KR20110024492A

KR20110024492A - 금속적층구조가 개선된 ｉｔｏ 금속 적층판 및 그 전극 형성방법

Info

Publication number: KR20110024492A
Application number: KR1020090082514A
Authority: KR
Inventors: 김경각; 안중규; 김경록; 조광철
Original assignee: 엘에스엠트론 주식회사
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2011-03-09
Also published as: KR101150398B1

Abstract

본 발명은 베이스 필름; 상기 베이스 필름 위에 형성된 ITO 코팅층; 상기 ITO 코팅층 위에 형성된 타이코팅층; 및 상기 타이코팅층 위에 형성된 금속층;을 포함하는 ITO 금속 적층판을 개시한다.

ITO, 타이코팅층, 금속 시드층, 잔사, 에칭성, 박리강도, 플라즈마 처리

Description

금속적층구조가 개선된 ＩＴＯ 금속 적층판 및 그 전극 형성방법{ITO-Metal laminate improved in layered metal architecture and method of fabricating electrode thereof}

본 발명은 ITO(Indium Tin Oxide) 금속 적층판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극의 형성을 위한 금속적층구조를 가진 ITO 금속 적층판과 그 전극 형성방법에 관한 것이다.

터치패널이나 플렉시블 디스플레이용 기판에 널리 사용되는 ITO 필름은 그 자체가 라인(Line) 형태로 가공되어 전극으로 사용되거나, 은(Ag) 페이스트 도포 공정 등에 의해 필름상에 배선패턴이 형성된 형태로 사용된다. 도 1에는 고분자 투명필름(10) 위에 ITO 코팅층(11)이 형성되고, ITO 코팅층(11)에 은(Ag) 페이스트의 전극(12)이 형성된 구조를 가진 종래의 ITO 금속 적층판이 도시되어 있다.

그런데, ITO로만 이루어진 전극은 전기전도도가 낮은 문제가 있어 높은 구동전압이나 빠른 응답속도가 요구되는 제품에는 적합하지 않은 제약이 있다.

또한, 은(Ag) 페이스트를 이용하여 배선패턴을 형성하는 경우에는 배선의 폭을 100㎛ 이하로 제작하기가 곤란하여 터치패널이나 플렉시블 디스플레이용 기판상 의 데드 스페이스(Dead Space)가 넓어지게 되며, 전기전도도가 지나치게 높아 구동전압이나 응답속도 특성이 좋지 않은 문제가 있다.

상기와 같은 문제를 보완하고자 종래에는 ITO 코팅층을 배선패턴에 따라 에칭한 후 PVD법, CVD법, 전해/무전해 도금법 등의 공정을 실시하여 ITO 배선패턴 상에 금속전극을 형성하는 방법이 널리 사용되었다. 그러나, 이러한 전극 형성방법은 공정이 복잡하고 까다로울 뿐만 아니라 ITO 코팅층에 대한 에칭성이 좋지 않고, ITO 코팅층과 금속전극 간의 접착력이 좋지 않은 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, ITO 코팅층 위에 형성된 금속층을 에칭하여 전극 패턴을 형성하기 위한 적층구조를 가진 ITO 금속 적층판 및 그 전극 형성방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 ITO 금속 적층판은 베이스 필름; 상기 베이스 필름 위에 형성된 ITO 코팅층; 상기 ITO 코팅층 위에 형성된 타이코팅층; 및 상기 타이코팅층 위에 형성된 금속층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 금속층은, 상기 타이코팅층 위에 적층된 금속 시드층; 및 상기 금속 시드층 위에 도금된 전도층;을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 금속 시드층 및 전도층은 구리 또는 구리합금으로 이루어질 수 있다.

상기 베이스 필름은 고분자 투명필름인 것이 바람직하다.

상기 타이코팅층은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 티타늄(Ti) 중 선택된 어느 하나, 또는 둘 이상의 합금으로 이루어질 수 있다.

상기 타이코팅층이 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금으로 이루어지는 경우, 상기 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금에 있어서 크롬(Cr)의 함량비(wt%)는 5% 이상, 20% 미만인 것이 바람직하다.

