KR20100044176A - 표면 상에 얇은 전도성 구조물을 생성하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면 상에 소형 및 훨씬 더 작은 전도성 구조물이 생성될 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다. 이것은 (핫)엠보싱 및/또는 나노크기 임프린팅에 의해 마이크로채널을 생성한 후, 이렇게 생성된 채널에 모세관력을 이용하여 전도성 물질을 표적 도입시키고, 전도성 물질의 적당한 후처리를 행함으로써 달성된다.

Description

표면 상에 얇은 전도성 구조물을 생성하는 방법{METHOD FOR PRODUCING THIN, CONDUCTIVE STRUCTURES ON SURFACES}

본 발명은 소형 마이크로 전도성 구조물을 표면 상에 가공할 수 있도록 하는 방법을 기술한다. 이와 관련해서, 소형 마이크로 구조물은 일반적으로 광학 보조 기구의 도움이 있어야만 육안으로 볼 수 있는 구조물로 여겨진다. 이것은 나노크기 함몰부를 (핫)스탬핑 및/또는 임프린팅(imprinting)하여 마이크로 채널을 가공한 후, 이와 같이 생성된 함몰부에 모세관 작용의 물리적 영향의 도움으로 전도성 물질을 표적 도입시키고, 최종적으로 전도성 물질을 적당히 후처리함으로써 달성된다.

특히 전기 비전도성이거나 또는 전기 전도성이 불량한 투명체의 표면에 그의 광학적 또는 기계적 및 물리적 성질에 영향을 주지 않고 전기 전도성 구조물을 갖추게 하는 것이 필요하다. 게다가, 표면에 육안으로 볼 수 없는 이러한 구조물을 가능하면 표면의 투명성, 반투명성 및 광택에 예를 들어 부정적인 영향을 주지 않고 갖추게 하는 것이 필요하다. 일반적으로, 이러한 구조물은 25 ㎛ 이하의 특징적 치수를 가져야 한다. 예를 들어, 어떠한 길이의 선도 폭 및 깊이가 최대 25 ㎛이다.

소형 구조물을 기판에 적용할 수 있는 인쇄 기술은 다양하다. 이러한 인쇄 기술 중 하나는 소위 잉크제트 기술이고, 이것은 다양한 실시태양으로 이용가능하다. 위치지정 가능한 제트를 이용하여 액적 또는 액체 제트를 기판 상에 적용한다. 여기서 사용되는 제트의 직경은 잉크제트에 의해 생성되는 선의 폭의 주요 영향 인자이다. 게다가, 아직 논의되어야 하는 규칙에 따르면, 선 폭은 이용되는 제트의 직경과 적어도 같은 폭이거나 또는 대부분은 그보다 더 넓다. 따라서, 예를 들어, 60 ㎛의 분출 개구를 갖는 제트를 이용할 때, ≥60 ㎛의 선 폭이 생성된다[J. Mater. Sci. 2006, 41, 4153; Adv. Mater. 2006, 18, 2101]. 전도성 선을 인쇄하기 위해 전도성 담체 물질로서 탄소 나노튜브를 기반으로 하는 잉크의 한 예가 US 2006/124028 A1에 공개되어 있다.

이에 따라, ≤25 ㎛의 요망되는 선 폭을 얻기 위해 단순히 개구의 크기를 약 15 - 20 ㎛로 감소시키는 것이 제안되었다. 직경 감소가 사용되는 인쇄 물질(바니쉬, 잉크, 전도체 페이스트 등)의 유변학적 한계가 우위를 차지하기 시작한다는 것을 의미하기 때문에 이 해결책은 실행될 수 없다. 이것은 종종 인쇄 물질을 응용에 사용할 수 없게 한다. 여기에서 가능한 특히 귀찮은 문제는 인쇄 물질이 분산된 입자를 함유하기 때문에 발생하는 제트 막힘으로 인해 생긴다. 게다가, 유변학적 요건(결정된 점도 및 표면 장력, 뿐만 아니라 기판의 접촉각 및 습윤도)이 서로 독립적으로 조정될 수 없고, 따라서 여전히 이러한 제트로 인쇄가능한 잉크가 기판 상의 인쇄된 이미지에서 요망되는 성질을 나타내지 못한다.

