KR20160103214A - 전도성 시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충진 효율 및 전기적 특성이 향상 된 전도성시트로, 기재층; 상기 기재층의 깊이 방향으로 구현되는 음각패턴; 상기 음각패턴 내부에 충진되는 전도성페이스트;를 포함하며, 상기 음각패턴은, 상기 기재층의 폭방향으로 함몰되는 확장패턴들을 포함한다.

Description

전도성 시트{Conductive Sheet}

본 발명은 전도성 시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충진효율 및 전기적 특성이 향상된 전도성 시트에 관한 것이다.

최근 전자제품의 경박 단소화 추세로 디스플레이 또는 트랜지스터 등의 전자 소자들은 공통적으로 고밀도, 고집적의 형태로 제작될 것이 요구됨에 따라 전극 또는 배선용에 사용할 수 있는 금속 패턴을 형성하는 기술이 주목되고 있다. 특히 터치패널의 센서전극 또는 배선전극에의 적용이 크게 주목 받고 있다.

이러한 금속패턴의 제작에는 다양한 공정이 적용되고 있으며, 양각과 음각의 금속패턴 기술이 양립하고 있는 실정이다. 각각의 기술이 장단점을 보유하고 있지만, 음각 금속패턴 기술은 시트의 두께를 줄일 수 있으며, 보다 용이한 제작공정을 가진다는 점에서 주목 받고 있다.

또한, 음각의 금속패턴에 전도성 페이스트를 충진하는 다양한 기술 중에 간단한 시설장비 측면에서 스퀴즈를 이용하는 충진방법이 주목을 받고 있다.

그러나, 이러한 스퀴즈를 이용한 충진방법 적용시 음각의 금속패턴 폭 너비가 넓은 경우 스퀴즈 가압에 의해 전도성 페이스트가 음각패턴 밖으로 밀려나오는 문제점이 있으며, 이를 해결하기 위해서 종래에는 음각패턴 내부에 음각패턴의 높이와 동일한 미소돌기를 형성하여 전도성 페이스트의 밀림현상을 방지하였다. 그러나 음각패턴이 형성되는 기재의 두께가 얇은 경우에는, 특히 이러한 기재의 소재가 소프트한 고분자 수지와 같은 경우에는 스퀴즈 가압에 의해 미소돌기가 무너지는, 즉 기재층에서 떨어져 나가는 문제점이 있었다.

따라서, 음각패턴이 형성된 전도성 시트에 스퀴즈를 이용한 충진공정시 전도성 페이스트가 밀려 나오는 현상이나 음각패턴 내부의 미소돌기가 무너지는 불량을 방지할 수 있는 전도성 시트의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은 상기의 종래기술의 문제점을 해결하면서 충진효율 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 전도성시트를 제공하는데 있다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적 달성을 위해 본 발명의 전도성 시트는 기재층; 상기 기재층의 깊이 방향으로 구현되는 음각패턴; 상기 음각패턴 내부에 충진되는 전도성페이스트;를 포함하며, 상기 음각패턴은, 상기 기재층의 폭방향으로 함몰되는 확장패턴들을 포함한다.

일실시예로, 상기 확장패턴들은 상기 음각패턴 양측면에 형성되고, 각 측면의 확장패턴들은 서로 이격되어 형성 될 수 있으며, 또한 양측면의 확장패턴들이 서로 교대로 형성 될 수 있다.

다른 일실시예로, 상기 확장패턴들은 구형 또는 타원형의 부분 형상일 수 있다.

또 다른 일실시예로, 상기 음각패턴의 내부에 복수의 격벽패턴 또는 미소돌기가 형성될 수 있다.

또 다른 일실시예로, 상기 확장패턴들은 구형 또는 타원형의 부분 형상이며, 상기 격벽패턴은 구형 또는 타원형의 형상들이 막대 형상들과 결합된 단위구조체일 수 있다.

또 다른 일실시예로, 상기 기재층의 하부면과 상기 음각패턴의 하부면이 이루는 기재층 하부 두께는 1 내지 5 ㎛일 수 있다.

또 다른 일실시예로, 상기 전도성 페이스트는 직경이 다른 2종의 구형의 금속입자를 포함하고, 상기 구형의 금속입자 중, 직경이 큰 구형 금속입자 상부에 직경이 작은 구형 금속입자가 적층된 구조를 가질 수 있다.

