KR20140099396A

KR20140099396A - 디스플레이 전극용 전극 패턴 형성방법 및 이에 의해 형성된 전극 패턴을 구비하는 디스플레이 전극

Info

Publication number: KR20140099396A
Application number: KR1020130011952A
Authority: KR
Inventors: 유정상; 권오정
Original assignee: 주식회사 아모그린텍
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2014-08-12
Also published as: KR102075636B1

Abstract

본 발명은 디스플레이 전극용 전극 패턴 형성방법 및 이에 의해 형성된 전극 패턴을 구비하는 디스플레이 전극에 관한 것으로, 유리기판(11)에 감광성 필름(13)을 적층하는 단계(S1)와, 상기 감광성 필름(13)에 노광 공정을 수행하는 단계(S2)와, 상기 노광 공정 수행 후, 현상 공정을 수행하여 상기 유리기판(11)에 감광성 필름 패턴(21)을 형성하는 단계(S3)와, 상기 감광성 필름 패턴(21) 사이에 도전성 페이스트(23)를 채우는 단계(S4)와, 소결하는 단계(S5)를 포함한다.
본 발명은 치수 안정성이 우수하면서도 전기 저항값이 낮고 전극 패턴의 미세화가 가능한 이점이 있다.

Description

디스플레이 전극용 전극 패턴 형성방법 및 이에 의해 형성된 전극 패턴을 구비하는 디스플레이 전극{Circuit pattern making method for display electrode, and display electrode having circuit pattern made by the method}

본 발명은 디스플레이 전극용 전극 패턴 형성방법 및 이에 의해 형성된 전극 패턴을 구비하는 디스플레이 전극에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세패턴 형성이 가능하고 공정이 간단한 디스플레이 전극용 전극 패턴 형성방법 및 이에 의해 형성된 전극 패턴을 구비하는 디스플레이 전극에 관한 것이다.

투명전극은 통상 80% 정도의 광투과도 및 면저항 500Ω/sqm 이하의 전기전도도를 가지는 전자부품으로 LCD 전면 전극, OLED 전극 등의 디스플레이, 터치스크린, 태양전지, 광전자 소자 등 전자분야에 광범위하게 사용된다.

투명전극에 가장 많이 사용되는 것은 산화인듐주석(ITO, Indium Tin Oxide) 필름이다.

산화인듐주석 필름은 투과율이 좋아서 빛을 잘 투과시키는 동시에 전기전도성이 우수하고 에칭이 잘된다. 따라서, 투명한 글라스나 플라스틱 기판 위에 산화인듐주석을 박막형태로 증착시키고 에칭 공정을 통해 전극 패턴을 형성한다. 그러나, 산화인듐주석 필름은 휨에 약하여 유연성에 한계가 있고 인듐 자체가 희소금속으로 자원 고갈의 우려가 있다.

또한, 투명전극은 미세패턴의 구현이 중요한데, 산화인듐주석의 에칭 공정을 통해 투명한 글라스나 플라스틱 기판 위에 전극 패턴을 형성하는 것은 미세패턴 구현에 한계가 있다.

본 발명과 관련된 선행기술로는 국내등록특허 제1996-0012270호(1996.09.18) "투명 도전기판 제조방법"이 있다.

본 발명의 목적은 미세패턴 형성이 가능하고 공정이 간단하며 패턴의 정밀도가 우수한 디스플레이 전극용 전극 패턴 형성방법 및 이에 의해 형성된 전극 패턴을 구비하는 디스플레이 전극을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 유리기판에 감광성 필름을 적층하는 단계와, 상기 감광성 필름에 노광 공정을 수행하는 단계와, 상기 노광 공정 수행 후, 현상 공정을 수행하여 상기 유리기판에 감광성 필름 패턴을 형성하는 단계와, 상기 감광성 필름 패턴 사이에 도전성 페이스트를 채우는 단계와, 도전성 페이스트를 소결하는 단계를 포함한다.

상기 도전성 페이스트를 채우는 단계 후, 상기 감광성 필름 패턴을 박리하여 상기 유리기판에 도전성 페이스트로 이루어진 전극 패턴을 형성하는 단계를 더 수행한다.

상기 소결은 700~800℃에서 수행한다.

상기 전극 패턴의 선폭은 3~5㎛이다.

상기 유리기판은 일반 유리, 칼륨 유리, 글래스 파이버가 포함된 고강도 유리 중 선택된 1종이 사용된다.

상기 도전성 페이스트는 은 분말과 바이더를 포함하는 실버 페이스트이다.

유리기판에 실버 페이스트가 소결된 전극패턴이 형성된다.

