KR20160002024A - 전도성 필름 - Google Patents

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KR20160002024A
KR20160002024A KR1020140080702A KR20140080702A KR20160002024A KR 20160002024 A KR20160002024 A KR 20160002024A KR 1020140080702 A KR1020140080702 A KR 1020140080702A KR 20140080702 A KR20140080702 A KR 20140080702A KR 20160002024 A KR20160002024 A KR 20160002024A
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conductive
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KR1020140080702A
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배성학
이진용
한상철
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주식회사 엘지화학
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    • H01L31/0224—Electrodes
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Abstract

본 발명은 다수의 교차부를 포함하는 다수의 홈부; 및 상기 홈부로 둘러싸인 개구부를 포함하고, 상기 다수의 홈부는, 적어도 하나 이상의 분리부 및 상기 분리부에 의해 이격 되어 형성된 전도성 패턴을 포함하며, 상기 교차부는, 적어도 하나 이상의 분리부를 포함하는 전도성 필름에 관한 것이다.

Description

전도성 필름{Conductive Film}
본 발명은 전도성 필름에 관한 것이다.
폴리머 필름 또는 유리 기판에 금속 미세 패턴이 형성되어 있는 투명 기판은 유기태양전지, 열선 유리, 터치 패널, 투명 디스플레이 또는 플렉서블 디스플레이 등의 다양한 분야에서 사용되고 있다.
종래에는 전도성 미세 패턴이 형성된 전도성 기판을 형성하기 위해 유리 기판이나 폴리머 기판 상에 홈부를 형성하고, 홈부에 전도성 물질을 충진한 후, 홈부 이외의 부분에 도포된 전도성 물질을 제거하는 방법이 사용되었다. 이때, 상기 전도성 물질로는 전도성 고분자나 전도성 입자를 포함하는 수지, 금속 입자 또는 금속 산화물 입자 등이 주로 사용되고 있다. 전도성 물질로 전도성 고분자 또는 전도성 수지를 사용하는 경우에는 상기 전도성 고분자 또는 수지를 습식 코팅 등의 방법을 통해 홈부에 충진하고, 닥터 블레이드 등을 이용하여 홈부 이외의 부분에 도포된 전도성 물질을 제거함으로써 전도성 필름을 제조할 수 있다. 그러나, 이 경우 도전율이 고체 금속에 비해 현저하게 작다는 문제점이 있다.
또한, 홈부 이외의 부분에 도포된 전도성 물질을 제거하는 과정은, 상대적으로 패턴의 선폭이 넓은 경우에는 큰 문제가 없으나, 선폭 5㎛ 이하의 미세 패턴을 형성하는 경우에는, 홈부 이외의 부분에 형성된 전도성 물질을 제거하는 과정에서, 홈부 벽면에 형성된 전도성 물질이 함께 딸려나가 제거되고, 이에 영향을 받아 홈부 바닥면에 형성된 전도성 물질의 일부도 함께 제거되는 경우가 종종 발생하였고, 이로 인해 미세 패턴에 단락이 발생하여 제품의 품질이 떨어지는 문제점이 있었다.
한편, 전도성 물질로 금속 입자 또는 금속 산화물 입자를 사용하는 경우에는, 홈부에 금속 입자 또는 금속 산화물 등을 충진하고, 열 및/또는 압력을 가하여 압축시킴으로써 전도성 필름을 제조할 수 있으나, 이 경우, 열 및/또는 압력에 의해 패턴 변형이 일어나기 쉬워 정밀도가 떨어지고, 미세 패턴을 형성하는데 한계가 있다는 문제점이 있었다.
또한, 상기 방법 이외에도 기판 상에 전도성 잉크를 미세 패턴으로 인쇄하거나 도금하는 등의 방식을 통해 전도성 미세 패턴이 형성된 전도성 기판을 제조하는 방법이 제안되었으나, 이러한 방법들의 경우, 전도성 패턴 선폭을 줄이는데 한계가 있기 때문에, 5㎛ 이하의 선폭을 갖는 패턴을 형성하는 데는 적합하지 못했다. 한편, 전도성 기판에 형성된 전도성 패턴의 선폭이 5㎛를 초과하면, 전도성 패턴층과 기판의 반사율 차이에 의해 전도성 패턴이 외부에 쉽게 시인되어, 모바일용 터치 패널이나 디스플레이 장치에 적용될 경우 표시 품질이 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 우수한 투명성, 제막성 및 생산성을 갖는 전도성 필름을 제공하고자 한다.
일 측면에서, 본 발명은, 다수의 교차부를 포함하는 다수의 홈부; 및 상기 홈부로 둘러싸인 개구부를 포함하고, 상기 다수의 홈부는, 적어도 하나 이상의 분리부 및 상기 분리부에 의해 이격 되어 형성된 전도성 패턴을 포함하며, 상기 교차부는, 적어도 하나 이상의 분리부를 포함하는 전도성 필름을 제공한다.