상기와 같이 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 본 발명은, 음각패턴이 기재층의 폭방향으로 함몰된 확장패턴을 포함하여 충진효율 및 전기적 특성을 향상 시킬 수 있고,

또한, 음각패턴 내부에 격벽패턴 또는 미소돌기 패턴을 형성하여 전도성 시트의 충진효율을 더욱 향상 시킬 수 있으며,

또한, 직경의 크기가 다른 2종의 구형 금속입자의 적층구조에 의해 전도성 시트의 전기적 특성을 더욱 향상 시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전도성 시트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 확장패턴이 형성된 전도성 시트의 평면도이다.
도 3 및 4는 본 발명의 일실시예에 따른 격벽패턴 및 미소돌기가 형성된 전도성 시트의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 2종의 전도성 페이스트가 충진된 전도성 시트의 단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “특징으로 한다”, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전도성 시트의 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 확장패턴이 형성된 전도성 시트의 평면도이다.

도 3 및 4는 본 발명의 일실시예에 따른 격벽패턴 및 미소돌기가 형성된 전도성 시트의 평면도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 2종의 전도성 페이스트가 충진된 전도성 시트의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 전도성 시트(100)는 기재층(200)의 깊이 방향으로 형성된 음각패턴(300)에 전도성 페이스트(900)가 충진된다.

전도성 시트(100)는 그 용도, 용어에 관계없이 음각패턴(300)에 전도성 페이스트(900)가 충진되는 본 발명의 목적범위에 포함하는 모든 대상체를 포함한다. 바람직하게는 터치패널의 배선전극용으로 사용할 수 있다.

기재층(200)은 유리, 석영, 수지 및 이와 유사한 성질을 가지는 소재로 이루어질 수 있으며, 통상의 베이스 기판으로 통용되는 모든 소재 또는 복합소재가 본 발명의 기재층(200)으로 사용 가능하다. 기재층(200)은 음각패턴(300)이 용이하게 형성되고, 플렉서블한 전자기기에 적용하기 위해서 고분자 수지 소재가 바람직하다.

본 발명에서 음각패턴(300)은 기재층(200)의 깊이 방향으로 형성되는데, 식각, 에칭, 롤임프린트등의 공지된 기술이 적용될 수 있다. 음각패턴(300)은 양각패턴에 비해 시트의 두께를 줄일 수 있으며, 패턴 생성에 있어 공정이 보다 용이하여 대량생산에 있어 유리한 장점을 가지고 있다.

음각패턴(300)의 폭 너비(D)와 높이(H1)는 전도성 페이스트(900)가 충진되어 충분한 전도성을 달성하기 위한 정도로, 사용 용도에 따라 다양한 조절이 가능하다.

본 발명에서 전도성 페이스트(900)는 전도성 소재(700) 및 바인더(800)를 포함하는 것을 말하며, 전도성 잉크, 도전성 페이스트 등 명칭에 관계없이 전기적인 전도성 역할을 하는 공지된 소재는 모두 포함된다.

전도성 소재(700)는 금속입자, 유기금속입자, 나노와이어, 그래핀, 탄소나노튜브, 전도성고분자 및 이들의 복합소재 등 전도성 페이스트(900)에 사용되는 공지된 모든 전도성 소재(700)를 포함한다.

바인더(800)는 그 용어에 관계 없이, 전도성 소재(700)가 분산되어 전도성 페이스트(900)의 틀을 갖추게 하는 고분자 수지, 전도성 소재의 분산성 확보하기 위한 계면활성제 계통의 분산제, 레진의 점도, 흐름성등을 개선하기 위한 첨가제, 용제 등, 전도성 소재(700)를 제외한 모든 성분을 의미한다.

본 발명의 전도성 시트(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 기재층(200)의 폭방향으로 함몰되는 확장패턴(400)을 포함한다. 도 2의 (a) 내지 (c)은 확장패턴(400)이 구형의 부분 형상, 삼각형 형상, 또는 사각형 형상인 경우의 일실시예를 나타낸 것이며, 이러한 형상에 한정하는 것은 아니다.