별법으로, 오프셋 또는 스크린 인쇄 같은 상업적 인쇄 기술은 일반적으로 이러한 미소 구조물을 표면 상에 인쇄하기에 적절하지 않다.

소형 마이크로 구조물을 생성하기 위한 추가의 접근법은 적당한 방법(예: 플라즈마 방법)을 이용하여 기판을 예를 들어 생성될 구조의 음각을 함유하는 마스크를 사용함으로써 습윤성이 상이한 영역들을 생성하는 방식으로 처리하는 것이다. 이것은 예를 들어 수성 중합체를 이용하여 5 ㎛의 선 폭을 생성한다[Science 2000, 290, 2123]. 유사한 접근법을 이용할 때, 5 ㎛ 미만의 폭을 갖는 구조물을 생성하는 것이 가능하였다. 그러나, 이들 방법은 노동 집약적 리소그래피 단계를 필요로 한다[Nature Mater. 2004, 3, 171].

US 2006/188823 A1은 추가의 광활성 코팅을 기판에 적용하는 방법을 공개한다. 이어서, 그 위에 구조물을 물리적으로 임프린팅한다. 이어서, 얻은 구조물을 UV 광을 이용하여 경화한다. 게다가, 뒤이어서 식각 및 경화 단계가 제공된다. 그러나, 생성된 구조물을 충전시키는 데 이용되는 전도성 물질의 정확한 성질은 공개하지 않았다. 이 방법은 많은 처리 단계 때문에 상대적으로 어렵고 노동 집약적이다.

특히 중합체 상에 전도성 구조물을 생성하지 않고 소형 구조물을 생성하는 오직 기계적 수단만을 이용하는 간단한 방법은 (핫)스탬핑 또는 나노크기 임프린팅을 이용한다. 본질적으로, 이것은 압력을 이용하여 다이를 기판 상에 가압성형하고 이렇게 함으로써 표면 상에 다이의 구조의 음각의 캐스트를 달성하는 것을 포함한다. 특히, 여기서는 25 ㎚의 직경을 갖는 구조물을 생성하기 위해 중합체의 유리 전이 온도보다 높은 온도에서 다이로 중합체 기판을 핫스탬핑하는 것을 이미 이용하였다. 상기 리소그래피 방법과는 대조적으로, 스탬핑 방법에서 사용되는 스텐실(또한 마스터라고도 부름)은 항상 원상태로 재사용할 수 있다. [Appl.Phys.Lett. 1995, 67, 3114; Adv.Mater. 2000, 12, 189; Appl.Phys.Lett. 2002, 81, 1955].

얻은 구조물로부터 오직 전도성 구조물을 얻기 위해서는, 이것에 적당한 물질을 충전시켜야 한다. 이러한 접근법을 위해서는, 블레이드 및 와이핑 방법이 주로 적당하다. 이러한 방법은 예를 들어 WO 1999 45375 A1으로부터 알려져 있다. 이 배열에서는, 구조물에 충전시켜야 하는 물질의 과량이 기판에 적용되어 구조물 내로 분포되어서 여기에 그 물질이 남아 있어야 하고, 한편, 기판의 나머지는 와이핑 기술을 이용하여 그 물질을 광범위하게 닦아낸다. 이 방법의 불리한 점은 충전 물질의 잠재적인 높은 손실 이외에도 충전되지 않아야 하는 곳의 충전 물질의 잔분이 기판으로부터 완전 제거된다는 것을 보장하기가 매우 어렵다. 연속 및 불연속 스탬핑 방법이 이용되는 방법이 US 6911385 B1에 공개되었다. 두 경우에서는, 전도성 잉크가 표면 상에 균질 필름으로서 적용된 후, 표면이 전도성이 되지 않아야 하는 곳으로부터 스탬핑에 의해 물질이 제거된다. 전도성 잉크가 다공성 스탬핑 패턴(다이)의 구멍을 통해서 적용되어 기판에 남는 다른 방법이 공개되어 있다. 잉크가 적용될 때, 다이가 기판과 직접 접촉하는 곳에는 잉크가 적용되지 않고, 따라서 요망되는 구조물이 얻어진다.

