열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체를 열가교시켜 열경화성 폴리실록산 화합물을 형성한다. 이를 고려하여 열경화제는 예를 들어 0중량% 초과, 5중량% 이하로 첨가될 수 있다.
열경화제는 가열에 의하여 열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체를 열가교시켜 열경화성 폴리실록산 화합물을 형성하면 되고, 구성에 있어 특별히 제한되지 않는다. 열경화제는 예를 들어 Pt 기반 촉매 또는 실록산 경화제를 포함할 수 있다.
광중합 개시제
광중합 개시제는 빛에 노출 시 자유라디칼을 형성하여 노광부의 열경화제와 결합 반응한다. 이로 인하여 본 발명에 따른 감광성 페이스트 조성물은 노광 후 후속되는 열처리 시 노광부는 열경화가 이루어지지 않으며, 비노광부는 열경화제에 의하여 선택적으로 열경화가 이루어지는 포지티브형 감광성을 가지게 된다. 충분한 포지티브형 감광성을 확보하기 위하여 광중합 개시제는 예를 들어 0중량% 초과, 5중량% 이하로 첨가될 수 있다.
광중합 개시제는 빛에 노출 시 자유라디칼을 형성하여 노광부의 열경화제와 결합 반응하면 되고, 구성에 있어 특별히 제한되지 않는다. 광중합 개시제는 예를 들어 아세토페논, 벤조페논, 미힐러케톤, 벤조인, 벤질메틸케탈, 벤조일벤조에이트, α-아실옥심에스테르, 티옥산톤류 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
유기용매
유기용매는 전술한 성분들을 충분히 용해하여 목적하는 분산성 및 점성을 만족하는 것을 전제로 구성에 있어 특별히 제한되지 않는다. 이를 고려하여 유기용매는 예를 들어 0% 초과 15% 이하로 첨가될 수 있다.
유기용매는 예를 들어 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸뷰틸케톤(MBK), 메틸아이소부틸케톤(MIBK) 등의 케톤류, 1부탄올, 2부탄올, 아이소부탄올, 아이소프로판올, 아이소펜탄올 등의 알코올류의 단독 또는 혼합일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포지티브형 감광성 페이스트 조성물은 통상의 제조 과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 상기 불순물들은 통상의 제조 과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
일 실시예에 따르면 전술한 바에 따른 포지티브형 감광성 페이스트 조성물로 전극 상에 전도성 패턴을 마련할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 패턴이 마련된 전극의 제조방법은 전술한 포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 도포하여 기판 상에 감광층을 마련하는 단계, 미리 정해진 패턴이 마련된 포토마스크를 이용하여 상기 감광층을 노광하는 단계, 가열하는 단계, 현상하여 패턴을 형성하는 단계 및 상기 형성된 패턴을 산 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이하에서 각 단계에 대해서 상세히 서술하도록 한다.
포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 도포하여 기판 상에 감광층을 마련하는 단계
기판은 특별히 제한되지 않으나, 기판은 예를 들어 강성 기판 또는 플렉서블 기판일 수 있다. 강성 기판은 예를 들면 Si 웨이퍼(wafer)일 수 있다. 플렉서블 기판은 플라스틱 기판 또는 플라스틱 필름일 수 있으며, 예를 들면 폴리아크릴레이트, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌프탈레이트, 폴리부틸렌프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌(PS), 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰, 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리이미드(PI) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 기판으로 플렉서블 기판을 사용하고, 포지티브형 감광성 페이스트 조성물로 패턴을 형성한 전극은 굽힘 및 연신 동작을 수행하는 차세대 플렉서블, 스트레쳐블 디바이스에 적용 가능한 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 도포하기 이전에 기판과 전극과의 접착력을 향상시키기 위하여 기판에 산소 플라즈마 처리를 수행할 수 있다.
