KR20040111580A - 도전성 잉크 - Google Patents

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KR20040111580A
KR20040111580A KR10-2004-7017798A KR20047017798A KR20040111580A KR 20040111580 A KR20040111580 A KR 20040111580A KR 20047017798 A KR20047017798 A KR 20047017798A KR 20040111580 A KR20040111580 A KR 20040111580A
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세데그 엠. 패리스
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레베오 인코포레이티드
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Abstract

투명한 도전성 잉크가 제공된다. 도전성 잉크는 잉크 캐리어 재료와 혼합된 도전성 재료의 플레이크들을 포함한다. 본 발명은 도전성 재료들을 예비 어닐링된 평평한 플레이크들이나 작은판들로 만들고 적당한 유체와 혼합함으로써, 도전성 잉크들이 주목할만한 도전성들을 발휘하면서 일반적인 목적을 위해 통상적으로 사용될 수 있게 할 수 있다. 도전성 잉크는 상온에서 적용되며 도전성 판들이 이미 어닐링되었으므로 사용자에 의해서 별도의 어닐링과정이나 처리과정을 수행할 필요없다.

Description

도전성 잉크{Conductive Ink}
도전성 잉크 재료는 패턴 회로기판의 인쇄, 도전성 필름의 형성과 같은 응용분야, 및 안테나 인쇄와 같은 다른 특정 용도의 응용분야에 사용되어 왔다.
마츠시타사(Matsushita)에게 허여된 미합중국 특허 제 5,174,925 호에는 회로기판용 후막(thick film)이 개시되어 있다. 이러한 후막은 도전성 금속 분말, 유리 프릿(glass frit), 전이금속 산화물, 분리제(disbursing agent), 유기 바인더를 함유한 전색제(vehicle)를 포함하는 도전성 잉크 조성물에 의해서 형성된다. 그러나, 상기 특허에 기재된 재료는 인디글리오(indiglio)의 홈들을 도전성 잉크로 채우고 탄성재료를 갖는 블랭킷(blanket)으로 도전성 잉크를 운반한 다음 회로기판으로 운반하고, 이어서 회로기판 위에서 도전성 잉크에 대한 베이킹(baking)을 수행함으로써 패턴들로 형성되어야 한다.
메크(Merck)에게 허여된 미합중국 특허 제 6,162,374 호에는 비도전성 성분으로서 금속 산화물 재료로 피복된 실리콘 산화물 플레이크를 포함하고 도전성 성분으로서 도전성 안료(pigment) 재료를 포함하는 안료 혼합물이 개시되어 있다. 이 특허는 도전성 안료와 조합하여 도전성 실리콘 산화물 플레이크들을 함유하는 것이 도전성 안료 자체보다 더 양호한 도전성을 나타낸다는 발견을 기초로하고 있다.
다이 니폰사(Dai Nippon)에게 허여된 미합중국 특허 제 6,084,007 호에는 오프셋 프린팅(offset printing)에 의해서 만들어진 다색채 그림 패턴들의 표면 상에서 그라비어 인쇄를 이용하여 투명한 도전성 막을 형성하기 위한 투명한 도전성 잉크가 개시되어 있다. 도전성 잉크는 열가소성 수지와 매우 미세한(<1 마이크로미터) 분말재료 및 용매를 포함한다.
솔리악(Soliac)에게 허여된 미합중국 특허 제 5,639,556 호에는 회로 접합을 위한 도전성 잉크가 개시되어 있다. 이러한 각기다른 용융점을 갖는 금속 입자들을 구비한다. 재료의 가열시에 낮은 융점 온도에서 금속 입자들이 용융되고, 그 결과 도전성 연결이 달성된다.
파라마운트 패킹 코포레이션사(Paramount Packing Corp.)에게 허여된 미합중국 특허 제 5,763,058 호에는 기판 상에 인쇄된 도전성 액체를 사용하는 물품들이 개시되어 있다. 이 특허에서는 도전성 경로가 기판상에 연속해서 증착될 수 있음을 밝히고 있다. 그런데, 여기에서 소개된 도전성 잉크는 알루미늄, 흑연, 금, 은, 및 탄소로 이루어진 도전성 분말을 포함한다. 이러한 도전성 잉크는 불투명한 인쇄라인들을 제공한다.