이때, 상기 홈부의 최대 깊이는 0.2㎛ 내지 10㎛일 수 있고, 상기 홈부의 최대 폭은 0.1㎛ 내지 20㎛일 수 있다.
또한, 상기 다수의 홈부는 일 방향으로 연장 형성된 제1홈부, 다른 방향으로 연장 형성된 제2홈부, 및 이들이 교차하는 교차부를 포함하는 메쉬 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 제1홈부 및 제2홈부는 동일한 폭으로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 전도성 필름에서 상기 분리부의 밑면적 총합은, 홈부 바닥면 총합의 5% 내지 90%일 수 있고, 상기 분리부의 높이는 상기 홈부 최대 깊이의 0.5배 내지 1배일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전도성 필름에 형성된 전도성 패턴은 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 크롬, 백금, 탄소, 몰리브덴, 마그네슘, 이들의 합금 또는 이들의 산화물, 또는 실리콘 산화물로 형성될 수 있으며, 이때 전도성 패턴의 폭은 0.1㎛ 내지 5㎛일 수 있고, 그 두께는 0.01㎛ 내지 3㎛일 수 있다.
본 발명에 따른 전도성 필름은 홈부 내에 분리부를 포함함으로써, 분리부를 포함하지 않는 경우의 동일 면적과 비교할 때, 전도성 패턴이 증착 되는 면적이 현격히 증가하였다. 특히, 전도성 물질의 두께가 얇게 형성되는 홈부의 벽면 및 분리부의 벽면 등과 같은 수직 방향으로의 면적이 증가하기 때문에, 개구부 및 분리부 상에 형성된 전도성 패턴층을 제거할 때, 홈부 바닥면에 형성된 전도성 패턴층은 미세한 선폭을 갖더라도 거의 영향을 받지 않게 된다. 그 결과, 분리부 및 개구부 상에 존재하는 전도성 패턴층만을 선택적으로 제거하는 선택적 제막성이 획기적으로 향상되어, 전도성 패턴의 단락 발생률이 현저히 감소하므로, 우수한 도전성을 갖는 필름을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전도성 필름은 상기와 같은 방법으로 미세 선폭 형성이 용이하므로, 투명성이 우수한 필름을 얻을 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 전도성 필름은 교차부에도 하나 이상의 분리부를 포함시켜, 홈부 내에서 상기 교차부 이외의 부분에 형성되는 전도성 패턴과 증착 두께를 일정하게 형성시킴으로써, 전도성 패턴층의 휨특성이 변화되거나 패턴에 크랙이 발생하는 것을 현저히 저감시킬 수 있고, 이를 통해 외관 및 전기적 특성이 우수한 전도성 필름을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전도성 필름의 일 구현예를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 A부분을 확대한 확대도이다.
도 3은 도 1의 전도성 필름을 B-B' 선을 따라 절단하였을 때의 수직 단면도이다.
도 4는 도 1의 전도성 필름을 C-C' 선을 따라 절단하였을 때의 수직 단면도이다.
도 5(a) 내지 도 5(c)는 홈부의 수평 단면 형상에 대한 다양한 예를 나타낸 것이다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 홈부의 수직 단면 형상에 대한 다양한 예를 나타낸 것이다.
도 7 내지 도 9은 본 발명에 따른 전도성 필름의 제1홈부 및 제2홈부의 최대 폭이 동일하거나 상이한 경우에 대한 다양한 예를 나타낸 것이다.
도 10은 홈부 내에 형성된 분리부의 수직 단면 형상의 일 예를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이해를 돕기 위하여, 도 1 내지 도 4에 본 발명에 따른 전도성 필름의 일 구현 예를 도시하였다.
보다 구체적으로, 도 1에는 본 발명에 따른 전도성 필름에서 다수의 홈부를 필름의 평면에 대하여 수평한 방향으로 절단한 단면(이하, 수평 단면이라 함)을 나타낸 것이고, 도 2는 수평 단면의 일부를 확대하여 나타낸 것이다. 또한, 도 3 및 도 4는 홈부를 필름의 평면에 대하여 수직한 방향으로 절단한 단면(이하, 수직 단면이라 함)을 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전도성 필름(10)은, 다수의 교차부(103)를 포함하는 다수의 홈부(100); 및 상기 홈부로 둘러싸인 개구부(200)을 포함하고, 상기 다수의 홈부는, 적어도 하나 이상의 분리부(500) 및 상기 분리부(500)에 의해 이격 되어 형성된 전도성 패턴(300)을 포함하며, 상기 교차부(103)는, 적어도 하나 이상의 분리부(500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 다수의 홈부(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 일 방향으로 연장 형성된 제1홈부, 다른 방향으로 연장 형성된 제2홈부, 및 이들이 교차하는 상기 교차부(103)를 포함하는 메쉬 형상으로 형성된 것이 바람직하다.