포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 도포하여 기판 상에 감광층을 마련하는 것은 해당 기술분야의 통상의 방식으로 감광층을 마련하면 되고, 특별히 제한되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 페이스트 조성물을 기판에 도포한 다음, 스핀 코팅하여 감광층을 마련할 수 있다.
미리 정해진 패턴이 마련된 포토마스크를 이용하여 상기 감광층을 노광하는 단계
본 발명에 따른 노광하는 단계로 노광부 상의 광중합 개시제가 자유라디칼을 형성하여 열경화제와 결합 반응하게 된다. 이로 인하여 이어서 후속되는 가열하는 단계에서 본 발명에 따른 감광성 페이스트 조성물은 비노광부에서는 열경화제에 의하여 열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체의 열가교반응이 일어나는 것에 반하여, 노광부에서는 열경화가 이루어지지 않는 포지티브형 감광성을 가지게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미리 정해진 패턴이 마련된 포토마스크를 이용하여 감광층을 노광하는 단계는 감광층의 상부면에 미리 정해진 패턴이 마련된 포토마스크를 배치한 다음, 빛을 조사하여 감광층을 선택적으로 노광하는 것을 포함할 수 있다. 노광하는 단계는 예를 들어 파장 365nm의 자외선을 이용하여 100 내지 10000mJ의 에너지를 조사할 수 있다.
가열하는 단계
본 발명에 따른 가열하는 단계로 선택적으로 비노광부 상의 열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체가 열경화제에 의하여 열가교반응이 일어나 열경화성 폴리실록산 화합물이 된다. 노광부에서는 열경화제가 자유라디칼을 형성한 광중합 개시제와 결합 반응하기 때문에 열가교반응이 이루어지지 않는다.
본 발명에 따른 가열하는 단계는 예를 들어 50 내지 150℃의 온도에서 5분 이내로, 예를 들어 3분 이내로, 예를 들어 2분 이내로 가열할 수 있다.
본 발명에 따른 가열하는 단계는 예를 들어 80 내지 120℃의 온도에서 5분 이내로, 예를 들어 3분 이내로, 예를 들어 2분 이내로 가열할 수 있다.
현상하여 패턴을 형성하는 단계
본 발명에 따른 현상하여 패턴을 형성하는 단계로 전술한 가열하는 단계로 열경화되지 않은 노광부를 선택적으로 제거하여 패턴을 형성할 수 있다. 현상액은 예를 들어 메틸아이소부틸케톤(MIBK) 등의 케톤류, 아이소프로판올(IPA) 등의 알코올류의 단독 또는 복합 용액일 수 있으며, 현상은 예를 들어 감광층 상에 상기 현상액을 뿌려가며 세척하는 것을 포함할 수 있다.
형성된 패턴을 산 처리하는 단계
본 발명에 따른 형성된 패턴을 산 처리하는 단계로 액체금속의 산화막을 제거하는 것과 동시에 산 처리에 의한 화학적 소결로 액체금속이 실버 플레이크들 사이를 연결할 수 있게 되어 형성된 패턴의 전도성을 더욱 높일 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 산 처리하는 단계는 HCl을 포함하는 산으로 산 처리하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 산 처리하는 단계는 농도 20 내지 40%의 산을 이용하여 60초 이상 산 처리하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 산 처리하는 단계는 농도 20 내지 40%의 염산 수용액의 증기를 이용하여 60초 이상 산 처리하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 전술한 포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 포함하는 전도성 패턴이 마련된 전극을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 전극은 포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 이용하여 패턴을 형성하므로, 미세패턴의 형성이 가능하다. 일 실시예에 따르면 약 20㎛ 수준의 선폭을 갖는 미세패턴의 형성이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 전극은 고가의 은의 함량을 낮추었음에도 불구하고 액체금속을 첨가한 페이스트 조성물로 패턴을 형성한 다음 산 처리를 수행하여 전도성을 충분히 확보 가능하다. 부가적인 효과로 값비싼 은을 적게 첨가할 수 있게 되어 제조원가를 절감할 수 있다.