미소 구조물은 본질적으로 모세관 작용을 이용하여 충전될 수 있지만, 그의 실용적 용도는 충전제 물질이 물질 낭비를 피하기 위해 생성된 구조물에 표적화된 방식으로 적용되는 것을 요구한다. 모세관 작용에 의해 예를 들어 액체 예비 중합체(예: 폴리메틸 아크릴레이트; J. Phys. Chem. B 1997, 101, 855) 또는 마이크로 유체 성분 중의 생물 분자, 예를 들어 DNA의 수용액(ChemPhys Chem 2003, 4, 219)으로 충전되는 소형 구조물(또는 튜브, 문헌(J. Colloid Interface Sci. 1995, 172, 278) 참조)은 이미 기술되어 있다. 그러나, 이러한 구조물에 물질을 충전시킨 후에 전도성이 되게 하는 것은 아직 공개되지 않았다.

따라서, 본 발명의 목적은 사람의 육안으로 인지할 수 있는 최소의 차이 이하(즉, 25 ㎛ 이하)이고 성분의 성질에 다른 영향을 미치지 않는 전도성 구조물을 표면 상에 생성하는 것이다. 따라서, 기술된 공지 방법들의 추가의 불리한 점을 피해야 한다.

이 목적을 위해, 기판 표면에 함몰부의 스탬핑 및 전도성 나노입자 함유 잉크 제제의 사용과 이에 뒤따르는 나노입자 소결에 의한 연속 전도성 경로의 생성의 조합이 이용될 수 있음을 발견하였다. 도 1은 이 절차를 간략히 도시한 것이다.

본 발명은 성형가능한 표면을 갖는 기판 표면 상에 기계적 및 임의로 추가의 열적 효과에 의해 채널, 바람직하게는 한 차원에서 25 ㎛를 초과하지 않는 치수를 갖는 채널(예를 들어, 채널이 기부에서 25 ㎛ 미만의 폭을 가짐)을 생성하는 것, 잉크, 바람직하게는 전도성 입자의 현탁액을 채널에 적용하여 모세관 작용에 의해 잉크를 채널에 충전시키는 것, 에너지 도입, 특히 열 처리에 의해 잉크를 전도성 구조물로 전환함으로써 잉크 전도성 구조물을 생성하는 것을 포함하는, 두 차원에서 25 ㎛를 초과하지 않는 치수를 갖는 전기 전도성 구조물을 성형가능한 표면을 갖는 기판 상에 가공하는 방법에 관한 것이다.

또, 본 발명은 두 차원에서 25 ㎛를 초과하지 않는 치수를 갖는 구조물을 디스플레이하는 상기 새로운 방법에 따라서 얻는 기판에 관한 것이다.

첫째, 기판 표면 상에 다이 구조의 음각을 스탬핑하기 위해 각각에 도드라진 마이크로구조물(양각)이 제공된 프레스 다이 또는 프레스 롤러를 기판, 바람직하게는 중합체 기판 상에 인쇄한다. 중합체 기판이 사용되는 경우이면, 다이 또는 프레스 롤러가 바람직하게는 여기서 사용되는 중합체 기판의 유리 전이점 온도 이상의 온도를 갖는다. 다이 롤러 또는 프레스 롤러 온도가 유리 전이 온도보다 20 ℃ 이상 높은 것이 특히 바람직하다. 게다가, 다이 또는 프레스 롤러가 그 표면 상에 한 차원에서 25 ㎛ 이하, 바람직하게는 25 ㎛ 내지 100 ㎚, 특히 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎚, 가장 특히 바람직하게는 1 ㎛ 내지 100 ㎚의 치수를 갖는 소형 구조물을 디스플레이하는 것이 바람직하다. 다이를 기판에 가압성형하는 기간은 특히 1 내지 60 분, 바람직하게는 2 내지 5 분, 특히 바람직하게는 3 내지 4 분이어야 한다. 대조적으로, 프레스 롤러의 사용은 더 큰 압력이 이용되기 때문에 더 짧은 가압성형 시간을 필요로 한다. 이 배열에서는 스탬핑된 구조물이 연속해서 생성된다.