이때, 메쉬 형상은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1홈부 및 제2홈부가 서로 교차하는 형태로 형성되어 다수의 교차부(103)를 포함하기만 하면 되고 반드시 수직 관계일 필요는 없다. 또한, 상기 메쉬 형상을 구성하는 상기 제1홈부 및 제2홈부의 라인 형태는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 직선 (도 5(a) 참조), 곡선 (도 5(b) 참조), 지그재그선 (도 5(c) 참조) 또는 이들을 조합한 형태일 수 있다.
한편, 본 발명에서 다수의 홈부(100)는, 전도성 패턴을 형성하기 위한 공간으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 2 이상의 벽면(110) 및 바닥면(120)을 갖는 음각 구조로 형성될 수 있다. 도 3에는 상기 홈부(100)의 수직 단면 형상이 사각형인 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 있어서, 상기 홈부(100)의 수직 단면 형상은 그 형태에 제한을 두지 않으며, 예를 들면 사각형, 역사다리꼴 (도 6(a) 참조), 반원형 (도 6(b) 참조), 반타원형 또는 이들이 혼합된 형태일 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 있어서, 상기 홈부(100)의 수직 단면 형상은 특별히 한정되지 않으나, 홈부(100)의 상부 영역의 폭이 하부 영역의 폭보다 작을 경우, 홈부 제작이 까다롭기 때문에, 홈부(100) 상부의 폭이 홈부(100)의 하부의 폭보다 작아지지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 홈부(100)의 최상면의 너비가 홈부(100) 바닥면(120)의 너비와 같거나, 홈부(100) 바닥면(120)의 너비보다 크게 형성되어야 한다.
또한, 상기 홈부(100)의 벽면(110)은 바닥면(120)에 수직하게 형성될 수도 있고, 도 6(a) 및 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 필름의 법선에 대하여 소정의 경사각(θ1, θ2)을 갖도록 형성될 수 있다. 본 명세서에서 상기 필름의 법선은 필름의 최상면과 수직인 직선을 의미한다. 이와 같이 홈부의 벽면의 경사지게 형성되는 경우, 상기 θ1 및 θ2는 예를 들면, 0° 내지 15°, 바람직하게는, 0° 내지 10°, 더 바람직하게는 1° 내지 5°일 수 있다. 상기 θ1 및 θ2가 0° 미만인 경우에는 홈부(100) 하면의 폭이 상면의 폭보다 커지게 되고, 그 결과, 패턴 형성 공정에서 몰드와 투명 기재 사이의 밀착력이 증가하여 형상이 왜곡되거나, 공정 속도가 저하되는 문제가 발생할 수 있으며, 15°를 초과할 경우에는 전도성 패턴층 증착 공정에서 홈부(100) 벽면(110)에 증착되는 양이 많아져 전도성 패턴층의 물리적 제거 시에 홈부(100) 내의 전도성 패턴층(300)이 함께 제거되는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다. 한편, 본 발명에 있어서, 상기 홈부(100)는 각각 2개의 벽면(110)을 가지는데, 상기 양 벽면의 경사 각도(θ1, θ2)는 동일하거나 상이할 수 있다.
한편, 상기 홈부(100)의 최대 깊이(H1)는 0.2㎛ 내지 10㎛, 0.2㎛ 내지 2㎛ 또는 0.5㎛ 내지 1.5㎛일 수 있다. 상기 홈부(100)의 최대 깊이(H1)가 상기 수치 범위를 만족할 경우, 패턴 형성이 용이하고, 분리부(500) 및 개구부(200) 영역의 전도성 패턴층(300)을 제거하는 과정에서 상기 홈부(100) 내의 전도성 패턴층(300)이 함께 제거되는 현상을 방지할 수 있다. 본 명세서에서, 상기 홈부(100)의 최대 깊이(H1)는 상기 홈부(100)의 최저점에서 최고점까지의 거리를 의미한다. (도 6(a) 및 도 6(b) 참조)
나아가, 상기 홈부(100)의 최대 폭(D1)은 예를 들면, 0.1㎛ 내지 20㎛, 0.1㎛ 내지 10㎛, 0.1㎛ 내지 5㎛ 또는 0.1㎛ 내지 2㎛ 일 수 있다. 상기 홈부(100)의 최대 폭(D1)이 0.1㎛ 이상인 경우, 홈부 형성 공정이 용이하여 생산성이 향상되며, 상기 홈부(100)의 최대 폭(D1)이 20㎛ 이하인 경우, 형성된 전도성 패턴층(300)이 시각적으로 인지되지 않으므로 시감 특성이 우수한 전도성 필름을 얻을 수 있다. 본 명세서에서, 상기 홈부(100)의 최대 폭(D1)은 수평 방향으로 측정한 홈부(100)의 폭 중 가장 긴 폭을 의미한다. (도 6(a) 및 도 6(b) 참조)
특히, 본 발명의 전도성 필름에 포함되는 다수의 홈부를 형성하는 제1홈부 및 제2홈부의 최대 폭은, 예를 들면, 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이 동일할 수도 있고, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 상이할 수도 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 다만, 방향과 무관하게 단위 면적당 일정한 전기 전도성을 확보하기 위한 측면에서 제1홈부 및 제2홈부의 최대 폭은 동일한 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명에 따른 전도성 필름(10)은 상기한 바와 같은 다수의 홈부(100)로 둘러싸인 다수의 개구부(200)을 포함한다.