일 실시예에 따른 전도성 패턴은 저항이 10Ω 이하일 수 있다.
일 실시예에 따른 전도성 패턴의 전기전도도는 2000S/cm 이상일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전극은 플렉서블 기판 상에 패턴을 형성하는 경우 굽힘 및 연신 동작을 수행하는 차세대 플렉서블, 스트레쳐블 디바이스에 적용 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 전술한 전극을 전자기기에 제공할 수 있다. 제공되는 전자기기는 특별히 제한은 없으나, 예를 들어 디스플레이장치를 수반하는 다양한 전자기기일 수 있다. 전자기기는 예를 들어 TV, 노트북, 컴퓨터, 모니터, 냉장고, 전자패드, 스마트워치, VR안경 등일 수 있다.
{실시예}
이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 제공되는 것으로서, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상이 반드시 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 제조
1. 포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 마련하는 단계
액체금속 EGaIn과 에탄올을 1:4의 비율로 혼합한 다음, 상온에서 5분간 초음파 처리를 수행하고, 원심분리기를 이용하여 결과물을 수득하였다. 수득된 결과물과 아이소프로판올(isopropanol, IPA)를 1:4의 비율로 혼합한 다음, 상온에서 5분간 초음파 처리를 수행하고, 원심분리기를 이용하여 수득하는 과정을 총 2번 반복하여 EGaIn 미세입자를 제조하였다.
실버 플레이크 4.5g과 열경화성 폴리실록산 화합물 폴리디메틸실록산(PDMS)의 단량체 1.71g를 원심 혼합 장비를 이용하여 교반시켜 주었다. 이후 제조된 액체금속 EGaIn 미세입자 2g를 추가로 넣어준 다음, 다시 한번 원심 혼합 장비를 이용하여 균일하게 교반시켰다. 교반이 끝난 후 광중합 개시제로 벤조페논 0.174g, 열경화제로 PDMS 경화제 0.278g, 유기용매 메틸아이소부틸케톤(MIBK) 1g을 순서대로 넣어준 다음 원심 혼합 장비를 이용하여 균일하게 교반시켜 포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 제조하였다. 제조된 포지티브형 감광성 페이스트 조성물 사진을 도 1에 나타내었다.
포지티브형 감광성 페이스트 조성물의 성분을 중량%로 환산 시 하기 표 1과 같다.
포지티브형 감광성 페이스트 성분(중량%)
실버 플레이크 폴리디메틸실록산의 단량체 액체금속
EGaIn		 광중합 개시제
벤조페논		 열경화제
PDMS 경화제		 유기용매
MIBK
46.57 17.70 20.70 1.80 2.88 10.35
2. 노광하는 단계
기판과 전극과의 접착력을 향상시키기 위하여 기판에 산소 플라즈마 처리를 수행한 다음, 앞서 제조한 포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 기판에 도포한 다음, 스핀 코팅하여 감광층을 형성하였다. 이후 다양한 패턴이 마련된 포토마스크를 이용하여 감광층을 선택적으로 노광시켰다. 노광은 UV 노광장비를 이용하여 파장 365nm의 자외선으로 100 내지 10000mJ의 에너지를 조사하였다.
3. 가열하는 단계 - 현상하여 패턴을 형성하는 단계 - 산 처리하는 단계
비노광부를 경화시키기 위하여 노광된 샘플을 핫플레이트에서 100℃로 90초 동안 열처리하였다. 이후 메틸아이소부틸케톤(MIBK)과 아이소프로판올(IPA) 혼합액으로 노광부를 선택적으로 제거하여 현상하였다. 현상하는 단계로 패턴이 전극 상에 마련되었으며, 다양한 패턴의 사진을 도 2에 나타내었다. 이후 농도 30%의 염산(HCl) 수용액 증기를 이용하여 패턴이 마련된 전극을 산 처리하였다. 산 처리는 60초 동안 수행하였다.
실시예 2 제조
산 처리는 180초 동안 수행한 점 외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 제조하였다.