키이-테크 인코포레이티드사(Key-Tech Inc.)에게 허여된 미합중국 특허 제5,093,038 호에는 은으로 피복된 마그네타이트 입자들 및 에폭시 수지 바인더와 광 개시제가 기재되어 있다. 재료의 자외선 경화시에 은 피복 마그네타이트 입자들은 경화된 재료의 상부 표면쪽으로 이동하고, 이에 의해 도전성 지역이 형성된다.
파라마운트 패킹 제품들은 가요성 기판들 위로 도전성 잉크를 직접 인쇄하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 여기에서는 투명한 도전성 잉크를 어떻게 형성하는지에 대하여는 기술하고 있지 못하며 투명한 도전성 잉크의 적용에 대해서도 기재하고 있지 못하다. 종래의 도전성 잉크의 주요한 결점은 투명함이 부족하다는 것이다. 그러므로, 도전성 잉크로 형성된 모든 패턴은 가시적이어서 투명한 재료의 사용에 방해가 되며 가요성이 있는 기판 또는 단단한 기판들에서 미관을 해치게 된다.
투명한 도전성 막들은 이미 공지된 바 있으며, 전기 차폐 및 평판 디스플레이와 같은 작동가능한 디스플레이 등의 응용분야에서 사용되어 왔다. 예를 들면, 스미토모사(Sumitomo)에게 허여된 미합중국 특허 4,594,182, 4,619,704, 5,853,869, 5,849,221, 6,051,166, 5,785,897, 5,763,091, 5,662,962 및 5,421,926 호에는 다양한 도전성 막들 및 주로 인듐 주석 산화물을 기초로한 도전성 막들을 위한 재료들이 기재되어 있다. 이들 특허중 몇몇 특허(5,662,962, 5,421,926)에는 인듐 주석 산화물 기지 도전성 잉크들을 사용하여 도전성 기판을 만드는 방법이 개시되어 있다. 일반적으로, 인듐 주석 산화물 분말은 캐리어 재료와 혼합되고 원하는 적용을 위하여 적당한 강성을 갖도록 경화된다.
불행하게도, 도전성 막들을 형성하는데 사용되는 도전성 잉크는 도전성 막을형성하는데 필요한 전기 전도도를 부여하기 위해서 경화되고 및/또는 어닐링 되어야만 한다. 그러므로, 예를 들어 파라마운트 패킹 제품에 적용된 특허에 개시된 바와 같이, 도전성 패턴을 직접적으로 인쇄하기 위하여 스미토모 특허에 개시된 잉크들을 적용하거나 사용하는 것은 바람직하지 못하다. 스미토모 특허들에 개시된 도전성 잉크들은 경화 및/또는 어닐링이 요구되고 가요성있는 기판에 적용하는 것이 요구되므로, 경화 및/또는 어닐링 단계들에서 극단적인 온도를 견디기는 것이 불가능하다.
그러므로, 기판에 직접적으로 인쇄될 수 있고 부수적인 경화 및/또는 어닐링 단계의 수행이 필요없는 투명한 도전성 잉크 재료를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 도전성 잉크 재료에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 투명한 도전성 잉크 재료 및 그와같은 투명한 도전성 잉크 재료의 응용에 관한 것이다.
본 발명의 상기한 목적 및 다른 특징과 장점들은 하기의 상세한 설명과 도면을 통해서 해당 기술분야의 숙련된 당업자에게 명백하게 이해될 것이다.
도 1은 도전성 재료의 작은판들을 나타낸 도면;
도 2A 내지 도 2C는 본 발명에 따른 제조장치 및 제조공정을 나타낸 도면이다.
종래기술의 상기한 바와 같은 문제점 및 다른 문제점들과 결점들은 도전성 잉크, 바람직하게는 투명한 도전성 잉크를 제조하기 위한 본 발명에 따른 몇가지 방법 및 장치에 의해서 극복되거나 해소될 것이다. 도전성 잉크는 잉크 캐리어 재료로 혼합된 도전성 재료의 플레이크들을 포함한다.
본 발명은 도전성 재료들을 예비 어닐링된 평평한 플레이크들 또는 작은판들(platelets)로 제조하고 이들을 적당한 유체에 혼합시킴으로써 종래 기술의 문제점을 해소하는 것에 대하여 기술하고 있으며, 도전성 잉크들이 주목할만한 도전성을 발휘하면서 일반적인 목적에 편리하게 사용되는 것을 보여준다. 도전성 잉크는 상온에서 적용될 수 있고, 도전성 판들이 이미 어닐링되어 있어서 사용자에 의한 추가적인 어닐링이나 처리가 불필요하다.