이 절차에서, 롤러에 대한 기판의 상대 속도는 10 내지 0.00001 m/s, 바람직하게는 1 내지 0.0001 m/s, 특히 바람직하게는 0.1 내지 0.0001 m/s이다.

그러나, 가압성형의 압력, 온도 및 기간의 매개변수들은 상관 관계가 있고, 따라서 높은 온도 또는 큰 압력에서는 가압성형 시간이 감소될 수 있다. 따라서, 여기에서 제시된 방법에 의해 상응하게 더 짧은 시간 및 따라서 더 높은 성분 처리 속도를 생각해낼 수 있다. 게다가, 높은 압력 및 짧은 기간을 이용하여 심지어 상응하게 낮은 다이 또는 롤러 온도에서 요망되는 결과를 나타내는 방법도 또한 생각해낼 수 있다.

따라서, 롤러 아래에서 기판을 당김으로써 롤러가 회전하는 동안에 롤러를 기판 상에 가압성형하거나, 또는 롤러가 구동되고 이와 같이 기판을 미는 동안에 채널을 기판에 스탬핑하는 것이 바람직하다.

이어서, 이렇게 제조된 채널에 잉크를 충전시킴으로써, 전도성 구조물을 생성할 수 있다. 가장 간단한 경우에서는, 잉크가 용매 또는 현탁 액체 및 전기 전도성 물질 또는 전기 전도성 물질의 전구체 화합물로 이루어진다.

잉크는 예를 들어 전기 전도성 중합체, 금속 또는 금속 산화물, 탄소 입자 또는 반도체를 함유할 수 있다. 용매, 예를 들어 물에 분산된 전도성 물질, 특히 탄소 나노튜브 및/또는 금속 입자의 나노입자를 함유하고, 상기 나노입자가 소결에 의해 연속 전도성 구조물로 되는 잉크가 바람직하다. 잉크가 물 중의 은 나노입자를 함유하고, 은 입자의 소결에 의해 연속 전도성 구조물로 되는 것이 특히 바람직하다. 적당한 금속 산화물은 예를 들어 인듐 주석 산화물, 불소 주석 산화물, 안티몬 주석 산화물, 아연 알루미늄 산화물이다. 반도체는 예를 들어 아셀렌산아연, 아텔루르산아연, 황화아연, 아셀렌산카드뮴, 아텔루르산카드뮴, 황화카드뮴, 아셀렌산납, 황화납, 아텔루르산납 및 아비산인듐을 포함한다. 게다가, 모세관 작용의 개선된 이용을 위해, 새로운 방법에서 바람직하게 이용되는 잉크는 기판을 최적으로 습윤화해야 하고, 즉 60°를 초과하지 않는, 바람직하게는 30°를 초과하지 않는 기판에 대한 가능한 낮은 접촉각 및 20 N/m를 초과하는, 바람직하게는 40 N/m를 초과하는, 특히 바람직하게는 50 N/m를 초과하는 가능한 높은 표면 장력을 형성해야 한다. 잉크가 상기한 바와 같이 나노입자를 함유하는 경우이면, 이것은 1 ㎛ 미만, 바람직하게는 100 ㎚ 미만이어야 한다. 이봉 입자 크기 분포를 나타내는 80 ㎚ 미만, 특히 60 ㎚ 미만의 나노입자가 특히 바람직하다.