상기 타이코팅층의 두께는 30Å 이상, 200Å 미만인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) ITO 코팅층이 형성된 베이스 필름을 준비하는 단계; (b) 상기 ITO 코팅층 위에 타이코팅층을 형성하는 단계; (c) 상기 타이코팅층 위에 금속 시드층을 형성하고, 상기 금속 시드층 위에 전도층을 도금하는 단계; 및 (d) 배선패턴에 따라 상기 전도층, 금속 시드층 및 타이코팅층을 에칭하는 단계;를 포함하는 ITO 금속 적층판의 전극 형성방법이 제공된다.

상기 단계 (a)에서는, 베이스 필름의 표면을 플라즈마 처리하는 단계; 상기 플라즈마 처리된 표면에 ITO를 코팅하여 ITO 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 ITO 코팅층의 표면을 플라즈마 처리하는 단계;를 수행할 수 있다.

상기 단계 (c)에서는, 구리 또는 구리합금을 스퍼터링이나 진공증착하여 상기 금속 시드층을 형성하고, 구리 또는 구리합금을 전해 도금이나 무전해 도금하여 상기 전도층을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 ITO 코팅층에 대한 에칭없이, ITO 코팅층 위에 형성된 금 속층에 대한 에칭공정만으로 간편히 배선패턴을 형성할 수 있으므로 전극형성을 위한 공정비용을 절감할 수 있다.

본 발명에 따른 ITO 금속 적층판은 금속전극의 형성을 위한 에칭성이 우수하고, ITO 코팅층과 금속전극 간의 접착성이 우수하므로 터치패널이나 플렉시블 디스플레이용 기판, 플렉시블 태양전지용 기판 등에 유용하게 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 ITO 금속 적층판은 롤투롤(Roll to Roll) 제법에 의해 연속적으로 제조될 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ITO 금속 적층판의 구성를 도시한 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ITO 금속 적층판은 하 부로부터 상부로 가면서 베이스 필름(100), ITO 코팅층(101), 타이코팅층(Tiecoating Layer)(102), 금속 시드층(103) 및 전도층(104)이 차례대로 적층된 구조를 포함한다.

본 발명에 따른 ITO 금속 적층판은 터치패널 등에 적용이 되므로 베이스 필름(100)으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이나 폴리카보네이트(PC) 필름 등과 같은 고분자 투명필름이 채용되는 것이 바람직하다.

ITO 코팅층(101)은 롤투롤 스퍼터(Roll to Roll Sputter) 등에 의해 베이스 필름(100) 위에 연속적으로 형성된다. ITO 코팅층(101)의 형성 전에 베이스 필름(100)은 플라즈마 처리장치에 의해 표면 처리되는 것이 바람직하다. 아울러, 베이스 필름(100) 위에 형성된 ITO 코팅층(101) 또한 표면 활성화를 위해 플라즈마 처리장치에 의해 표면 처리되는 것이 바람직하다.

타이코팅층(102)은 ITO 코팅층(101)과 상부 금속층 간의 접착력을 높이기 위해 형성되는 층으로서, 스퍼터링법이나 진공증착법에 의해 ITO 코팅층(101) 위에 성막된다. 타이코팅층(102)으로 사용되는 금속재료로는 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 등이 단독으로 채용되거나, 이들 중 둘 이상의 합금이 채용된다.

금속 시드층(103)은 전도층(104)을 도금하기 위한 시드(Seed)가 되는 층으로서, 스퍼터링법이나 진공증착법에 의해 타이코팅층(102) 위에 적층된다. 금속 시드층(103)은 구리(Cu)나 구리(Cu) 합금에 의해 형성되고, 약 1000Å의 두께로 성막되는 것이 바람직하다.