이때, 상기 다수의 개구부(200)는 홈부 이외의 영역, 즉, 전도성 패턴이 형성되지 않는 영역을 의미하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 홈부(100)로 둘러싸인 영역들이다. 본 발명에서, 상기 개구부(200)는 홈부에 비해 상대적으로 볼록한 영역을 형성하면 되고, 그 수직 단면 형상이 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 개구부(200)의 수평 단면 형상은 상기 다수의 홈부를 이루는 제1홈부 및 제2홈부의 라인 형태에 따라 달라질 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 개구부(200)의 수평 단면 형상은 다각형, 원형, 타원형 또는 이들이 혼합된 형태일 수 있다.
한편, 본 발명에서, 상기 다수의 홈부(100)는, 적어도 하나 이상의 분리부(500) 및 상기 분리부(500)에 의해 이격 되어 형성된 전도성 패턴(300)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 상기 분리부(500)는 전도성 패턴 제거 공정에서, 미세 선폭을 갖는 전도성 패턴을 형성하는 경우에도 선택적 제막성을 향상시키기 위한 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 홈부(100)의 내부, 바람직하게는 홈부(100)의 바닥면(120) 상에 적어도 하나 이상 형성된다. 이때, 상기 분리부(500)의 개수는 전도성 패턴(300)의 일부가 이격 되어 형성될 수 있는 정도이면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 다만, 도 4에 나타낸 바와 같이 홈부 내에 형성되는 분리부(500)는 그 개수가 증가할수록 전도성 패턴(300)의 수평 단면이 더 복잡한 그물 형상과 유사하게 되며 이 경우, 전도성 물질이 홈부 바닥면에 비해 상대적으로 얇게 증착 되는 홈부의 벽면(110) 및 분리부의 벽면(510)과 같은 수직 방향으로의 면적이 증가하므로, 전도성 패턴층(300)의 선택적 제막성이 보다 향상된다. 이는, 스크래칭법, 디테칭법 등에 의해 분리부(500) 및 개구부(200) 상의 전도성 패턴층(300)이 제거될 때, 홈부의 바닥면(120)에 형성된 전도성 패턴층에 거의 영향을 미치지 않기 때문이다.
또한, 본 발명에서, 상기 분리부(500)의 형성 면적은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 상기 분리부(500)의 밑면적 총합은 홈부(100)의 바닥 면적 총합의 5% 내지 90%, 20% 내지 80% 또는 25% 내지 60%일 수 있다. 상기 분리부(500)의 밑면적 총합이 홈부(100) 바닥 면적 총합에 대하여 상기 수치범위를 만족하는 경우, 본 발명에 따른 전도성 필름에 대해 충분한 전도성 및 제막성을 동시에 확보할 수 있어 매우 유리하기 때문이다.
한편, 상기 분리부(500)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 홈부(100) 내에 형성되는 전도성 패턴을 이격 되게 형성시킬 수 있는 형상이기만 하면 되고, 그 형상이나 높이가 특별히 한정되는 것은 아니다. 보다 구체적으로 예를 들면, 상기 분리부(500)는 다각 기둥 형상, 반구 형상, 원 기둥 형상, 타원 기둥 형상, 반원 기둥 형상, 다각뿔 형상, 다각뿔대 형상, 또는 이들이 혼합된 형태일 수 있다. 특히, 본 발명의 전도성 필름에서, 분리부(500)는 다각 기둥 형상, 원 기둥 현상, 타원 기둥 형상 또는 반원 기둥 형상인 것이 임프린팅용 몰드 제작의 용이성 측면에서 보다 바람직하다.
또한, 분리부(500)가 상기와 같은 형상으로 홈부 바닥면 상부로 돌출되어 형성되는 경우, 그 높이는 홈부 최대 깊이의 0.5배 내지 1배, 0.7배 내지 1배 또는 0.9배 내지 1배일 수 있다. 특히, 본 발명에서 상기 분리부(500)의 높이는, 도 3에 도시된 바와 같이, 홈부(100)의 최대 깊이와 동일한 것이 선택적 제막성 향상 효과를 충분히 얻을 수 있는 측면에서 보다 바람직하다. 이 경우, 분리부(500)를 포함하는 홈부(100) 형성이 용이하여, 결과적으로 제품의 생산 단가도 낮출 수 있기 때문이다.