이어서, 이 잉크를 상기한 바와 같이 생성된 채널에 분주(dosing)한다. 개별 액적을 채널에 분주하는 것이 바람직하다. 압력 제트가 채널에 정확하게 배열되어 개별 액적을 채널에 분출하는 압력 헤드를 갖는 잉크 프린터가 분주에 특히 바람직하다.

바람직한 변형에서, 새로운 방법을 이용하여 잉크를 기판 상의 채널의 최대 길이에 충전시키기 위해서는 한 채널에 수 회 분주하는 것이 필요할 수 있다. 따라서, 잉크는 채널을 따라서 규칙적인 간격으로 수 회 분주하는 것이 바람직하다. 별법으로, 잉크는 압력 헤드 아래를 통과하는 기판 상에 바람직하게 사용되는 잉크 제트 프린터에 의해 연속 분주할 수 있다. 이것은 바람직하게는 기판 상의 채널의 유형 및 형상에 의존해서 적당한 간격으로 일어난다. 예를 들어, 기판의 흐름 통과 방향을 따라서 배향되는 비단속된 선으로 연속 잉크 스트림이 적용될 수 있다. 단속된 선의 경우에는, 예를 들어, 분주가 단속 기간 동안에는 중단될 것이다. 이 경우, 단속된 선이라는 용어는 또한 기판의 흐름 통과 방향에 대해 평행하지 않은 선, 예를 들어 흐름 통과 방향에 대해 직각을 이루는 선인 것으로 이해할 수 있다. 이 목적으로, 1 회 통과 동안에 채널 구조 전체를 충전시키기 위해서는 압력 제트가 규칙적인 간격으로 서로 인접해서 제공될 수 있다.

한 바람직한 변형에서는, 기판이 압력 헤드 아래에서 상대 운동하는 동안 스탬핑된 채널 구조를 따르는 이동가능 압력 헤드가 제공된다. 예를 들어, 이것은 굽은, 바람직하게는 주름진 채널이 기판의 배향을 따라서 스탬핑된 경우가 해당된다. 압력 헤드가 기판의 흐름 통과 방향에 대해 직각으로 이동할 수 있을 때, 기판에 대해 기판의 수직 방향으로의 압력 헤드의 진동이 결국은 파동 운동이 된다. 이리하여, 골진 구조에 잉크가 연속 충전될 수 있다. 특히, 단속된 구조의 경우, 이것은 어셈블리까지 확장될 수 있고, 여기서는 압력 헤드가 짧은 시간 동안 기판의 흐름 통과 방향을 따른다. 이것은 두 차원에서의 운동을 가능하게 하는 압력 헤드 장치가 제공된다는 것을 의미한다.

본 발명에 따르는 방법에 이용될 수 있는 기판은 성형가능한 표면을 갖는 기판, 예를 들어 유리, 세라믹 또는 중합체, 특히 투명 중합체이다. 이들 기판은 전기 절연체이다. 그러나, 기판에 기인하는 성분들에 적어도 일부 위치에서 전도성 성질을 갖추게 하는 것이 바람직하다.

빈번하게, 중합체 물질은 그것을 많은 응용 분야에서 바람직한 물질이 되게 하는 특수 성질을 갖는다. 이것은 예를 들어 그의 비교적 높은 유연성, 무기질 물질과 비교할 때 동일 또는 유사한 하중 운반 용량으로 빈번히 더 낮은 밀도, 및 이들 물질의 더 쉬운 성형성에 기인하는 넓은 디자인 자유를 포함한다. 일부 물질(예: 폴리카르보네이트, 폴리프로필렌, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 및 일부 PVC 유형)은 추가의 특수 성질, 예를 들어 광학 투명성을 동시에 나타낸다. 새로운 방법에서 이용되는 바람직한 중합체는 투명하고/하거나 그것은 높은 유리 전이 온도를 갖는다. 높은 유리 전이 온도를 갖는 중합체는 100 ℃ 초과의 유리 전이 온도를 갖는 중합체를 의미한다. 새로운 방법에서 이용되는 특히 바람직한 중합체는 다음으로부터 선택된다: 폴리카르보네이트, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리메틸(메트)아크릴레이트 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트.