본 발명은 유리기판에 감광성 필름 패턴을 형성하고 감광성 필름 패턴 사이에 도전성 페이스트를 채운 후, 고온 소결하여 디스플레이 전극용 전극 패턴을 형성하므로 전사 공정이 생략되어 공정이 간단하고 제조비용을 크게 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 고온 소결하여 전기 저항값을 낮춘 전극 패턴을 형성하므로 고가의 나노 페이스트를 이용하거나 도금 공정을 추가로 하지 않아도 되어 부수적인 제조비용의 절감 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전극 패턴의 형성을 위한 베이스 기판으로 유리기판을 사용하므로 고온 소결하더라도 치수 안정성이 우수한 효과가 있다.

따라서, 본 발명은 간단한 공정으로 치수 안정성이 우수하고 전기 저항값이 낮으며 전극 패턴의 미세화가 가능한 전극 패턴을 구비하는 디스플레이 전극을 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 디스플레이 전극용 전극 패턴 형성방법을 보인 과정도.
도 2는 본 발명에 의한 디스플레이 전극용 전극 패턴 형성방법을 보인 구성도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 디스플레이 전극용 전극 패턴 형성방법은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 유리기판(11)에 감광성 필름(13)을 적층하는 단계(S1)와, 감광성 필름(13)에 노광 공정을 수행하는 단계(S2)와, 노광 공정 수행 후 현상 공정을 수행하여 유리기판(11)에 감광성 필름 패턴(21)을 형성하는 단계(S3)와, 감광성 필름 패턴(21) 사이에 도전성 페이스트(23)를 채우는 단계(S4)와, 도전성 페이스트를 소결하는 단계(S5)를 포함한다.

유리기판(11)에 감광성 필름(13)을 적층하는 단계는 롤 투 롤(roll to roll)을 이용한 라미네이션 공정을 이용할 수 있다.

유리기판(11)과 감광성 필름(13)의 사이에 점착 필름(15)을 삽입하고 가열 가압 롤로 점착 필름(15)을 녹여 유리기판(11)에 감광성 필름(13)을 적층하거나, 유리기판(11)에 점착제를 도포하고 건조시킨 후 점착상태에서 가압 롤로 감광성 필름(13)을 유리기판(11)에 적층할 수 있다.

또는, 유리기판(11)에 점착제를 도포하고 건조시킨 후, 유리기판(11)을 감광성 필름(13)과 밀착시키면서 가열 가압 롤 사이를 통과시켜 유리기판(11)에 감광성 필름(13)을 적층할 수 있다.

감광성 필름(13)은 미세패턴을 구현하기 위해 사용한다. 감광성 필름(13)을 사용하는 경우, 감광물질을 유리기판에 도포하는 경우에 비해 미세패턴 구현이 용이하다.

노광 공정은 필요한 전극이 될 부분의 패턴 이미지를 재현하기 위한 것이다. 감광성 필름(13)의 상부에 전극 패턴 형성을 위한 마스크(17)를 배치하고, 노광기를 이용하여 자외선(19)을 조사하면 자외선을 받은 부분에 경화반응이 일어난다. 노광은 케미컬 램프, 메탈 할로겐 등의 광원이 사용될 수 있다.

노광 공정 수행 후, 현상 공정을 수행하여 유리기판(11)에 감광성 필름 패턴(21)을 형성하는 단계는, 감광성 필름(13)의 경화되지 않은 부분을 현상액으로 용해, 제거시키고 감광성 필름(13)의 경화된 부분을 남게 하여 유리기판(11)에 감광성 필름 패턴(21)을 형성하는 것이다.

노광 공정 후, 현상 공정을 수행하면 감광성 필름(13)의 경화되지 않은 부분이 현상액에 의해 용해 제거된다. 감광성 필름(13)의 경화되지 않은 부분이 현상액에 의해 용해 제거되면 유리기판(11)에 경화부인 감광성 필름 패턴(21)이 형성된다.

현상액은 염화구리(CuCl₂)가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 현상액은 염화구리 2% 수용액이 사용될 수 있다. 현상 후에는 현상액 제거를 위한 수세 과정이 수행된다.

수세는 30℃ 이하의 물을 사용한다. 물의 온도가 30℃를 초과하면 감광성 필름 패턴(21)의 박리 원인이 된다. 수세 과정 후에는 건조 과정이 수행될 수 있다.

유리기판(11)의 감광성 필름 패턴(21) 사이에 도전성 페이스트(23)를 채우는 단계(S4)는 스크린 인쇄를 포함한 다양한 방법이 채용될 수 있다.

스크린 인쇄는 미세패턴 형성이 용이하고 경화속도가 빠르며 접착성 및 굴곡성이 우수하다. 또한, 스크린 인쇄 방식은 대면적 인쇄가 가능하고 공정이 간단하다.