본 발명의 중요한 목적은 도전성의 평평한 플레이크 또는 작은판들을 제조하기 위한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 투명한 도전성의 평평한 플레이크 또는 판들을 제조하기 위한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 상온에서 적용이 가능하고 건조후에 주목할만한 색채효과를 보유하는 도전성 잉크를 제조하기 위한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 상온에서 적용이 가능하고 건조후에 주목할만한 색채효과를 보유하는 투명한 도전성 잉크를 제조하기 위한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 인쇄된 도전성 잉크 패턴을 갖는 저가의 물품들을 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 도전성 인쇄 적용을 위한 펜, 연필 및 크레용을 제공하는데 있다.
여기에서는 투명한 도전성 잉크를 형성하기 위한 조성물에 대하여 설명한다. 투명한 도전성 잉크는 일반적으로 투명한 잉크 수지재료와 혼합된 도전성 재료의 플레이크들을 포함한다.
도전성 재료는 일반적으로 인듐 주석 산화물, 산화아연, 도핑된 산화아연, 다른 형태의 도핑된 산화주석, 또는 상기한 산화물들중 적어도 하나를 함유한 조합물을 포함한다. 이러한 도전성 재료들의 공통적인 성질은 광학적인 투명성이다. 이와는 달리, 광학적인 투명성이 절대적으로 요구되지 않을 때(즉, 도전성 잉크가 어두운 색깔의 기판 상에 사용되고 유사한 색깔의 재료가 사용되는 경우), 반투명 재료 또는 불투명 재료가 단독으로 혹은 투명한 재료와 조합하여 사용될 수 있다.
도전성 막의 제조분야에 통상적으로 알려진 바와 같이, 이러한 도전성 재료는 미세한 분말의 형태로 제공된다(여기에서 형성된 플레이크들에 대한 전구체로서 제공됨). 이러한 분말들은 필요에 따라 적당한 캐리어 전구체들 및/또는 용매들과 혼합되고, 막을 형성하도록 기판상에 증착되거나 도포된다.
통상적인 도전성 막들의 최종 제품은 기판상에 제공되거나 기판으로부터 제거된다.
도전성 재료의 플레이크들은 다음과 같은 절차에 따라 형성된다. 먼저 도전성 전구체 재료(그리고 필요에 따라 캐리어 전구체)가 지지기판 상에 증착되고; 기판상의 재료는 응집성 막 구조물을 형성하도록 어닐링되며; 결과적인 도전성 막이기판으로부터 제거되고; 볼 밀링 및 다른 공지의 기술들이 막을 작은판들로 변형시키도록 사용된다. 이러한 일반적인 공정에 따르면, (도전성 전구체 재료(그리고 필요에 따라 캐리어 전구체)가 투명한 경우에) 기판은 투명한 플레이크를 제조하는데 있어서 투명할 필요가 없다.
이와는 달리, 결과적인 도전성 막은 기판 상에 잔류하며 기판이 그대로인 상탱서 작은판들로 처리된다. 이러한 공정에 따르면, 투명한 플레이크(도전성 전구체 재료(그리고 필요에 따라 캐리어 전구체)가 투명한 경우에)를 제조하기 위하여, 기판은 유리, 폴리카보네이트 시이트, 아크릴 시이트 및 다른 플라스틱과 같은 투명한 기판을 포함하게 된다. 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)가 투명한 도전성 산화물 박막의 성장을 위한 기판재료로서 사용될 수 있다.
재료들은, 하기의 예로서 제한되는 것은 아니지만, 전자빔 증착; 증가된 기판 온도(즉, 100∼200℃)에서의 반응성 증발; DC 마그네트론 스퍼터링(즉, PET 기판상에서) 및 그후의 어닐링; RF 스퍼터링; 펄스형 레이저 증착; 또는 상기한 기술들중 적어도 하나를 포함한 조합;으로 구성되는 여러가지 기술들에 의해서 증착된다. 이러한 방법 및 다른 방법들에 의해서, 원하는 도전성에 따라 산화물 층은 100sÅ 내지 수 미크론의 두께로 형성된다.
도 1에는 통상적인 도전성 플레이크들 또는 작은판들(10)이 도시되어 있다. 이들은 규칙적이거나 불규칙적인 기하학적 형상을 가지며, 두께의 3배에 달하는 평균 측방향 칫수를 갖는다. 작은판들(10)은 4 내지 100미크론 범위에 달하는 평균 측방향 칫수를 가지며, 2 내지 10미크론 범위의 평균 두께를 갖는다.