상기 단계들에 따르면, 생성된 채널에 잉크가 생성되고, 상기 잉크로부터 적당한 후처리에 의해 요망되는 전도도를 갖는 구조물이 생성된다.

본 발명에 따르면, 이 후처리는 잉크로 충전된 생성된 채널에 에너지를 투입하는 것을 포함한다. 용매 현탁액 중에 전도성 중합체를 갖는 잉크의 바람직한 이용의 경우, 용매 중의 현탁액에 존재하는 중합체 입자들이 용매가 증발하는 동안 예를 들어 기판 상의 현탁액을 가열함으로써 함께 융합된다. 이 후처리 단계는 바람직하게는 전도성 중합체의 용융 온도에서, 특히 바람직하게는 그의 용융 온도보다 높은 온도에서 수행한다. 이것은 연속 전도체 경로를 생성한다.

탄소 나노튜브를 함유하는 잉크의 다른 바람직한 이용의 경우에서는, 전도성 탄소로 제조된 연속 침투 경로를 얻기 위해, 존재하는 분산된 탄소 입자들 사이의 용매를 기판 표면의 열적 후처리에 의해 증발시킨다. 이 처리 단계는 잉크에 함유된 용매의 증발 온도 범위에서, 바람직하게는 용매의 증발 온도보다 높은 온도에서 수행한다. 침투 한계에 이르렀을 때, 본 발명에 따르는 전도체 경로가 생성된다.

상기한 바와 같은 용매 중의 금속 나노입자의 현탁액이 본 방법의 다른 바람직한 변형에서 이용되는 경우이면, 후처리는 전체 성분 또는 오직 전도체 경로를 금속 입자가 함께 소결되어 용매가 적어도 부분적으로 증발하는 온도로 가열하는 것으로 이루어진다. 이 배열에서는, 소결 온도가 나노크기 입자의 입자 크기에 비례하기 때문에 작은 입자에 요구되는 소결 온도가 큰 입자에 요구되는 소결 온도보다 더 낮도록 하기 위해서 가장 작은 가능한 입자 직경을 갖는 금속 입자가 유리하다. 이 배열에서는, 기판을 열적 효과로부터 보호하기 위해, 용매의 비점이 입자의 소결 온도에 가능한 가깝고, 가능한 낮다. 사용되는 바람직한 잉크 용매는 < 250 ℃, 특히 바람직하게는 < 200 ℃, 특히 ≤ 100 ℃의 비점을 갖는 것이다. 여기에서 주어진 모든 온도는 1013 hPa의 압력에서의 비점을 말한다. 특히 바람직한 용매는 12 개 이하의 탄소 원자를 갖는 n-알칸, 4 개 이하의 탄소 원자를 갖는 알콜, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 부탄올, 5 개 이하의 탄소 원자를 갖는 케톤 및 알데히드, 예를 들어 아세톤 및 프로판알, 물, 뿐만 아니라 아세토니트릴, 디메틸 에테르, 디메틸 아세트아미드, 디메틸 포름아미드 N-메틸-피롤리돈(NMP) 및 테트라히드로푸란이다. 소결 단계는 주어진 온도에서 연속 전도체 경로가 생성될 때까지 수행한다. 바람직한 소결 기간은 1 분 내지 24 시간, 특히 바람직하게는 5 분 내지 8 시간, 특히 바람직하게는 2 내지 8 시간이다.

또, 본 발명은 한 차원에서 25 ㎛를 초과하지 않는, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 100 ㎚, 특히 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎚, 가장 특히 바람직하게는 1 ㎛ 내지 100 ㎚의 치수를 갖는 전도성 구조물을 표면 상에 디스플레이하는 기판을 가공하기 위한 전도성 구조물을 생성할 수 있는 잉크의 용도에 관한 것이고, 잉크는 바람직하게는 상기한 바와 같이 전도성 입자의 현탁액이고, 기판은 바람직하게는 투명하고, 예를 들어 상기한 바와 같은 유리, 투명 세라믹 또는 투명 중합체 기판이다.