도전성 페이스트(23)는 은 분말과 바인더를 포함하는 실버 페이스트이다.

은(Ag)은 모든 금속 중에서 전기 전도도가 가장 높고 열전도도가 가장 높으며 다른 금속과의 접촉 저항도 가장 작다. 또한, 은은 연성과 전성이 좋아 가는 미세패턴 형성이 용이하다.

은 분말을 포함하는 도전성 페이스트(23)는 소결온도를 높이면 높일수록 은 분말끼리 서로 붙어 밀도가 높아지므로 전기 저항값이 낮아진다. 디스플레이 전극은 전도성 확보가 중요하며 전도성 확보를 위해 전기 저항값이 낮아야 한다.

바인더는 도전성 페이스트의 소결 후 형성되는 전극 패턴(25)과 유리기판(11)과의 접착력을 향상시킨다. 바인더는 폴리에스테르 수지가 사용될 수 있다. 도전성 페이스트는 은 분말과 바인더 외에도 은 분말의 용매 내 안정성을 위한 분산제를 더 포함할 수 있다.

소결하는 단계(S5)는 전극 패턴(25)을 형성한 유리기판(11)을 오븐에 장입하여 소결하거나 전극 패턴(25)에 레이저 빔을 조사하여 소결할 수 있다.

유리기판(11)은 고온에서 소결하더라도 치수 변형이 발생하지 않는다.

유리기판(11)은 우수한 내열 특성을 나타내어 700℃ 이상의 고온에서 소결하더라도 수축이 발생하지 않아 치수 안정성이 우수하다.

유리기판(11)으로는 글래스 파이버가 포함된 고강도 유리를 사용한다.

일반 유리는 유리전이(Glass Transition)온도가 대략 500℃이고, 칼륨 유리는 대략 650℃, 글래스 파이버가 포함된 고강도 유리는 대략 900℃이다. 유리전이온도가 높을수록 고온 소결시 치수 안정성이 우수하다.

글래스 파이버가 포함된 고강도 유리는 글래스(유리) 성분이 도전성 성분과 반응하여 전극 패턴(25)이 잘 부착된다.

소결하는 단계에서 도전성 페이스트(23)가 유리와 반응하여 도전성 페이스트(23)가 유리기판(11)에 부착된다. 즉, 소결 중에 유리기판(11)의 유리상이 액체화되어 은(Ag)과 접착력을 높인다.

일반 유리나 칼륨 유리의 경우에는 글래스 파이바가 포함되지 않으므로 고온에서 소결하여도 전극 패턴(25)이 유리기판(11)에 잘 부착되지 않는다.

소결은 700~800℃의 온도에서 수행한다.

700~800℃의 온도에서 소결은 유리기판(11)에 형성한 전극 패턴(25)의 저항을 낮춘다. 700℃ 미만의 소결은 전극 패턴(25)의 저항을 낮추는 효과가 미비하고, 800℃ 초과의 소결은 은(Ag)의 융점이 962℃ 정도이므로 전극 패턴(25)이 녹는 문제가 발생할 수 있다.

소결시간은 30분 정도인 것이 바람직하다.

도전성 페이스트(23)는 소결온도 및 소결시간에 비례하여 전기 저항값이 감소하므로 전극 패턴(25)의 전기 저항값을 낮추려면 도전성 페이스트의 소결온도, 소결시간이 긴 것이 좋다. 그러나, 본 실시예의 경우 소결온도가 700~800℃로 높으므로 소결시간이 30분을 초과하여 길 필요는 없다.

감광성 필름 패턴(21) 사이에 도전성 페이스트(23)를 채우는 단계 후, 700~800℃에서 소결하면 감광성 필름 패턴(21)은 고온에 의해 타 제거되고 유리기판(11)에 도전성 페이스트(23)가 소결된 전극 패턴(25)만 남게 된다.

상술한 방법에 의해 유리기판(11)에 형성된 전극 패턴은 글래스 파이프가 포함된 고강도 유리인 유리기판(11)과의 접착력이 우수하고 전기 저항값도 30Ω이하로 낮다.

다른 실시예로, 감광성 필름 패턴(21) 사이에 도전성 페이스트(23)를 채우는 단계 후, 감광성 필름 패턴(21)을 박리하여 유리기판(11)에 도전성 페이스트(23)로 이루어진 전극 패턴(25)을 형성하는 단계(S6)를 더 수행할 수 있다.

이 경우, 감광성 필름 패턴(21)을 박리하여 유리기판(11)에 도전성 페이스트(23)로 이루어진 전극 패턴(25)을 형성한 후(S6), 소결을 수행한다(S7).

감광성 필름 패턴(21)의 박리는 에칭하여 수행할 수 있다.

