KR20130044847A - 인쇄용 페이스트 조성물 및 터치패널 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 인쇄용 페이스트 조성물은 도전성 분말; 바인더; 분산제 및 용제를 포함하고, 상기 분산제는 폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO) 블록 공중합체 또는 폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)블록 공중합체를 포함한다.

Description

인쇄용 페이스트 조성물 및 터치패널{PASTE COMPOSITION FOR PRINTING AND TOUCH PANEL}
본 기재는 인쇄용 페이스트 조성물 및 이를 이용하여 형성된 배선 전극을 포함하는 터치 패널에 관한 것이다.
근래, 핸드폰(mobile phone), PDA, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자 기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field EmissionDisplay), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있으며, 현재 그 실용화가 이루어지고 있다.
이러한 다양한 디바이스 내부의 금속배선 패턴이나 LCD의 칼라필터 패턴을 형성하는 방법으로는 스크린 인쇄나 포토리소그라피 등의 다양한 패턴 형성 방법을 이용하여 구현되고 있다. 그러나 스크린 인쇄는 그 패턴 형성의 정밀도가 떨어지는 단점이 있으며, 포토리소그라피 공정을 이용한 방법은 포토레지스트의 적층 및 노광, 현상공정을 수행하여야 하는 공정의 복잡성을 수반하며, 아울러 미세 패턴의 형성에는 한계가 드러나고 있다.
즉, 종래의 터치 패널의 배선 전극 형성 방법으로는 포토리소그래피(photolithography)법에 의하는 것이 일반적이었다. 포토리소그래피법은 포토레지스트(photoresist)의 도포, 마스크 정렬, 노광, 현상 및 스트립을 포함하는 일련의 사진 공정으로서, 공정 소요시간이 길고 포토레지스트와 포토레지스트 패턴을 제거하기 위한 스트립 용액의 낭비가 크며, 노광 장비 등의 고가 장비가 필요하다는 문제점이 있었다.
특히, 포토리소그래피법은 기판의 크기가 대형화되고, 패턴 사이즈가 작아짐에 따라 노광 장비의 가격이 상승되며, 또한, 피치의 정밀도와 전극 폭의 제어에 불리하다는 단점이 있었다.
이에 따라, 포토리소그래피법을 대체하여 인쇄용 블랭킷을 이용한 그라비아 오프셋 인쇄법이 개발되었다. 그라비아 오프셋 인쇄법은 얇은 선 패턴의 형상이 가능하므로 포토리소그래피의 대체법으로 주목받고 있다.
그라비아 오프셋 인쇄법은 음각 및/또는 양각을 이용하고 잉크의 전이특성을 이용하여 평판표시장치의 전극 형성에 사용되고 있는 인쇄방법이다. 일반적으로, 오프셋 인쇄법은 오프(off) 공정과 세트(set) 공정의 2 공정으로 나누어진다. 오프 공정 이전에 미세한 선폭과 깊이로 패턴이 형성된 인쇄롤 상에 페이스트 조성물을 충진한 후 상기 인쇄롤 상에 오버플로우된 조성물을 긁어내는 닥터링(doctoring) 공정을 실시한다. 이후 오프 공정에서, 불랭킷롤과 조성물이 채워진 인쇄롤을 연속하여 압착하면서 회전시켜 인쇄롤 홈에 채워진 조성물을 표면이 실리콘 고무로 된 블랭킷롤 표면에 전사시킨다. 그리고, 세트 공정에서 표면이 실리콘 고무로 된 블랭킷과 유리기판을 압착하면서 회전시켜 실리콘 블랭킷 표면상에 전사된 조성물을 유리기판 위로 다시 전사시킨다.
상기 오프셋 인쇄법을 사용하여 미세패턴을 인쇄하기 위해서는 그라비아 패턴에 페이스트가 잘 채워져야 하고, 블랭킷과 매칭성이 좋아 깔끔하게 페이스트가 전이되어야 한다.
특히, 50㎛ 이하의 미세패턴을 인쇄하기 위해서는 5㎛ 이하의 금속 나노 입자로 이루어져야 하고, 분산 상태가 매우 좋아야한다. 그러나, 종래 사용되는 아크릴 계열의 분산제들은 에테르계 용제와의 용해성이 떨어지고 밀착력 등의 문제가 발생할 수 있다.
이러한 상기 문제점을 해결하기 위해 입자분산성을 향상시켜 잉킹(inking)을 용이하게 할 수 있는 인쇄용 페이스트 조성물이 요구되고 있다.
실시예는 인쇄용 페이스트 조성물에 있어, 폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO) 블록 공중합체 또는 폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)블록 공중합체를 포함하는 분산제를 첨가하여 입자 분산성을 향상시킬 수 있는 인쇄용 페이스트 조성물 및 이를 이용하여 형성된 배선 전극을 포함하는 터치패널을 제공하는 데 있다.