전도층(104)은 전해 도금법 또는 무전해 도금법에 의해 금속 시드층(103) 위에 도금된다. 금속 시드층(103)과 동일하게 전도층(104)은 구리(Cu)나 구리(Cu) 합금에 의해 형성된다. 전극재료에 요구되는 전기적 특성을 고려할 때, 전도층(104)은 1~6㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

ITO 금속 적층판에 있어서, 상기 전도층(104), 금속 시드층(103) 및 타이코팅층(102)은 에칭 공정에 의해 배선패턴에 따라 제거되어 ITO 코팅층(101) 상에서 금속전극을 이루게 된다.

에칭성 및 박리강도 평가

ITO 금속 적층판에 전극 패턴을 형성하기 위한 에칭성과 박리강도 특성(접착성)을 평가하기 위해, 고분자 투명필름/ITO 코팅층/구리 시드층/구리 전도층 의 적층구조를 가지며 10㎝×1㎝의 크기를 갖는 샘플을 준비한 후, 샘플에 10㎝×1㎜ 패턴의 내산 테이프 또는 에치 레지스트를 형성한다.

에칭 용액으로는 비중이 약 1.3이고 온도가 45℃인 염화제이철(FeCl₃) 용액을 준비하고, 니켈(Ni)-크롬(Cr) 박리제로는 알칼리 계열의 박리용 용액을 준비한다.

준비된 샘플을 에칭 용액에 40초 동안 담그어 구리 전도층 및 구리 시드층을 제거한 후 흐르는 상온 증류수에 3~5회 세척을 실시한다.

초음파 세척기를 이용하여 10분 동안 2회 이상 세척하여 샘플상에 잔류하는 잔유물을 완전히 제거한 후 압축질소를 이용하여 수분을 모두 제거한다.

정해진 패턴에 따라 구리층이 제거된 샘플에 대하여 타이코팅층 잔사 유무를 육안 및 반사현미경을 이용해 관찰한다. 잔사가 존재하는 샘플의 경우 준비된 니켈(Ni)-크롬(Cr) 박리제를 이용하여 니켈(Ni)-크롬(Cr)을 에칭한다.

박리강도 테스트는 통상의 UTM(UNIVERSAL TESTING MACHINE, INSTRON사 MODEL 3342)과 T-형 박리강도 측정치구인 Miniature 90 Degree Peel Fixture(INSTRON사)를 이용하여 ITO 코팅층과 구리층 간의 박리강도를 측정함으로써 실시한다.

도 3은 상기 테스트를 통해 ITO 금속 적층판의 에칭성 및 접착특성을 측정한 결과를 나타낸다. 도 3의 테이블을 참조하면, 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금에 있어서 크롬(Cr)의 함량비(wt%)가 20% 이상으로 과도하게 높거나, 타이코팅층의 두께가 200Å 이상으로 과도하게 두꺼울 경우 니켈(Ni)-크롬(Cr) 잔사가 발생함을 확인할 수 있다. 따라서, 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금으로 이루어진 타이코팅층에 있어서 크롬(Cr)의 함량비(wt%)는 5% 이상, 20% 미만의 범위를 가지며, 타이코팅층의 두께는 30Å 이상, 200Å 미만의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 갖는 ITO 금속 적층판은 ITO 코팅층(101) 위에 타이코팅층(102)이 형성되고, 타이코팅층(102) 위에 금속 시드층(103)과 전도층(104)이 형성되므로 전도층(104), 금속 시드층(103) 및 타이코팅층(102)을 에칭하는 공정만으로 간편히 ITO 코팅층(101) 상에 금속전극 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 타이코팅층(102)에 의해 ITO 코팅층(101)에 대하여 금속 시드층(103) 및 전도층(104)에 예컨대, 0.03kgf/㎝ 이상의 높은 박리강도가 부여될 수 있다.

본 발명에 따른 ITO 금속 적층판의 제조방법은, ITO 코팅층(101)이 형성된 베이스 필름을 준비하는 공정과, ITO 코팅층(101) 위에 타이코팅층(102)을 형성하는 공정과, 타이코팅층(102) 위에 금속 시드층(103)을 형성한 후 상기 금속 시드층(103) 위에 구리 또는 구리합금으로 이루어진 전도층(104)을 도금하는 공정을 포함한다. 이러한 공정들은 롤투롤 제법에 의해 연속적으로 진행될 수 있다.