다음으로, 본 발명에 따른 전도성 필름(10)에서, 상기 분리부(500) 및 상기 개구부(200)는 예를 들면, 하기 [식 1]의 관계를 만족하는 것일 수 있다. 분리부(500) 및 개구부(200)이 하기 [식 1]을 만족하는 경우, 즉 분리부 1개의 밑면적이 개구부 1개의 최상면 면적 대비 1/106 이상인 경우, 다수의 분리부를 포함하는 홈부 형성을 위한 몰드 제작이 용이하고, 분리부 1개의 밑면적이 개구부 1개의 최상면 면적 대비 1/5 이하인 경우에는 충분한 전도성 확보가 용이한 장점이 있다.
[식 1]
Figure pat00001

한편, 본 발명에 따른 전도성 필름에서, 상기 전도성 패턴(300)은 전기 전도성을 부여하기 위한 것으로, 그 폭은, 예를 들면 0.1㎛ 내지 5㎛, 0.1㎛ 내지 2㎛ 또는 0.2㎛ 내지 1㎛일 수 있다. 전도성 패턴(300)의 폭이 0.1㎛ 이상인 경우 다수의 홈부 형성을 위한 몰드 등의 제작이 용이하고, 전도성 패턴(300)의 폭이 5㎛ 이하인 경우에는 형성된 전도성 패턴(300)이 시각적으로 인지되지 않으므로 시감 특성이 우수한 전도성 필름을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 전도성 패턴의 두께(320)는, 즉 증착 두께는, 예를 들면 0.01㎛ 내지 3㎛, 0.05㎛ 내지 1㎛ 또는 0.1㎛ 내지 0.3㎛ 일 수 있다. 전도성 패턴의 두께(320)가 0.01㎛ 이상인 경우 충분한 전도성을 확보할 수 있으며, 3㎛ 이하인 경우 우수한 제막성을 가지기 때문에 매우 유리하다. 본 발명에서 상기 전도성 패턴의 두께(320)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 수직 단면을 기준으로 측정한 전도성 패턴의 높이를 의미하고, 2층 이상으로 형성되는 경우에는 2층 전체 높이를 의미한다.
나아가, 상기 전도성 패턴(300)을 형성하는 전도성 물질은, 예를 들면, 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 크롬, 백금, 탄소, 몰리브덴, 마그네슘, 이들의 합금 또는 산화물, 또는 실리콘 산화물 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 특히, 본 발명에서 경제성 및 전도성을 고려할 때, 상기 전도성 패턴(300)은 구리 및 알루미늄 등으로 형성되는 것이 바람직하다.
선택적으로, 상기 전도성 패턴(300)은 2층 이상으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 전도성 패턴(300)을 2층 이상으로 형성하는 경우 각 층은 상이한 물질로 형성될 수 있으며, 상기 나열한 전도성 패턴 형성 물질 중 이종의 물질을 선택하여 형성시킬 수 있다.
본 발명에서, 상기 전도성 패턴(300)을 2층 이상으로 형성하는 경우, 사용되는 전도성 물질에 따라, 홈부(100)와 전도성 패턴층(300) 간의 접착력을 향상시키거나, 전도성 필름의 광학 특성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. 예를 들면, 홈부 바닥면 또는 벽면과 구리층 사이에 크롬층 또는 알루미나층을 형성함으로써, 한 층을 접착력 조절층으로 이용하여 바닥면과 전도성 패턴층의 접착력을 향상시킬 수 있고, 홈부 내에 형성된 구리층 상에 크롬층을 형성하거나, 구리층상에 구리 산화물층을 형성함으로써, 한 층을 흡수층으로 이용하여 반사율을 보다 저감시키고, 우수한 반사 방지 효과 및 시감 특성을 확보할 수도 있다.
특히, 본 발명에서 표면 산화 방지 및 외광에 대한 반사율 저감 효과를 고려할 때, 상기 2층 이상의 전도성 패턴(300)을 형성하는 물질의 조합은 구리 및 크롬인 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명에 따른 전도성 필름의 제조방법을 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 전도성 필름의 제조방법은, 분리부를 포함하는 다수의 홈부를 형성하는 단계; 상기 다수의 홈부 및 상기 홈부로 둘러싸인 다수의 개구부 상에 전도성 패턴층을 형성하는 단계; 및 상기 분리부 및 상기 개구부 상에 형성된 전도성 패턴층을 제거하는 단계를 포함한다.
먼저, 상기와 같은 다수의 홈부는, 예를 들면, 일 방향으로 연장 형성된 제1홈부, 다른 방향으로 연장 형성된 제2홈부 및 이들이 교차하는 교차부를 포함하는 메쉬 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 제1홈부, 제2홈부 및 교차부는 적어도 하나 이상의 분리부를 포함하는 형태로 형성된다.