실시예에 따른 인쇄용 페이스트 조성물은 도전성 분말; 바인더; 분산제 및 용제를 포함하고, 상기 분산제는 폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO) 블록 공중합체 또는 폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)블록 공중합체를 포함한다.
실시예에 따른 인쇄용 페이스트 조성물은 분산제로서 폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO) 블록 공중합체 또는 폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)블록 공중합체를 포함한다.
이에 따라, 실시예에 따른 인쇄용 페이스트 조성물은 에테르계 용제내 분산되어 있는 기능성 입자의 분산 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 실시예에 따른 인쇄용 페이스트 조성물은 종래의 아크릴계 분산제와 다르게 은 분말과 산화 반응을 하지 않아 금속 도전성 분말의 산화를 방지할 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 인쇄용 페이스트 조성물을 사용하여 입자분산성을 향상시켜 잉킹을 용이하게 할 수 있으며, 이를 사용하여 미세 배선 전극을 깨끗하게 패터닝할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 실시예에 따른 인쇄용 페이스트 조성물이 사용되는 인쇄장치를 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)블록 공중합체의 체인(chain) 모식도를 도시한 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 인쇄용 페이스트 조성물에서 입자의 분산을 도시한 도면이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 본 발명에 따른 인쇄용 페이스트 조성물 및 상기 인쇄용 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 배선 전극을 상세하게 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 인쇄용 페이스트 조성물이 사용되는 인쇄 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 인쇄 장치는 그라비아 롤(10), 닥터 블레이드(20), 블랭킷 롤(30) 및 제어부(40)를 포함한다.
상기 그라비아 롤(10)은 소정 깊이를 가지는 패턴 홈(12)을 포함한다, 상기 그라비아 롤(10)은 일례로 원기둥 형상을 가져 회전 가능하게 설치될 수 있다. 상기 그라비아 롤(10)은 반복적인 인쇄 공정에서 손상되지 않으면서 패턴 홈(12) 내에 충진되는 페이스트(11)를 보존할 수 있는 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 일례로 상기 그라비아 롤(10)은 금속으로 형성될 수 있다.
상기 닥터 블레이드(20)는 상기 그라비아 롤(10)에 접한 상태로 위치하여 페이스트(11)를 패턴 홈(12)에 충진한다.
상기 닥터 블레이드(20)는 도면에 도시하지 않았지만 닥터부 및 고정부를 포함할 수 있다. 이외에, 상기 닥터 블레이드(20)는 필요에 따라 다른 부품들을 더 포함할 수 있다.
상기 블랭킷 롤(30)은 베이스 롤(32) 및 블랭킷(34)을 포함할 수 있다.
상기 베이스 롤(32)은 일례로 원기둥 형상을 가져 회전 가능하게 설치될 수 있다. 상기 베이스 롤(32)은 스테인레스를 포함할 수 있다.
상기 블랭킷(34)은 상기 베이스 롤(32)의 외주면에 감겨질 수 있다. 상기 블랭킷(34)은 고무 등으로 구성될 수 있으며, 상기 베이스 롤(32)의 회전에 따라 기판(S)에 소정의 패턴을 제공한다.
실시예에 따른 인쇄용 페이스트 조성물은 상기 패턴 홈(12) 내에 충진될 수 있다.
실시예에 따른 인쇄용 페이스트 조성물은, 도전성 분말; 바인더; 분산제 및 용제를 포함하고, 상기 분산제는 폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO) 블록 공중합체 또는 폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)블록 공중합체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 인쇄용 페이스트 조성물은 경화제를 더 포함할 수 있다.
상기 도전성 분말은 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 흑연(graphite) 및 탄소나노튜브(CNT)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 바람직하게는 상기 도전성 물질은 은(Ag) 분말을 포함할 수 있다.
상기 도전성 분말은 상기 인쇄용 페이스트 조성물 전체에 대해 50 중량% 내지 90 중량% 만큼 포함될 수 있다. 상기 도전성 물질의 함량이 50 중량% 미만이면 전극의 도전성을 충분히 확보하기 어렵고, 90 중량%를 초과하면 오프셋 인쇄시 전사가 잘되지 않고 전극의 두께가 너무 두꺼워질 수 있다.
상기 분산제는 폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO) 블록 공중합체 또는 폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)블록 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO) 블록 공중합체 또는 폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)블록 공중합체는 상기 인쇄용 페이스트 조성물 전체에 대해 0.001 중량% 내지 2 중량% 만큼 포함될 수 있다. 바람직하게는 상기 인쇄용 페이스트 조성물 전체에 대해 0.001 중량% 내지 2 중량% 만큼 포함될 수 있다.
상기 분산제가 2 중량% 이상 첨가되도 입자분산성의 효과가 떨어질 수 있으며, 상기 분산제가 0.001 중량 % 미만으로 첨가되면 입자 분산성의 효과가 미미해져 금속 나노 입자의 분산성이 저하될 수 있다.