실시예 3 제조
산 처리는 300초 동안 수행한 점 외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 제조하였다.
이하의 표 2는 각 실시예의 HCl 산 처리 시간에 따른 저항과 전도도 변화를 나타낸 표이다.
산 처리 시간 (s) 저항 (Ω) 전기전도도 (S/cm)
산 처리 전 산 처리 후 산 처리 전 산 처리 후
실시예 1 60 17.05 4.27 724.08 2891.25
실시예 2 180 33.05 5.12 373.54 2411.26
실시예 3 300 37.98 4.14 325.05 2982.02
표 2를 참조하면 실시예 1~3은 현상 이후 후속되는 산 처리로 인해 전도성이 대폭 향상되었다.
구체적으로, 실시예 1은 산 처리 전, 후의 저항이 2.99배 줄어들었으며, 전기전도도는 3.99배 증가하였다. 실시예 2는 산 처리 전, 후의 저항이 5.45배 줄어들었으며, 전기전도도는 6.46배 증가하였다. 실시예 3은 산 처리 전, 후의 저항이 8.17배 줄어들었으며, 전기전도도는 9.17배 증가하였다.

Claims (14)

  1. 실버 플레이크, 액체금속, 열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체, 열경화제, 광중합 개시제 및 유기용매를 포함하는 포지티브형 감광성 페이스트 조성물로서,
    상기 페이스트 조성물로부터 형성된 전도성 패턴에 있어서, 상기 액체금속이 실버 플레이크들 사이를 연결하는 것인 포지티브형 감광성 페이스트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    중량%로, 실버 플레이크 30 내지 60%, 액체금속 10 내지 30%, 열경화성 폴리실록산 화합물의 단량체 10 내지 30%, 열경화제 0% 초과 5% 이하, 광중합 개시제 0% 초과 5% 이하, 유기용매 0% 초과 15% 이하 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 포지티브형 감광성 페이스트 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액체금속은 갈륨-인듐 공융합금(EGaIn)을 포함하는 포지티브형 감광성 페이스트 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열경화성 폴리실록산 화합물은 폴리디메틸실록산(PDMS)을 포함하는 포지티브형 감광성 페이스트 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열경화제는 Pt 기반 촉매 또는 실록산 경화제를 포함하는 포지티브형 감광성 페이스트 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광중합 개시제는 아세토페논, 벤조페논, 미힐러케톤, 벤조인, 벤질메틸케탈, 벤조일벤조에이트, α-아실옥심에스테르, 티옥산톤류 중 하나 이상을 포함하는 포지티브형 감광성 페이스트 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 도포하여 기판 상에 감광층을 마련하는 단계;
    미리 정해진 패턴이 마련된 포토마스크를 이용하여 상기 감광층을 노광하는 단계;
    50 내지 150℃의 온도에서 5분 이내로 가열하는 단계;
    현상하여 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 형성된 패턴을 산 처리하는 단계;를 포함하는 전도성 패턴이 마련된 전극의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 노광하는 단계는,
    파장 365nm의 자외선을 이용하여 100 내지 10000mJ의 에너지를 조사하는 것을 포함하는 전도성 패턴이 마련된 전극의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 산 처리하는 단계는,
    HCl을 포함하는 산으로 산 처리하는 것을 포함하는 전도성 패턴이 마련된 전극의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 산 처리하는 단계는,
    농도 20 내지 40%의 산을 이용하여 60초 이상 산 처리하는 것을 포함하는 전도성 패턴이 마련된 전극의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 포지티브형 감광성 페이스트 조성물을 포함하는 전도성 패턴이 마련된 전극.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전도성 패턴의 저항은 10Ω 이하인 것을 특징으로 하는, 전도성 패턴이 마련된 전극.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전도성 패턴의 전기전도도는 2000S/cm 이상인 것을 특징으로 하는, 전도성 패턴이 마련된 전극.
  14. 제11항의 전극을 포함하는 전자기기.
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