이러한 작은판들(10)은 적당한 캐리어 유체에 혼합되어 인쇄작업에서 사용되는 도전성 잉크를 만들어 내게 된다. 이러한 도전성 잉크들은 상온에서 적용되며, 잉크 기초 응용분야의 정상적인 상온 건조단계 이외에 사용자에 의해서 추가로 경화되거나 어닐링될 필요가 없다.
본 발명에 따른 도전성 잉크는 도전성 플레이크나 작은판들 및 적당한 캐리어 재료를 포함한다. 이러한 캐리어 재료는 잉크 기술분야에 잘 알려져 있으며(Chapter 18, p523, J. Michael Adams, Printing Technology, 3rd Ed., Delmar Publishers, Inc., Albany, N.Y., 1988) 응용분야에 따라서 선택된다. 캐리어 재료는 점착성, 건조속도, 기판에 대한 접착력, 인쇄 또는 페인팅 방법들, 다른 특성들을 고려하여 선택된 전색제 및 첨가제들을 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 캐리어는 폴리아닐린, 도핑된 PVA, 다른 도전성 중합체와 같은 도전성을 갖는 접착제를 포함한다.
도 2A 내지 도 2C에는 도전성 판들을 가장 경제적으로 생산하기 위한 방법 및 장치들이 도시되어 있다. 도 2A에 도시된 장치(22)는 회전드럼(24,25)에 의해서 연속적으로 회전되는 제 1 벨트(32) 및 회전드럼(36,37)에 의해서 제 1 벨트(32)의 회전방향과는 반대방향으로 회전되는 제 2 벨트(34)를 포함한다. 제 1 벨트(32)는 도전성 전구체 조성물을 막으로 운반하는 반면, 제 2 벨트(34)는 접착제로부터 도전성 막을 제거하기 위해서 제 1 벨트에 대하여 가압될 수 있다. 막에 형성된 도전성 전구체 조성물의 피복과 제거 및 최종 제품, 즉 작은판들 또는 플레이크의 생산을 위한 이러한 공정은 다음의 단계들을 따라 연속적으로 수행된다.
1. 콘테이너(26) 내에서 용융상태에 있는 출발 도전성 전구체 조성물이 롤러(27)에 의해서 벨트(23) 위로 피복된다(분무, 주조, 화학증기증착,레이저 증착, 스퍼터링, 및 반응 증발과 같은 다른 피복수단이 사용 가능하다).
2. 피복된 벨트가 움직이는 동안에, 나이프 테두리 장치(28)(점선으로 나타냄)가 도전성 전구체 조성물의 막을 매끄럽게 하며 균등하고 반복가능한 두께를 유지하도록 임의로 사용된다. 잉여의 도전성 전구체 재료(29)는 재활용된다.
3. 도전성 막은 막에 대한 가열 및/또는 초음파 복사와 같은 보조 경화단계(30)(필요한 경우)를 거친다.
4. 만일 중합체 캐리어가 도전성 전구체 조성물에 사용되는 경우, 상기한 단계들은 중합체 전구체의 유리 온도 이상에서 수행될 것이다.
5. 도전성 막은 건조 및 냉각 챔버(31)를 통과하고, 유리온도 이하의 원하는 도전성 막(32)은 부서지기 쉬운 상태가 되고 제 2 벨트(34)에 의해서 접착하여 운반된다.
6. 제 1 벨트(32)의 회전방향과는 반대방향으로 회전되는 제 2 벨트(34)에는 롤러(38)에 의해서 접착제가 피복된다(분무 또는 다른 공지의 수단이 사용가능함). 접착제는 건조를 위하여 챔버(39)를 통과하고 최적의 작동온도와 다른 접착제 특성을 유지하게 된다. 접착제는 수용성 폴리비닐알코올 또는 환경에 대한 영향이 최소이고 저가인 다른 적당한 용매에 용해될 수 있는 다른 접착제가 될 수 있다. 몇몇 접착제는 건조하는 경우에 부서지기 쉬운것으로 선택된다. 투명한 도전성 재료를 위하여 투명한 접착제가 사용된다.
7. 최적의 접착제 피복(40)이 회전드럼(37)에 의해서 드럼(25) 위에 있는 도전성 막(32)에 대하여 가압된다. 이러한 작용에 의해서 도전성 막은 제 1 벨트(23)로부터 제 2 벨트(34)로 이송된다. 이러한 장치는 이송중에 도전성 막이 작은판들이나 플레이크들을 형성하도록 최적화된다.