본 발명의 추가의 특징 및 이점은 첨부 도면에 나타낸 한 실시태양에 대한 다음 설명으로부터 밝혀질 것이다.

<도면의 간단한 설명>

도 1은 A) 위에 위치한 프레스 다이를 기판에 가압성형하는 단계, B) 프레스 다이를 올리는 단계, C) 잉크를 기판에 생성된 채널에 적용하는 단계, D) 채널의 잉크 물질을 소결하는 단계를 포함하는, 프레스 다이를 이용하는 본 발명에 따른 방법의 단계들을 보여주는 도면이다.

도 2는 스탬핑된 채널을 갖는 폴리스티렌 시트의 횡단면의 현미경 사진이다.

도 3은 소결된 은 전도체를 갖는 폴리스티렌 시트의 횡단면의 확대도이다.

<실시예>

실시예 1

100 ℃의 유리 전이 온도 Tg를 갖는 폴리스티렌 기판(N5000, Shell AG)에 격자 구조(마스터)를 가압성형함으로써 중합체 기판 상에 격자형 채널을 가공하였다. 이 목적으로, 마스터를 180℃로 가열하여 소형 프레스(트리보트랙(Tribotrak), 디에이씨에이 인스트루먼츠(DACA Instruments), 미국 캘리포니아주 산타 바바라)를 이용하여 3 ㎏의 하중으로 3 분 동안 기판 상에 가압성형하였다. 마스터는 42 ㎛의 선 간격을 나타내었고, 마스터의 함몰부는 단면을 관찰했을 때 절단된 삼각형이 거꾸로 서 있는 것처럼 보였다(도 2). 마스터의 돌출부(elevation)는 20 ㎛의 높이를 나타내고, 또한 횡단면을 관찰했을 때 절단된 삼각형이었다. 마스터의 돌출부의 기부에서의 폭은 32 ㎛이었고, 돌출부의 피크에서의 폭은 약 4.5 ㎛이었다.

은 나노잉크(나노페이스트TM(NanopasteTM), 하리마 케미칼즈(Harima Chemicals), 일본)의 액적 1 방울을 상기한 바와 같이 가공된 선들 중 하나 위에 놓았다. 잉크는 테트라데칸 중의 약 5 ㎚의 평균 직경을 갖는 은 나노입자의 분산액으로 이루어졌다. 모세관 작용 때문에, 채널에 잉크의 선이 즉시 생겼다. 균일한 선을 약 4 ㎜ 길이로 유지시키는 것이 가능하였다. 잉크제트 시스템(오토드롭TM(AutodropTM) 시스템; 마이크로드롭 테크놀로지즈(Microdrop Technologies), 독일 노르데스테트)을 이용하여 잉크 액적의 정확한 위치 지정을 달성하였다. 이 시스템은 68 ㎛ 제트 헤드를 갖추었다. 얻은 은 선의 최대 폭은 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 전체 높이에서 약 6.3 ㎛이었다. 가장 좁은 위치에서의 폭은 약 3.7 ㎛이었다(참조: 도 3, 기부). 이어서, 기판을 200 ℃에서 1.5 시간 동안 템퍼링하였고, 잉크가 소결된 은으로 이루어진 연속 선으로 전환되었다. 함몰부 기부의 폭 (3.7 ㎛)과 마스터 프로파일의 상부 가장자리의 상응하는 폭 (4.5 ㎛)의 차이는 잉크 용매 영향 하에서 기판 팽창 및 스탬핑 동안의 기판 가열에 의해 설명할 수 있다. 4 개의 평행한 선에서 6 ㎜의 길이에서 2.5 Ω의 저항이 측정되었다.