상기 폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO) 블록 공중합체 또는 폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)블록 공중합체는 상기 인쇄용 페이스트 조성물에 사용되는 에테르계의 용제와 높은 용해성을 가지게 된다. 또한, 상기 금속 도전성 분말과 반응성이 낮아 상기 도전성 분말의 산화를 방지할 수 있다.
종래에는 상기 분산제로서 아크릴 계열 또는 카르복실관능기를 가지는 분산제를 사용하였다. 그러나 상기 아크릴 계열 또는 카르복실관능기를 가지는 분산제는 에테르계의 용제와 용해성이 떨어지고 밀착력 등에 있어 문제점이 있었다. 또한 상기 아크릴 계열의 분산제는 금속 도전성 분말과 반응성이 높아 상기 금속 도전성 분망의 산화를 일으키는 문제점이 있었다.
반면에, 실시예에 따른 상기 폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO) 블록 공중합체 또는 폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)블록 공중합체를 포함하는 분산제는 상기 에테르계 용제와 용해성(solubility)이 높고 에테르계 용제 내에 분산되어 있는 기능성 입자의 분산 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 분산제는 도전성 분말과의 반응성도 낮아 상기 도전성 분말의 산화를 방지할 수 있다.
상기 용제는 바인더를 녹일 수 있는 유기 용매를 사용할 수 있다. 상기 용매는 상기 인쇄용 페이스트 조성물 전체에 대해 5 중량% 내지 15 중량% 만큼 포함될 수 있다.
상기 용제는 알코올류(alcohols), 글리콜류(glycols), 폴리올류(polyols), 에테르류(ethers), 글리콜 에테르류(glycol ethers), 글리콜 에테르 에스테르류(glycol ether esters) 및 에스테르류로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 바인더는 도전성 분말과 기판 사이에 접착력을 부여하는 역할을 할 수 있다. 상기 바인더는 상기 인쇄용 페이스트 조성물 전체에 대해 3 중량% 내지 10 중량% 만큼 포함될 수 있다.
상기 바인더는 에폭시계(epoxy), 에스테르계(ester), 아크릴계(acryl) 및 비닐류(vinyl)로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2의 (a)는 실시예에 따른 인쇄용 페이스트 조성물에 포함되는 분산제 중 폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)블록 공중합체의 구조식을 도시한 도면이고, 도 2의 (b)는 상기 폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)블록 공중합체의 체인(chaim) 모식도를 도시한 도면이며, 도 3은 인쇄용 페이스트 조성물 내에서 상기 분산제가 도전성 분말에 밀착하여 분산시키는 것을 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 인쇄용 페이스트 조성물은 상기 분산제(20)가 용매 내에서 용해되어 도전성 분말(10) 주위에 밀착됨으로써, 도전성 분말의 입자 분산성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 도전성 분말(10)의 분산성이 향상되고 상기 도전성 분말(10)은 상기 바인더(30)에 의해 기판에 접착될 수 있다.
상기 인쇄용 페이스트 조성물을 사용하여 형성된 배선 전극을 사용한 터치 패널은 종래의 포토리지스트 기술을 대체함으로써, 에칭액 사용을 줄일 수 있게 되어 환경오염을 줄일 수 있고, 공정단계의 감소 및 원료 절감의 효과를 가져올 수 있다.
또한, 도전성 분말의 입자 분산성이 향상되어 페이스트 조성물의 잉킹(inking)이 용이해지므로 미세 배선 전극을 더욱 깨끗하게 패터닝할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 분산제와 도전성 분말의 반응을 감소함으로써, 상기 금속 도전성 분말의 산화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 도전성 분말; 바인더; 분산제 및 용제를 포함하고,
    상기 분산제는 폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO) 블록 공중합체 또는 폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)블록 공중합체를 포함하는 인쇄용 페이스트 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도전성 분말은 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 흑연(graphite) 및 탄소나노튜브(CNT)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 또는 이들의 합금을 포함하는 인쇄용 페이스트 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분산제는 상기 인쇄용 페이스트 조성물 전체에 대해 0.001 중량% 내지 2 중량% 만큼 포함되는 인쇄용 페이스트 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 분산제는 상기 인쇄용 페이스트 조성물 전체에 대해 0.001 중량% 내지 0.5 중량% 만큼 포함되는 인쇄용 페이스트 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 도전성 분말은 상기 인쇄용 페이스트 조성물 전체에 대해 50 중량% 내지 90 중량% 만큼 포함되고,
    상기 용제는 상기 인쇄용 페이스트 조성물 전체에 대해 5 중량% 내지 15 중량% 만큼 포함되며,
    상기 바인더는 상기 인쇄용 페이스트 조성물 전체에 대해 3 중량% 내지 10 중량% 만큼 포함되는 인쇄용 페이스트 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 인쇄용 페이스트 조성물은 경화제를 더 포함하는 인쇄용 페이스트 조성물.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 의한 인쇄용 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 배선 전극을 포함하는 터치 패널.
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