8. 접착제 위의 이송된 도전성 재료는 냉각기(37a)를 통과하는데, 이 냉각기는 결합된 피복을 도전성 피복과 접착제 피복이 부서지기에 충분할 정도의 낮은 온도로 냉각시킨다. 액체 이산화탄소나 액체 질소와 같은 액체를 극저온으로 냉각시킴으로써, 도전성 피복과 접착제 피복은 부서지기 쉬운 상태가 된다.
9. 부서지기 쉬운 도전성 피복과 접착제 피복은 초음파 에어 제트(41) 또는 미세한 분말 마모제가 혼합된 에어 제트에 의해서 제거된다. 초음파 수단에 의해서 제거되지 않은 취약한 도전성 피복과 접착제 피복은 스크러버(42)에 의해서 벗겨내어진다. 도전성 막의 플레이크들은 콘테이너(43) 내에 수집되어 콘테이너(44) 내로 부어진다.
10. 접착제 혼합물 상의 도전성 재료는 원하는 평균 플레이크 또는 작은판 크기로 부수어진다. 접착제는 용해되어 없어지거나 또는 도전성 플레이크로부터 분리된다. 도전성 플레이크들은 건조되고 도전성 잉크를 제조하도록 적당한 유체와 혼합된다.
11. 도전성 플레이크를 제조하기 위한 상기 단계 1 내지 10은 제 1 벨트(23)와 제 2 벨트(34)가 계속해서 반대로 회전함에 따라서 연속적으로 반복된다.
도 2B에는 단지 단일의 벨트만을 사용하는 도전성 플레이크들을 제조하기 위한 다른 실시 예(45)가 도시되어 있다. 부서지기 쉬운 도전성 막은 플레이크 벗겨짐(flake-off)을 유발하도록 도전성 막에 강력한 초음파 에너지를 부여하는 초음파 조사조(ultrasonic bath)(46)를 통과한다.
도전성 판들을 제조하고 이와 동시에 최종적인 도전성 잉크(최소 단계로서)를 만들어 내기 위한 다른 실시 예(47)가 도 2C에 도시되어 있는데, 이 실시예는 벨트(23); 2개의 회전드럼(24,25); 도전성 막을 피복하기 위한 수단(48); 및 상기 막들을 이송하기 위한 수단을 포함한다. 이송수단은 롤러들(50,50a,50b)에 의해서 각각 접착제가 도포되는 하나 또는 그이상의 이송 벨트(49,49a,49b)를 포함한다. 롤러들(50,50a,50b)은 자유로운 접착제 패턴으로 각각의 벨트에 접착제를 피복시킨다. 이들 패턴은 도전성 플레이크들을 소정의 평균 크기로 이송하도록 설계된다. 이송 벨트들(49,49a,49b)은 용매 콘테이너(51) 내에 침지되는데, 여기에서는 접착제가 용해되어 없어지고 소정의 평균크기를 갖는 플레이크들이 석출되어 잉크에 사용하기 위한 상태가 된다. 이러한 경우에 있어서, 용매는 최종적인 도전성 잉크 제품에 필요한 적절한 유체가 된다.
해당기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 도전성 플레이크들 및/또는 잉크들을 제조하기 위한 다양한 변형예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 만일 도전성 막이 부서지기 쉬운 상태가 되지 않으면, 공지된 패터닝과 식각 수단을 사용하여 판들을 제조하는데 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 포토레지스트나 식각 레지스트 패턴들이 원하는 판 지역들을 보호하도록 생성되며, 노출된 지역은 적당한 습식 또는 건조 식각수단에 의해서 식각된다. 이것은 원하는 크기와 형상의 판들을 제조할 수 있게 한다.
다른 대표적인 잉크 성분들
물-기지 잉크젯 잉크 조성물
성분 기능 대략적인 농도(%)
탈이온수 수성 캐리어 매체 60∼90
수용성 용매 습윤제, 점성조절 5∼30
[투명한]1도전성 플레이크 도전성 1∼10
계면활성제 젖음성, 침투성 0.1∼10
살생물제 생물학적 성장방지 0.05∼1
완충제 잉크의 pH 조절 0.1∼0.5
다른 첨가제 킬레이트화제,소포제, 가용제 등(solublizer, etc) >1
1″투명한″이라는 용어는 임의적으로 반투명 또는 불투명 잉크들이 본 발명에 따라서 공식화될 수 있다.