또한, 상기 다수의 홈부는 예를 들면, 투명 기재 상에 형성될 수 있으나, 이로써 한정되는 것은 아니며, 별도의 기재를 사용하지 않고 형성하여도 무방하다. 다만, 상기 홈부를 투명 기재 상에 형성하는 경우, 그 기재는 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 유리 기판 또는 투명 고분자 필름 등이 사용될 수 있다. 이때, 상기 투명 고분자 필름으로는, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리에틸렌나프탈렌 필름, 폴리이미드 필름 또는 셀룰로오스 필름 등이 사용될 수 있다.
이때, 상기 홈부를 형성하는 단계는 당해 기술 분야에 잘 알려진 방법을 이용할 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 임프린팅법, 포토리소그라피법 또는 전자빔 리소그라피법 등에 의해 수행될 수 있으며, 특히, 임프린팅법을 사용하는 것이 공정의 간편성 및 제조 비용 등을 고려할 때 보다 바람직하다. 보다 구체적으로는, 상기 홈부를 형성하는 단계는, 예를 들면, 스캐너 등을 이용하여 실리콘 웨이퍼 등에 형성하고자 하는 패턴, 즉 바닥면에 분리부를 포함하고, 벽면이 곡선 형태인 다수의 홈부를 음각으로 형성한 몰드를 제작한 후, 투명 기재 상에 경화형 수지를 도포하고, 상기 수지 위에 몰드를 접촉시켜 가압한 후, 경화하는 방법으로 수행될 수 있다. 이때, 상기 경화형 수지는 활성 에너지선 경화형 수지 또는 열 경화형 수지로 이루어질 수 있으며, 예를 들면, 우레탄아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 에스테르아크릴레이트, 폴리다이메틸실록세인 등일수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 다수의 홈부 및 상기 홈부로 둘러싸인 개구부 상에 전도성 패턴층을 형성한다. 이때, 상기 전도성 패턴층을 형성하는 물질은 전술한 바와 같다. 한편, 상기 전도성 패턴층을 형성하는 단계는 원료 물질을 고려하여, 적절한 방식, 예를 들면, 다수의 홈부가 형성된 투명 기재 상에 전도성 물질을 도금하거나, 증착하거나 또는 습식 코팅하는 방법으로 수행될 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 보다 구체적으로는, 무전해 도금법, 화학기상증착법, 물리기상증착법 또는 습식 코팅법에 의해 수행될 수 있다.
특히, 본 발명에서 상기 전도성 패턴층을 형성하는 단계는, 분리부 및 홈부가 형성된 투명 기재 상에 전도성 입자를 증착시켜 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 증착은, 예를 들면, 전도성 입자의 증착 높이가 홈부 최대 깊이의 90% 이하이고, 증착 되는 전도성 입자의 입사 각도가 수직 방향을 기준으로 -15° 내지 15° 범위 내가 되도록 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전도성 패턴층의 증착 높이는 홈부 최대 깊이의 1% 내지 90%, 10% 내지 70% 또는 20% 내지 40% 정도일 수 있으며, 상기 전도성 입자의 입사 각도는 -15° 내지 15°, -10° 내지 10° 또는 -5° 내지 5° 정도일 수 있다.
본 발명자들의 연구에 따르면, 5㎛ 이하의 폭을 갖는 홈부에 종래에 일반적으로 사용되는 금속 세선 형성 방법, 즉 스퍼터링이나 e-빔 증착 방법을 통해 전도성 패턴층을 형성할 경우, 전도성 패턴층 제거 시에 홈부 내의 전도성 패턴층이 함께 제거되어 단락이 발생하는 것으로 나타났다. 그러나, 전도성 입자 증착 시에 증착 높이 및 전도성 입자의 입사 각도가 상기 범위를 만족할 경우, 5㎛ 이하의 선폭을 갖는 전도성 패턴을 단락 없이 형성할 수 있으며, 그 결과 전도성 및 투명성이 모두 우수한 기판을 제조할 수 있는 것으로 나타났다.
한편, 상기 전도성 입자의 증착 높이는 투명 기재의 진행 속도 등을 조절함으로써 조절할 수 있다. 동일한 파워로 증발을 일으킬 때, 즉 단위 시간당 증발량이 일정한 경우 투명 기재의 진행 속도를 변경 함으로써 증착 시간을 조절할 수 있다. 보다 구체적으로는, 투명 기재의 진행 속도를 높임으로써 증기에 노출되는 시간을 줄여 증착 높이가 낮아지게 할 수 있다.
또한, 상기 전도성 입자의 입사 각도는, 증착 장치에 마스크를 설치한 후, 증발원과 증착 되는 기재 사이의 거리를 조절하여 특정 각도의 전도성 입자들만 통과하도록 하는 방법으로 조절할 수 있다. 즉, 증발원과 기재 사이에 일정한 폭으로 개방된 영역을 가지는 마스크를 설치하고, 그 거리를 조절함으로써 원하는 각도로 진행하는 증기만을 통과시킬 수 있다. 이때, 증발원과 증착 되는 기재 사이의 거리가 멀어질수록 실제로 기재 위에 도달하는 증기의 각도 범위가 좁아지게 된다.