구형 또는 타원형 부분형상의 확장패턴(400)이 다각형의 형상에 비해 제작이 용이하고, 곡률을 가지고 있어 전도성 페이스트의 흐름성이 다각형 형상에 비해 개선되어 전도성 페이스트(900)의 충진효율을 향상 시키는 장점을 가지고 있어 보다 바람직하다.

기재층(200)의 폭방향으로 함몰 되었다 함은 도 2에 도시된 바와 같이 음각패턴(300) 길이 방향 외측 라인의 안쪽으로 들어간 오목한 형상을 의미한다.

기재층의(200) 폭방향으로 함몰되는 확장패턴(400)은 음각패턴(300)의 스퀴즈 충진시 전도성 페이스트가 단순한 라인형태의 음각패턴에 비해 일정한 공간성을 확보하게 되어 유동성을 가지는 전도성 페이스트(900)의 충진효율이 향상되는 효과를 가지게 되며, 이러한 충진 효율에 의해 우수한 전기 전도성 및 낮은 저항성을 가지게 된다.

또한, 스퀴즈를 이용한 전도성 페이스트(900) 충진시 전도성 페이스트(900)의 밀림 방지를 위해 종래에는 음각패턴 내부에 미소돌기를 형성하여 이를 방지 하였는데, 기재층 하부면(202)과 음각패턴 하부면(301)이 이루는 기재층 하부 두께(H2)가 5㎛ 이하일 경우에 음각패턴 내부의 미소돌기가 무너져 불량의 원인이 되었으나, 본 발명에서는 5㎛이하의 기재층 하부 두께(H2)에도 불량이 발생하지 않으며, 더욱더 기재층 하부 두께(H2)가 1 내지 3㎛ 이라도 불량이 발생하지 않는 장점을 가진다.

또한 이러한 기재층 하부 두께(H2)에 의해 종래 기술보다 높은 광투과율을 달성할 수 있으며, 전도성 시트(100)의 두께를 줄일 수 있는 또 다른 효과가 있다.

또한 확장패턴(400)을 형성하는 공정이 종래의 음각패턴(300) 내부에 미소돌기를 형성하는 공정보다 용이하여 전도성 시트(100)의 생산성을 향상 시킬 수 있는 또 다른 효과를 가진다.

본 발명의 확장패턴(400)들은 도 2에 도시된 바와 같이, 음각패턴(300) 양측면(302)에 형성되고, 각 측면의 확장패턴(400)들은 음각패턴(300)의 길이방향으로 서로 이격되어 형성 될 수 있다.

이격거리는 전도성 페이스트(900)의 충진이 용이하게 조절 될 수 있다. 각 측면의 확장패턴들이 음각패턴(300)의 길이방향으로 서로 연결되어 있으면 예각의 모서리가 발생하고 이러한 예각의 모서리는 전도성 페이스트(900)가 충진되지 않는 빈 공간을 발생 시킬 수 있으므로 각 측면(302)의 확장패턴들(400)은 소정의 이격거리를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 확장패턴(400)들은 도 2에 도시된 바와 같이, 음각패턴 양측면(302)의 확장패턴(400)들이 서로 교대로 형성될 수 있다. 교대로 형성된다는 것은 이격거리를 가지는 한쪽 측면의 확장패턴(400)들 사이에 다른 측면의 확장패턴이 배치됨을 의미한다. 이렇게 확장패턴들(400)이 양측면에서 교대로 형성될 경우에는 음각패턴(300)의 길이 방향으로 일정한 폭을 가질 수 있어, 일정한 전기 전도성 및 저항성을 가지게 되는 장점이 있다. 이러한 교대 배치의 확장패턴(400)은 스퀴즈 충진시 전도성 페이스트의 밀림 현상을 방지하기 위해 음각패턴의 폭(D)을 1 내지 30㎛로 할 수 있다.

본 발명은 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 음각패턴(300) 내부에 격벽패턴(500) 또는 미소돌기(600)가 형성될 수 있다. 이러한 격벽패턴(500) 또는 미소돌기(600)는 스퀴즈 충진시 전도성 페이스트(900)가 음각패턴(300) 외부로 밀려 나오는 현상을 방지하는 기능을 한다.