애칭액은 염화제이철(FeCl₂), 염화구리(CuCl₂) 등이 사용될 수 있다. 염화제이철(FeCl₂), 염화구리(CuCl₂) 등은 에칭이 빠르고 에칭 후 잔사가 남지 않는다.

애칭액의 온도는 40~50℃가 바람직하다. 유리기판(11)에서 감광성 필름 패턴(21)이 사라지면 에칭을 종료한다. 에칭이 종료되면 유리기판(11)에 전극 패턴(25)만 남게 된다. 에칭 종료 후에는 세정 및 건조를 수행하고 소결할 수 있다.

그러면, 유리기판에 실버 페이스트가 소결된 전극패턴이 형성된다.

전극 패턴의 선폭은 3~5㎛ 이다.

본 실시예는 유리기판(11)에 감광성 필름 패턴(21)을 형성하고 감광성 필름 패턴(21) 사이를 도전성 페이스트(23)가 채우는 형식이므로 전극 패턴의 선폭이 3~5㎛로 미세패턴 형성이 가능하고 전극 패턴(25)의 형상 정밀도가 우수하다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 작용을 설명한다.

도 1의 (S1)에 도시된 바와 같이, 유리기판(11)을 준비하고, 유리기판(11)에 감광성 필름(13)을 부착한다. 다음으로, 도 1의 (S2)에 도시된 바와 같이, 감광성 필름(13)의 상부에 마스크(17)로 올리고 노광 공정을 수행한다.

노광 공정 후 현상 공정을 수행하여, 도 1의 (S3)에 도시된 바와 같이, 유리기판(11)에 감광성 필름 패턴(21)을 형성한다.

다음으로, 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이, 스크린 인쇄하여 감광성 필름 패턴(21) 사이를 실버 페이스트로 채운다.

이 후, 도 1의 (S6)에 도시된 바와 같이, 실버 페이스트를 건조하고 감광성 필름 패턴을 박리한 후 소결할 수도 있고, 도 1의 (S5)에 도시된 바와 같이 바로 소결할 수도 있다.

소결은 700~800℃로 가열된 오븐에 유리기판(11)을 장입하여 수행한다.

소결 과정에서 유리기판(11)의 유리상과 도전성 페이스트(23)의 은 성분이 반응하여 전극 패턴(25)이 유리기판(11)에 강하게 부착된다. 소결 후 유리기판(11)에 형성된 전극 패턴(25)은 칼로 긁어도 떨어지지 않을 만큼 유리기판(11)과의 부착력이 강하다.

또한, 소결시 감광성 필름 패턴(21)이 타 제거되므로 전극 패턴(25)의 형상 정밀도가 우수하다.

또한, 높은 소결 온도로 인해 전극 패턴(25)의 전기 저항값이 크게 낮아지므로 고가의 나노 페이스트를 사용하거나 도금 공정을 추가로 하지 않고도 전기 전도도가 우수한 전극 패턴의 형성이 가능하고 따라서 부수적인 제조비용 절감 효과가 크다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

11:유리기판 13:감광성 필름
15:점착 필름 17:마스크
19:자외선 21:감광성 필름 패턴
23:도전성 페이스트 25:전극 패턴

Claims

유리기판에 감광성 필름을 적층하는 단계;
상기 감광성 필름에 노광 공정을 수행하는 단계;
상기 노광 공정 수행 후, 현상 공정을 수행하여 상기 유리기판에 감광성 필름 패턴을 형성하는 단계;
상기 감광성 필름 패턴 사이에 도전성 페이스트를 채우는 단계;
상기 도전성 페이스트를 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 전극용 전극 패턴 형성방법.
청구항 1에 있어서,
상기 도전성 페이스트를 채우는 단계 후,
상기 감광성 필름 패턴을 박리하여 상기 유리기판에 도전성 페이스트로 이루어진 전극 패턴을 형성하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 전극용 전극 패턴 형성방법.
청구항 1에 있어서,
상기 소결은 700~800℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 전극용 전극 패턴 형성방법.
청구항 1에 있어서,
상기 전극 패턴의 선폭은 3~5㎛인 것을 특징으로 하는 디스플레이 전극용 전극 패턴 형성방법.
청구항 1에 있어서,
상기 유리기판은 글래스 파이버가 포함된 고강도 유리인 것을 특징으로 하는 디스플레이 전극용 전극 패턴 형성방법.
청구항 1에 있어서,
상기 도전성 페이스트는 은 분말과 바인더를 포함하는 실버 페이스트인 것을 특징으로 하는 디스플레이 전극용 전극 패턴 형성방법.
유리기판에 실버 페이스트가 소결된 전극패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 전극.
청구항 7에 있어서,
상기 유리기판은 글래스 파이버가 포함된 고강도 유리인 것을 특징으로 하는 디스플레이 전극.