상기와 같은 방법을 통해 전도성 패턴층을 형성한 다음, 다수의 홈부 내에 포함된 분리부 및 개구부 상에 존재하는 전도성 패턴층을 선택적으로 제거한다. 이때, 상기 전도성 패턴층의 제거는 물리적인 방법으로 수행되는 것이 바람직하다. 이때, 물리적인 방법이란, 물리적인 힘을 통해 전도성 패턴층을 제거하는 것을 의미하는 것으로, 에칭과 같이 화학적 반응을 통해 전도성 패턴층을 제거하는 방법과 구별되는 방법을 의미한다. 보다 구체적으로는, 상기 전도성 패턴층을 물리적으로 제거하는 단계는 스크래칭법, 디태칭(detaching)법 또는 이들의 조합으로 수행될 수 있다.
이때, 상기 스크래칭법은 멜라민폼 또는 조면을 갖는 직물을 이용하여 전도성 패턴층을 문질러 제거하는 방법을 의미하며, 상기 디태칭(detaching)법은 전도성 패턴층의 일단에서부터 장력을 가하여 전도성 패턴층을 분리부 및 개구부 영역으로부터 이탈시키는 방법을 말한다.
한편, 상기와 같이 물리적 방법을 이용하여 전도성 패턴층을 제거할 경우, 종래에 사용되던 화학적 방법을 이용한 전도성 패턴층 제거 방법에 비해 공정이 단순할 뿐만 아니라, 친환경적이라는 장점이 있다. 화학적 방법을 이용해 전도성 패턴층을 제거할 경우에는 분리부 및 개구부 영역에서 전도성 패턴층을 선택적으로 제거하기 위해서 상기 홈부 내에 형성된 전도성 패턴층 상부에 별도의 내에칭성 물질을 삽입하는 등의 방법을 통해, 홈부의 전도성 패턴층을 보호할 필요가 있다. 이 경우 내에칭성 물질 삽입 공정이 추가되어 공정비용 및 제품의 수율에 영향을 줄 수 있다. 이에 비해 물리적 방법을 이용하여 전도성 패턴층을 제거하는 본 발명의 경우, 추가 공정이 필요 없으며, 에칭액 및 내에칭성 물질과 같은 유독성 화학물질을 사용하지 않으므로 친환경적이다.
상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명에 따른 전도성 필름은 터치 패널, 유기태양전지용 전극, 투명 디스플레이, 플렉서블 디스플레이, 투명 열선 필름 또는 투명 열선 창 등에 유용하게 적용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 전도성 필름은 매우 미세하게 형성된 전도성 패턴을 갖기 때문에 패턴이 시각에 의해 인지되지 않아 시감 특성이 매우 우수하다. 나아가, 전도성 패턴 사이에 분리부를 포함함으로써, 전도성 패턴 형성을 위해 전도성 패턴층을 선택적으로 제거할 때, 선택적 제막성이 우수하므로 생산성이 현저히 향상되는 효과가 있다.
특히, 본 발명에 따른 전도성 필름은 제1홈부 및 제2홈부는 물론 교차부에도 하나 이상의 분리부를 포함함으로써, 홈부 내에 형성되는 전도성 패턴의 증착 두께를 일정하게 형성시켜 전도성 패턴의 휨특성이 변화되거나 전도성 패턴에 크랙이 발생하는 것을 현저히 저감시킬 수 있고, 이를 통해 외관 및 전기 전도 특성이 우수한 전도성 필름을 얻을 수 있다.
실시예 1
100㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 상에 우레탄 아크릴레이트계 자외선 경화형 수지를 도포한 다음, 임프린팅법을 이용하여 상기 자외선 경화형 수지층에 다수의 분리부를 포함하는 다수의 홈부를 형성하였다. 이때, 상기 홈부의 수평 단면은 복수개의 가로선과 복수개의 세로선이 직교하는 격자(메쉬) 형상이었으며, 홈부의 깊이는 0.5㎛, 홈부에서 전도성 패턴이 형성되는 영역의 폭은 0.5㎛였다. 한편, 홈부의 가로 방향 및 세로 방향 내에 형성된 분리부는 밑면적이 1.5㎛×1㎛이고, 높이가 0.5㎛인 사각기둥 형상이고, 교차부 내에 형성된 분리부는 밑면적이 1㎛×1㎛이고, 높이가 0.5㎛인 정 사각 기둥 형상으로 형성하였다.
다음으로, 상기 홈부가 형성된 면에 물리적 기상증착법을 이용하여 200nm 두께로 구리(Cu)를 증착한 다음, 메쉬수 3000인 직물 스크래쳐를 4인치 크기의 디스크로 형태로 제작한 제막포를 포함하는 물리적 제막기를 이용하여, 분리부 및 개구부 상에 형성되어 있는 구리층을 제거하여 전도성 필름을 제조하였다. 이때, 상기 디스크의 회전수는 1000rpm, 구리층이 형성된 전도성 필름의 진행 속도는 10m/min, 구리층이 형성된 전도성 필름에 가해진 압력은 0.02kgf/cm2이였다.