본 발명에서 격벽패턴(500)은 모양이 다른 2개의 구조 형상이 결합된 단위 구조체를 의미하고, 미소돌기(600)는 단일의 구조 형상을 의미한다. 즉, 도 3의 (a)와 같이 격벽패턴(500)은 구형과 막대형상과 같이 모양이 다른 2개의 구조 형상이 결합된 단위 구조체 형상일 수 있으며, 도 3의 (b)와 같이 구형의 미소돌기(600) 단일의 구조형상 일 수 있다. 미소돌기(600)는 구형, 타원형, 바(bar)타입, 다각형 등 다양한 형상이 배치 될 수 있다.

격벽패턴(500) 및 미소돌기(600)의 형상은 확장패턴(400)의 형상에 의해 가변될 수 있다. 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 확장패턴(400)의 형상과 동일 계통의 형상을 포함하는 것이 바람직하다. 동일 개통이라 함은, 확장패턴이 곡률을 가지는 구형 또는 타원형의 부분형상 일 경우 격벽패턴(500) 및 미소돌기(600) 패턴도 구형 또는 타원형을 포함하는 것을 의미한다.

즉, 도 3의 (a) 및 도 4의 (a)와 같이 구형 또는 타원형의 부분형상 확장패턴(400)일 경우에 격자패턴(500)은 구형 또는 타원형을 포함하는 단위 구조체가 바람직하다. 확장패턴(400)과 동일 계통의 격벽패턴(500) 일 경우에 음각패턴(300)의 길이방향으로 폭 너비가 일정하게 유지되어 일정한 전기 전도성 및 저항성을 유지할 수 있으며, 패턴의 제작 측면에서도 다양한 패턴 모양을 형성하는 번거로움을 덜 수 있어 보다 바람직하다.

또한, 도 3의 (b) 및 도 4의 (b)와 같이 미소돌기(600)도 격자패턴(500)의 논리와 마찬가지로, 확장패턴(400)과 동일 계통의 미소돌기(600) 형상이 바람직하다.

또한, 본 발명의 격벽패턴(500) 단위 구조체는 음각패턴(300)의 길이 방향 및 폭 방향으로 소정의 이격거리를 가지고 형성될 수 있다. 도 3의 (a)와 같이 격벽패턴(500)의 단위 구조체가 음각패턴(300)의 길이방향으로 소정의 이격거리를 가지고 배치될 수 있으며, 도 4의 (a) 같이 음각패턴의 길이방향 및 폭방향으로 형성될 수 있다. 이때, 격벽패턴(500)의 단위 구조체 길이 및 이격 거리는 스퀴즈 충진시 격벽패턴(500)의 무너짐 현상이 발생하지 않으면서 전기적 특성을 향상시키는 범위에서 조절 가능하다.

본 발명은 음각패턴(300) 내부에 전도성 페이스트(900)가 충진된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전도성 페이스트(900)는 직경이 다른 2종의 구형의 금속입자를 포함할 수 있으며, 구형의 금속입자 중, 직경이 큰 구형 금속입자(701) 상부에 직경이 작은 구형 금속입자(702)가 적층될 수 있다. 본 발명에서 2종의 구형의 금속입자란, 금속입자의 소재 종류가 다른 경우 뿐만 아니라, 동일 소재로 직경이 다른 구형 금속입자도 포함된다.

구형의 금속입자는 Ag, Cu, Ni, Al, Co, Cr, Mn 및 이들의 복합체 등 다양한 금속입자를 사용할 수 있으며, 복합체에는 코어쉘(Core-Shell) 구조를 포함한다. 바람직하게는 Ag의 구형 입자가 사용될 수 있다.

직경이 큰 구형 금속입자(701)의 직경은 100 내지 300nm 일 수 있으며, 바람직하게는 150 내기 250nm 일 수 있다. 직경이 작은 구형 금속입자(702)의 직경은 20 내지 80nm 일 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 60nm 일 수 있다. 또한 직경이 작은 구형의 금속입자(702)는 직경이 큰 구형의 금속입자(701)들 사이의 공극의 크기 이하가 바람직하다. 이때 직경이 작은 구형의 금속입자(702)가 직경이 큰 구형의 금속입자(701)들 사이에 들어가 금속입자들의 밀도를 높여 전기 전도성을 높일 수 있다.