베이스 필름 준비 공정에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이나 폴리카보네이트(PC) 필름과 같은 고분자 투명필름을 준비하여 그 표면을 플라즈마 처리한 후 ITO 코팅층을 형성하고, 표면 활성화를 위해 ITO 코팅층(101)의 표면을 플라즈마 처리하는 것이 바람직하다. 이때, 플라즈마 표면처리는 아르곤이나 산소, 질소 등의 가스를 혼합 또는 단독으로 사용하는 플라즈마 처리공정에 의해 수행될 수 있다.

타이코팅층(102)이나 금속 시드층(103)은 스퍼터링 또는 진공증착을 실시하여 형성하며, 전도층(104)은 전해 도금 또는 무전해 도금을 실시하여 형성한다.

상기와 같은 과정을 통해 ITO 금속 적층판을 제작한 후에는 정해진 배선패턴에 따라 전도층(104), 금속 시드층(103) 및 타이코팅층(102)을 에칭하는 공정을 진행하여 전극을 형성하면 된다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래기술에 따른 ITO 금속 적층판의 구성를 도시한 단면도이다.

도 3은 도 2에서 타이코팅층의 합금비율 및 두께에 따른 에칭성과 접착특성을 측정한 결과를 보여주는 테이블이다.

<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>

100: 베이스 필름 101: ITO 코팅층

102: 타이코팅층 103: 금속 시드층

104: 전도층

Claims

베이스 필름;

상기 베이스 필름 위에 형성된 ITO 코팅층;

상기 ITO 코팅층 위에 형성된 타이코팅층; 및

상기 타이코팅층 위에 형성된 금속층;을 포함하는 ITO 금속 적층판.
제1항에 있어서, 상기 금속층은,

상기 타이코팅층 위에 적층된 금속 시드층; 및

상기 금속 시드층 위에 도금된 전도층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 ITO 금속 적층판.
제2항에 있어서,

상기 금속 시드층 및 전도층은 구리 또는 구리합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 ITO 금속 적층판.
제1항에 있어서,

상기 베이스 필름은 고분자 투명필름인 것을 특징으로 하는 ITO 금속 적층판.
제1항에 있어서,

상기 타이코팅층은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 티타늄(Ti) 중 선택된 어느 하나, 또는 둘 이상의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 ITO 금속 적층판.
제1항에 있어서,

상기 타이코팅층은 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금으로 이루어지고,

상기 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금에 있어서 크롬(Cr)의 함량비(wt%)가 5% 이상, 20% 미만인 것을 특징으로 하는 ITO 금속 적층판.
제1항에 있어서,

상기 타이코팅층의 두께는 30Å 이상, 200Å 미만인 것을 특징으로 하는 ITO 금속 적층판.
(a) ITO 코팅층이 형성된 베이스 필름을 준비하는 단계;

(b) 상기 ITO 코팅층 위에 타이코팅층을 형성하는 단계;

(c) 상기 타이코팅층 위에 금속 시드층을 형성하고, 상기 금속 시드층 위에 전도층을 도금하는 단계; 및

(d) 배선패턴에 따라 상기 전도층, 금속 시드층 및 타이코팅층을 에칭하는 단계;를 포함하는 ITO 금속 적층판의 전극 형성방법.
제8항에 있어서, 상기 단계 (a)에서,

베이스 필름의 표면을 플라즈마 처리하는 단계;

상기 플라즈마 처리된 표면에 ITO를 코팅하여 ITO 코팅층을 형성하는 단계; 및

상기 ITO 코팅층의 표면을 플라즈마 처리하는 단계;를 수행하는 것을 특징으로 하는 ITO 금속 적층판의 전극 형성방법.
제8항에 있어서, 상기 단계 (c)에서,

구리 또는 구리합금을 스퍼터링이나 진공증착하여 상기 금속 시드층을 형성하고, 구리 또는 구리합금을 전해 도금이나 무전해 도금하여 상기 전도층을 형성하는 것을 특징으로 하는 ITO 금속 적층판의 전극 형성방법.