비교예 1
다수의 홈부 내에 분리부가 포함되지 않도록 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전도성 필름을 제조하였다.
실험예 : 제막성 테스트
제막성 테스트를 위해, 상기 실시예 1 및 비교예 1에 따른 전도성 필름을 제조하는 과정에서 구리층을 제거한 후 일본 키엔스(Keyence)사의 3차원형상 측정용 현미경 VK-200을 사용하여 전도성 패턴의 이탈 여부를 측정하였다. 측정 결과 실시예 1의 경우, 홈부 내에서 전도성 패턴층이 이탈된 면적이 전체 홈부 면적의 0.5% 정도에 불과하였으나, 비교예 1의 경우 전도성 패턴층이 이탈된 면적이 전체 홈부 면적의 50%에 이르렀다. 따라서, 실시예 1의 전도성 필름의 제막성이 현저하게 우수함을 알 수 있었다.
실험예 : 전도성 패턴층의 휨 특성 및 갈라짐 테스트
전도성 필름에서 전도성 패턴층의 휨 특성 및 갈라짐 테스트를 위해, 상기 실시예 1에 따른 전도성 필름을 제조한 후, 전도성 필름의 대각선 방향으로 각각 1회씩 두 번 구부렸다. 이때, 구부린 필름의 곡률 반경이 20mm가 되도록 하였다. 그 후 히타치(Hitachi)사의 전자주사 현미경 S-4800을 사용하여 총 50개의 교차부에서 전도성 패턴의 갈라짐 여부를 확인한 결과, 실시예 1의 필름은 전도성 패턴의 갈라짐이 발생하지 않아 전도성 필름의 휨 특성이 매우 우수함을 알 수 있었다. 이에 반해, 비교예 1에 따른 전도성 필름의 경우, 상기 실험예 1에 나타난 바와 같이 전체 홈부 면적의 50% 정도의 전도성 패턴층이 이탈되었기 때문에, 전도성 필름의 휨 특성 자체를 측정하기가 어려웠다.
이상에서 본 명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10 : 전도성 필름
20 : 투명 기재
100 : 홈부
103 : 교차부
110 : 홈부의 벽면
120 : 홈부의 바닥면
200 : 개구부
300 : 전도성 패턴
320 : 전도성 패턴의 두께
500 : 분리부
510 : 교차부의 벽면
D1 : 홈부의 최대 폭
H1 : 홈부의 최대 깊이

Claims (14)

  1. 다수의 교차부를 포함하는 다수의 홈부; 및 상기 홈부로 둘러싸인 개구부를 포함하고,
    상기 다수의 홈부는, 적어도 하나 이상의 분리부 및 상기 분리부에 의해 이격 되어 형성된 전도성 패턴을 포함하며,
    상기 교차부는, 적어도 하나 이상의 분리부를 포함하는 전도성 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홈부의 최대 깊이는 0.2㎛ 내지 10㎛인 전도성 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 홈부의 최대 폭은 0.1㎛ 내지 20㎛인 전도성 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 홈부는 일 방향으로 연장 형성된 제1홈부, 다른 방향으로 연장 형성된 제2홈부, 및 이들이 교차하는 상기 교차부를 포함하는 메쉬 형상으로 형성된 것인 전도성 필름.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1홈부 및 상기 제2홈부의 최대 폭은 동일한 것인 전도성 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 필름에서 상기 분리부의 밑면적 총합은, 상기 홈부의 바닥 면적 총합의 5% 내지 90%인 전도성 필름.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분리부는 다각 기둥 형상, 반구 형상, 원 기둥 형상, 타원 기둥 형상, 반원 기둥 형상, 다각뿔 형상, 다각뿔대 형상, 또는 이들이 혼합된 형태인 전도성 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 분리부의 높이는 상기 홈부 최대 깊이의 0.5배 내지 1배인 전도성 필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 분리부 및 상기 개구부는 하기 [식 1]을 만족하는 것인 전도성 필름.
    [식 1]
    Figure pat00002

  10. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 패턴의 폭은 0.1㎛ 내지 5㎛인 전도성 필름.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 패턴의 두께는 0.01㎛ 내지 3㎛인 전도성 필름.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 패턴은 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 크롬, 백금, 탄소, 몰리브덴, 마그네슘, 이들의 합금 또는 이들의 산화물, 또는 실리콘 산화물로 형성된 것인 전도성 필름.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 패턴은 2층 이상으로 형성된 것인 전도성 필름.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 2층 이상으로 형성된 전도성 패턴은 서로 다른 재료를 이용하여 형성된 것인 전도성 필름.
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