직경이 큰 구형의 금속입자(701) 상부에 직경이 작은 구형 금속입자(702)가 적층된다는 것은 도 5와 같이, 직경이 큰 구형의 금속입자(701)가 음각패턴(300) 하부에 형성되고, 그 상부에 직경이 작은 구형입자(702)가 형성된다는 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 직경이 큰 구형 금속입자(701)의 공극에 직경이 작은 구형의 금속입자(702)가 일부 스며드는 형태로 형성 될 수 있다. 이러한 적층구조는 2회의 충진공정으로 달성될 수 있다. 즉, 1회의 충진시에는 직경이 큰 구형의 금속입자(701)를 포함하는 페이스트를 충진하고, 2회에는 직경이 작은 구형 금속입자(702)를 포함하는 페이스트를 충진하여 적층구조를 형성 할 수 있다.

이러한 적층구조에 의해 형성된 음각패턴(300)은 금속입자들의 밀도가 높아지게 되어 전기적 특성이 향상된다. 하기 [표 2]은 전기적 특성이 향상 됨을 보여주는 실험예이다. 하기 실험은 구형의 부분형상이 형성된 확장패턴(400)을 가지는 동일 크기의 음각패턴(300)에 하기와 같이 금속입자의 사용예만 달리한 전도성 페이스트(900)로 진행한 실험 결과이다.

구분	저항값
200nm의 Ag 구형 입자 사용	146Ω
200nm의 Ag 구형 입자에 50nm의 Ag 구형입자를 혼합하여 사용	102Ω
200nm의 Ag 구형 입자의 상부에 50nm의 Ag 구형입자를 적층시켜 사용	83.79Ω

상기 [표 2]와 같이 1종의 Ag 구형입자만 사용한 경우보다 크기가 다른 2종의 금속입자를 사용한 경우가 낮은 전기 저항값을 가지며, 크기가 다른 2종의 구형입자를 혼합하여 사용한 경우보다 적층하여 사용한 경우가 보다 낮은 저항값을 가짐을 알 수 있다.

100 : 전도성 시트 200 : 지재층
201 : 기재층 상부면 202 : 기재층 하부면
300 : 음각패턴 301 : 음각패턴 하부면
302 : 음각패턴 측면 400 : 확장패턴
500 : 격벽패턴 600 : 미소돌기
700 : 전도성 소재 701 : 직경이 큰 금속입자
702 : 직경이 작은 금속입자 800 : 바인더
900 : 전도성 페이스트 H1 : 음각패턴의 높이
H2 : 기재층 하부 두께 D : 음각패턴 폭 너비

Claims (8)

1. 기재층;
   상기 기재층의 깊이 방향으로 구현되는 음각패턴;
   상기 음각패턴 내부에 충진되는 전도성페이스트;를 포함하며,
   상기 음각패턴은,
   상기 기재층의 폭방향으로 함몰되는 확장패턴들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 시트
   
2. 청구항 1항에 있어서,
   상기 확장패턴들은 상기 음각패턴 양측면에 형성되고, 각 측면의 확장패턴들은 서로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전도성 시트
   
3. 청구항 1항에 있어서,
   상기 확장패턴들은 상기 음각패턴 양측면에 형성되고, 양측면의 확장패턴들이 서로 교대로 형성되는 것을 특징으로 하는 전도성 시트
   
4. 청구항 1항에 있어서,
   상기 확장패턴들은 구형 또는 타원형의 부분 형상인 것을 특징으로 하는 전도성 시트
   
5. 청구항 1항에 있어서,
   상기 음각패턴의 내부에 복수의 격벽패턴 또는 미소돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 전도성 시트
   
6. 청구항 5항 있어서,
   상기 확장패턴들은 구형 또는 타원형의 부분 형상이며,
   상기 격벽패턴은 구형 또는 타원형의 형상들이 막대 형상들과 결합된 단위구조체인 것을 특징으로 하는 전도성 시트
   
7. 청구항 5항에 있어서,
   상기 기재층의 하부면과 상기 음각패턴의 하부면이 이루는 기재층 하부 두께는 1 내지 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 전도성 시트
   
8. 청구항 1항에 있어서,
   상기 전도성 페이스트는 직경이 다른 2종의 구형의 금속입자를 포함하고,
   상기 구형의 금속입자 중, 직경이 큰 구형 금속입자 상부에 직경이 작은 구형 금속입자가 적층된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전도성 시트.

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