실시예 2

205 ℃의 유리 전이 온도 Tg를 갖는 폴리카르보네이트 필름(베이폴(등록상표)(Bayfol®), 바이엘 머티리얼사이언스 아게(Bayer MaterialScience AG))에 격자를 가압성형함으로써 격자형 채널을 생성하고, 이것을 270 ℃로 가열하였다. 모든 추가의 스탬핑 매개변수는 실시예 1에 상응하였다. 실시예 1과 동일한 방식으로, 전도성 선을 생성하였다. 전기 전도성 은 전도체 경로의 달성된 선 폭 및 길이는 실시예 1에서 생성된 경로의 것과 동일하였다.

실시예 3

이 방법은 실시예 1과 동일하지만, 프레스 다이를 이용하는 스탬핑 방법 대신에 프레스 롤러를 이용하였다.

소형 프레스(트리보트랙, 디에이씨에이 인스트루먼츠, 미국 캘리포니아주 산타 바바라)에 탑재된 롤러를 이용하여 10 ㎜ 두께의 폴리카르보네이트 기판(마크롤론(Makrolon), 바이엘(독일), 유리 온도 148 ℃) 상에 연속 구조물을 생성하였다. 소형 프레스 상에 탑재된 특수하게 마감처리된 롤러는 10 ㎛의 폭 및 3 ㎜의 간격을 갖는 도드라진 선 구조를 가졌다. 이 배열에서는, 기판의 표면을 60 ℃로 가열하였고, 한편, 롤러는 155 ℃의 온도를 가졌다. 상기한 어셈블리 상에 10 ㎏의 추를 이용하여 프레스의 압력을 가하였다. 사용된 온도 설정 및 압력에 대해서 0.25 ㎜/s의 기판에 대한 롤러의 상대 구동 속도를 선택하였다. 이 배열에서는, 상기한 상대 속도를 달성하기 위해, 슬라이드를 이용하여 롤러 아래로 기판을 당겼다. 압력은 롤러가 기판 상에서 회전하기에 충분하였다.

Claims (11)

1. ii) 성형가능한 표면을 갖는 특히 광학적으로 투명한 기판의 표면 상에 기계적 및 임의로 추가의 열적 효과에 의해 채널을 생성하는 것,
   (iii) 전도성 구조물이 생성될 수 있도록 하는 잉크를 채널에 적용하는 것,
   (iv) 잉크를 모세관 작용에 의해 채널에 충전시키는 것,
   (v) 잉크를 에너지를 도입하여 전도성 구조물로 전환시키는 것
   을 포함하는, 성형가능한 표면을 갖는 특히 광학적으로 투명한 기판 상에 두 차원에서 25 ㎛ 이하의 치수를 갖는 전기 전도성 구조물을 가공하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 잉크가 용매 중의 전기 전도성 물질 또는 전기 전도성 물질의 전구체 화합물의 입자의 현탁액인 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 탄소 나노튜브, 전기 전도성 중합체 또는 금속 나노입자, 특히 은 나노입자로부터의 하나 이상의 작용물질을 잉크의 전기 전도성 물질 또는 전기 전도성 물질의 전구체 화합물로 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 전도성 입자가 1 ㎛ 미만의 직경을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 채널이 기부에서 25 ㎛를 초과하지 않는 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 채널을 임의로 가열되는 프레스 다이 또는 프레스 롤러를 이용하여 기판 표면 상에 스탬핑하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 기판이 투명 중합체이고, 프레스 다이 또는 프레스 롤러의 온도가 특히 중합체의 유리 전이 온도보다 높은, 바람직하게는 20 ℃ 이상 높은 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 잉크를 잉크제트 압력 방법을 이용하여 채널에 도입시키는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따르는 방법에 따라서 수득할 수 있는, 두 차원에서 25 ㎛ 이하의 치수를 갖는 전기 전도성 구조물을 갖는 기판.
10. 표면 상에 두 차원에서 25 ㎛ 이하의 치수를 갖는 전도성 구조물을 디스플레이하는 특히 투명한 기판을 가공하기 위한, 전도성 구조물을 생성할 수 있는 잉크의 용도.
11. 제10항에 있어서, 잉크가 전도성 입자의 현탁액인 용도.
    

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