상변화 잉크 조성물
성분 기능 대략적인 농도(%)
고체 왁스 혼합물 잉크 40∼70
점성 개질제 점도 저하 5∼20
점착성 부여제 접착력 부여 1∼15
가소제 가요성 제공 1∼15
[투명한]2도전성 플레이크 전기 전도도 1∼10
산화방지제 열 안정성 0.05∼2
2″투명한″이라는 용어는 임의적으로 반투명 또는 불투명 잉크들이 본 발명에 따라서 공식화될 수 있다.
도전성 잉크의 응용
본 발명에 따른 도전성 잉크는 투명함이 요구되는 전자 기술분야, 안전 표식들, 안테나, 유리창(즉, 주택지, 상업지역, 수송분야), 장난감, 스포츠 용품 등에서 사용될 수 있다. 종래기술과는 달리, 이러한 도전성 잉크들은 경화, 어닐링 또는 다른 처리과정(종래의 건조 기초 비도전성 잉크에서 공통적인 보통의 건조과정 이외의 과정)을 거칠 필요가 없이 상온에서 공지된 수단에 의해서 분배될 수 있다. 도전성 잉크에 있어서, 도전성 플레이크들이 인쇄기술 또는 이미지화 기술에 따라 호스트(host) 유체 또는 호스트 매트릭스에 현탁된다. 크레용이나 연필의 형태에 있어서, 호스트 매트릭스는 왁스 또는 상온에서 고체 상태인 동등한 점성재료가 될 수 있다. 도전성 잉크들은 그림그리기, 페인팅, 제도 및 필기용의 펜으로부터 분배될 수 있다. 잉크는 브러쉬, 롤러, 또는 분무기 건으로부터 분배될 수도 있다. 잉크는 호스트 유체가 소수성으로 만들어지는 장소에서 오프셋(off-set) 프린팅에 사용되거나 또는 플라스틱 기판이나 다른 기판들 상에 인쇄하기 위해서 호스트 유체가 정형화되는 그라이버인쇄 및 플렉소그래픽(flexographic) 인쇄에서 사용될 수 있다. 도전성 잉크들은 전자복사기와 프린터들 또는 열적 프린터들에서 토너로서 사용될 수 있다. 또한, 도전성 잉크들은 잉크 프린터에서 사용될 것이다.
안테나들(즉, 스마트 카드 및 RF 태그들)은 안테나를 위한 패턴을 만들기 위해서 어떤 표면에 종래의 수단을 사용하여 투명한 도전성 잉크를 프린트함으로써 형성될 것이다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, RF 태그 및 스마트 카드는 외부의 전력 공급원이 필요없는 칩을 구비하며, 이에 의해 안테나는 칩을 활성화시키기에 충분한 전력신호를 수신한다. 본 발명의 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 단일의 투명한 안테나는 정보를 송신하고 신호들을 수신한다.
온-보드 칩들(on-board chips)은 공지의 반도체 제조기술에 의해서 제조될 수 있고, 이와는 달리 ″Thin films and Production Methods Thereof″라는 발명의 명칭으로 2001년 9월 12일자로 출원된 미합중국 특허출원번호 제 09/950,909호(여기에서는 참고문헌으로서 기재됨)에 본 출원의 공동 발명가에 의해서 발표된 제조기술을 사용하여 제조될 수 있다.
도전성 탄소를 사용하는 종래의 불투명 잉크, 예를 들면(검은색 잉크) 안테나와 같은 인쇄된 도전체들은 가시적으로 장애가 있으므로 외관상의 목적을 위해서 도 3A에 개략적으로 도시된 바와 같이 물품(170) 상에서 종래의 안테나(180)를 이용하여 매우 작은 크기(1인치 이하)로 인쇄된다. 따라서, 범위는 매우 작으며, 안테나와 같은 인쇄된 도전체들을 포함하는 물품의 능력을 제한한다. 투명한 도전성 잉크를 사용함으로써, 종래의 탄소 기지 잉크와 비교하였을때 안테나 크기의 제한이 없어지게 되고, 도 3B에 개략적으로 도시된 바와 같이 물품(270) 상에 안테나(280)와 같은 비교적 큰 인쇄 도전체들이 형성된다(즉, 지폐, 보안카드, 기록문서, 신분증, 여권, 비행기와 자동차 운전면허증과 같은 가치있는 문서들을 원주방향으로 예워싼다).
다른 적용예에 있어서, 투명한 도전성 잉크는 예를 들어 소매상 또는 도매상에서 구입을 목적으로한 물품용 태그에 사용될 것이다. RF 태그는 물뭄 위 또는 내부에 불균일하게 위치하고 투명한 도전성 잉크는 물품에 직접 적용되거나 또는 물품 포장에 적용되는 일체형 안테나를 제공하도록 사용될 것이다.
본 발명에 따른 투명한 도전성 잉크의 다른 적용에 있어서, 투명한 안테나는현재의 창문에 쉽게 형성될 수 있다(설치 전과 후). 이와는 달리, 현재의 창문 제조과정에서 투명한 안테나의 인쇄단계는 쉽게 추가될 것이다. 이것은 전화기와 GPS 장치들을 포함한 무선 장치들과 같은 신호들의 효율적인 송신과 수신을 가능하게 한다.
가시적이지 않은 안테나를 유리 창문에 사용하는 것은 중계기 장치를 설정하는데 있어서 특히 바람직하다. 중계기 장치는 GPS 신호, 위성 전송, 셀룰러 폰 전송, 라디오 전송 또는 RF 전송과 같은 다양한 전송의 실내 수진을 향상시키는데 매우 유용하다.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 가시적이지 않은 안테나는 전력 공급원에 연결될 수 있다. 이때 전력 공급원 연결은 종래의 도전체들 또는 가시적이지 않은 도전체에 의해서 신호수신의 향상 목적을 달성할 수 잇다. 전력 공급원은 배터리와 같은 자체 동력 공급원이 될 것이며 이와는 달리 통상적인 건물 동력원에 연결될 수도 있다.
다수의 비가시적인 안테나들이 비가시적인 안테나의 네트워크를 형성하도록 상호연결될 수 있고(종래의 도전체들 또는 비가시적인 도전체들), 그리하여 신호수신이 명료하지 않은 빌딩 내에서 효율적인 신호전송이 이루어질 수 있게된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (21)

  1. 투명한 도전성 잉크의 제조방법으로서,
    투명한 도전성 강체 막을 제공하는 단계;
    상기 도전성 강체 막을 투명한 다수의 도전성 플레이크로 변환시키는 단계; 그리고
    상기 도전성 플레이크를 투명한 잉크 캐리어 재료와 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 도전성 잉크의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 투명한 도전성 강체 막은 투명한 도전성 재료 피복을 기판상에 스퍼터링하거나 화학증기증착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 투명한 도전성 잉크의 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 기판과 상기 투명한 도전성 재료 피복은 상기 플레이크를 형성하도록 사용되는 것을 특징으로 하는 투명한 도전성 잉크의 제조방법.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 투명한 도전성 재료 피복은 상기 기판으로부터 제거되고, 상기 플레이크들은 상기 기판없이 상기 피복으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 투명한 도전성 잉크의 제조방법.
  5. 투명한 도전성 플레이크; 및
    투명한 잉크 캐리어 재료;를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 도전성 잉크.
  6. 대체로(substantially) 투명한 도전성 플레이크; 및
    대체로 투명한 잉크 캐리어 재료;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대체로 투명한 도전성 잉크.
  7. 도전성 작은판(platelet)의 제조장치로서,
    도전성 전구체 재료(conductive precursor material)를 제조하기 위한 수단 및 콘테이너;
    막 도포 장치;
    상기 막 도포 장치에 의해서 상기 도전성 전구체 재료의 막으로 피복된 제 1 기판;
    상기 도전성 전구체 재료를 원하는 전기 저항으로 어닐링하기 위한 어닐링장치;
    도전성 막을 제조하기 위한 건조 및 냉각 수단;
    접착제 도포장치에 의해서 접착제가 피복된 제 2 기판으로, 상기 접착제는 상기 제 2 기판에 도포된 후에 건조장치에 의해서 건조되는, 제 2 기판;
    상기 제 1 기판으로부터 상기 제 2 기판에 피복된 접착제 위로 도전성 막을 이송하기 위한 장치;
    상기 도전성 막과 상기 접착제를 부서지기 쉽게 하기 위한 수단;
    상기 도전성 막과 상기 접착제를 작은판들로 부수고 상기 제 2 기판으로부터 상기 도전성 막과 상기 접착제를 제거하기 위한 수단;
    상기 도전성 판을 상기 접착제로부터 분리시키 위한 수단; 그리고
    상기 도전성 판을 건조시키고 더작은 판들로 부수기 위한 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 판의 제조장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 기판은 드럼들에 의해서 서로 반대로 회전하는 벨트에 의해서 서로 반대로 연속해서 회전되고, 상기 벨트들은 도전성 막을 운반하도록 연속적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 도전성 판의 제조장치.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 부서지기 쉽게 하기 위한 수단은 상기 도전성 전구체 재료를 극저온으로 냉각시키기 위한 챔버이며, 상기 챔버 내에서 거의 모든 도전성 전구체 재료는 취약해져서 작은 판들로 쉽게 부서지는 것을 특징으로 하는 도전성 판의 제조장치.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 도전성 막과 상기 접착제를 부수고 제거하기 위한 수단은 초음파 에어 제트, 물 제트, 또는 유체와 마모성 분말을 함유한 슬러리의 제트인 것을 특징으로 하는 도전성 판의 제조장치.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 도전성 판을 상기 접착제로부터 분리하기 위한 수단은 적당한 용매로 상기 접착제를 용해시키는 것을 특징으로 하는 도전성 판의 제조장치.
  12. 청구항 7에 있어서, 상기 제 2 기판은 제거되고, 상기 도전성 막은 판들로 부수어지고 초음파 조사조(ultrasonic bath)에 의해서 상기 기판으로부터 직접 제거되는 것을 특징으로 하는 도전성 판의 제조장치.
  13. 청구항 7에 있어서, 상기 도전성 막과 상기 접착제를 부수고 제거하기 위한 수단은 상기 막에 대하여 흡입을 적용시키기 위한 진공수단인 것을 특징으로 하는 도전성 판의 제조장치.
  14. 도전성 잉크의 제조장치로서,
    연속적으로 움직이는 기판;
    상기 기판에 도전성 막을 피복하기 위한 수단;
    상기 도전성 막을 작은 도전성 판들의 형태로 제거하기 위한 수단; 그리고
    최종 도전성 잉크제품을 만들기 위해서 상기 도전성 판들과 적당한 호스트(host) 재료를 혼합하기 위한 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 잉크의 제조장치.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 도전성 막을 상기 기판으로부터 제거하기 위한 수단은 모든 도전성 막들이 작은 판들로 변형되도록 원하는 판 크기의 접착제 패턴으로 피복된 다수의 벨트인 것을 특징으로 하는 도전성 잉크의 제조장치.
  16. 청구항 14에 있어서, 상기 도전성 판들과 상기 접착제를 분리하기 위한 수단은 최종 도전성 잉크제품을 제조하기에 적합한 동일한 유체인 것을 특징으로 하는 도전성 잉크의 제조장치.
  17. 도전성 판들의 제조방법으로서,
    제 1 기판을 도전성 전구체 재료로 피복하는 단계(a);
    균일한 두께의 도전성 막을 제공하도록 상기 도전성 전구체 재료를 처리하는 단계(b);
    상기 도전성 막을 제 2 기판으로 운반하는 단계(c)로, 상기 제 2 기판은 표면상에 제공된 접착제 피복을 구비하며 이에 의해 도전성 막 접착제 피복 구조물이 형성되는, 단계(c);
    상기 도전성 막과 상기 접착제 피복 구조물을 선택된 크기의 접착제 피복 판들로 부수는 단계(d);
    용매에 의해서 상기 접착제 피복 판들로부터 상기 접착제 피복을 분리시키는 단계(e); 그리고
    상기 판들을 건조시키는 단계(f);를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 판들의 제조방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 처리하는 단계는 원하는 전기 저항의 막을 형성하도록 상기 도전성 전구체 재료를 어닐링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 판들의 제조방법.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 판들을 호스트 재료와 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 판들의 제조방법.
  20. 도전성 판들의 제조방법으로서,
    제 1 기판을 도전성 전구체 재료로 피복하는 단계(a);
    균일한 두께의 도전성 막을 제공하도록 상기 도전성 전구체 재료를 처리하는 단계(b);
    상기 도전성 막을 제 2 기판으로 운반하는 단계(c)로, 상기 제 2 기판은 표면상에 제공된 접착제 피복을 구비하며 이에 의해 도전성 막 접착제 피복 구조물이 형성되는, 단계(c);
    적어도 상기 도전성 막을 선택된 크기의 접착제 피복 판들로 형상화하는 단계(d);
    용매에 의해서 상기 접착제 피복 판들로부터 상기 접착제 피복을 분리시키는 단계(e); 그리고
    상기 판들을 건조시키는 단계(f);를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 판들의 제조방법.
  21. 청구항 20에 있어서, 적어도 상기 도전성 막을 형상화하는 단계는 적어도 하나의 층을 원하는 크기의 판들로 포토리쏘그래피 방식으로 패터닝하고 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 판들의 제조방법.
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