KR20180130976A - 롤투롤 리버스 오프셋식 투명전극 필름 제조방법 - Google Patents

Abstract

롤투롤 리버스 오프셋식 투명전극 필름 제조방법을 제공한다.
본 발명은 일방향으로 회전하는 제1롤의 외부면에 도전성 페이스트를 공급하여 균일한 두께를 갖는 페이스트층을 형성하는 단계 ; 상기 제1롤과 맞물리는 방향으로 회전하는 제2롤의 외부면에 함몰형성되는 음각각패턴에 의해서 돌출형성되는 양각패턴을 상기 페이스트층에 접촉시켜 상기 페이스트층의 일부 도전성 페이스트를 오프시키면서 상기 양각패턴의 단부에 전이시키는 단계 ; 상기 제2롤의 양각패턴의 단부에 전이된 도전성 페이스트를 기재필름의 표면에 셋트시켜 인쇄패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

롤투롤 리버스 오프셋식 투명전극 필름 제조방법{Transparent Electrode Film Fabricating Method of Roll to Roll Off-Set Type}

본 발명은 롤투롤 방식과 리버스 오프셋 방식을 혼용하여 투명전극 필름을 연속적으로 제조할 수 있는 롤투롤 리버스 오프셋식 투명전극 필름 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 전자 소자 제작 기술에서는 리소그래피(lithography) 기술이 널리 사용되어 왔으나, 리소그래피 기술을 사용하여 실제 공정을 구성하자면, 진공 증착, 노광, 현상, 도금 또는 에칭 등 같이 다양하고 복잡한 세부 공정들이 필요하여, 공정 설계 및 장치 구성이 복잡해지는 등의 문제가 있었다.

더불어 다양한 분야에서의 미세 기술의 발전으로 인하여, 굳이 포토 리소그래피 방식을 적용하지 않고도 다른 방식으로 도전성 페이스트를 필름이나 기판과 기재하여 인쇄하여 전도성 패턴 및 인쇄회로를 만들 수 있는 방법이 다양하게 모색되어 왔다.

즉, 전자 인쇄는 간단히 인쇄(printing)공정을 수행하는 것에 의해서 전자 소자를 제작하는 방식의 기술이다. 이러한 전자 인쇄는 포토 리소그래피 공정을 대체함으로써 포토 리소그래피 공정에 내재되어 있는 공정 복잡성을 근본적으로 제거해 줄 수 있기 때문에, 최근 다양한 분야로 적용 범위가 점차 확대되고 있다.

최근에는 플렉시블 터치스크린 패널, LCD용 블랙 매트릭스, 유기 박막 트랜지스터, 가요성 디스플레이, RFID 태그, 유기 박막 태양전지 등을 제작하는 공정에서 포토 리소그래피 공정을 대체하여 전도성, 절연성, 반도체성 등의 도전성 인쇄잉크와 고정밀 인쇄기를 사용하여 전자소자를 제조하는 전자 인쇄기술이 활발히 적용되고 있다.

이러한 전자 인쇄 기술은 잉크젯, 스프레이, 슬롯다이 코팅 등과 같은 비접촉식 전자 인쇄 기술과, 그라비아, 그라비아 오프셋, 리버스 오프셋, 스크린 인쇄 등과 같은 접촉식 전자 인쇄기술 등으로 대별될 수 있다.

한편, 터치패널과 같은 전자제품에 적용되는 투명전극의 대표적인 재료로는 ITO(Indium Tin Oxide, 산화인듐주석), CNT(Carbon Nano Tube, 탄소나노튜브) 등이 널리 사용되고 있으나 재료들의 가격이 상승하는 추세이고, 이와 더불어 생산국에서의 자원 무기화로서 사용되고 있기 때문에, ITO 및 CNT 등을 대체할 수 있을 만큼 광 투과성 및 도전성을 만족시키면서도 상대적으로 재료의 확보가 용이한 전극 재료 또는 구조 등에 대한 연구 또한 활발하게 이루어지고 있다.

이러한 연구의 일환으로, 은(silver)을 이용하여 가느다란 세선으로 이루어지는 그물망인 메쉬(mesh)형태를 구성하도록 하여, 그물망의 선 부분으로 전기가 통하게 하고 그물망의 눈 부분으로 광이 투과할 수 있도록 이루어지는 투명전극이 개발되었다. 이러한 메쉬 형태의 투명 전극 재료로서 실버나노입자잉크, 실버나노와이어 등이 사용된다.

즉, 메쉬형태의 투명전극을 이루는 선들의 밀도가 높을수록 전기가 통할 수 있는 영역이 늘어나므로 도전성은 향상되는 반면 선에 의해 가려지는 영역이 늘어나면서 광 투과성이 저하되므로, 도전성 및 광 투과성을 적절히 최적화할 수 있어야 한다.

또한 메쉬형 투명전극을 구현함에 있어서, 메쉬를 형성하는 선이 육안으로 인식되지 않을 만큼의 얇고 좁은 선폭을 형성해야 하고, 선이 번지거나 하지 않고 깔끔하게 형성되어야 하며, 도전성 및 광 투과성 이외에도 다양하게 고려해야 할 사항들이 있다.

도 1a 와 도 1b 는 일반적인 그라비아 오프셋 전자인쇄 방식을 도시한 개략적인 개념도로서, 이는 음각 패턴홈(11)이 함몰형성된 패턴롤(10)을 일방향으로 회전시키는 동안 상기 패턴롤(10)의 표면으로 페이스트 공급부로부터 도전성 페이스트(P)를 도포하면서 블레이드(2)로서 패턴롤(10)의 표면을 긁어 닥터링한다.

이어서 음각 패턴홈(11)에 채워진 도전성 페이스트(P) 중 일부 도전성 페이스트(P1)는 상기 패턴롤(R1)과 인접하여 맞물리는 오프셋용 블랭크롤(20)의 외부면으로 오프되어 전이되고 나머지 도전성 페이스트(P2)는 패턴롤(10)의 음각 패턴홈(11)내에 잔류되어 미사용되는 반면에, 상기 오프셋용 블랭크롤(20)의 외부면으로 오프되어 전이된 도전성 페이스트(P1)는 필름이나 기판과 같은 기재(50)의 표면에 셋트되어 원하는 패턴대로 인쇄됨으로써 투명전극 필름을 제조하는 것이다.

그러나 이러한 종래의 그라비아 오프셋 전자인쇄 방식은 롤투롤 방식으로 기재의 표면에 원하는 패턴대로 메쉬형 투명전극을 전이시켜 패턴을 형성하는 장점은 있지만 현재까지 구현 가능한 메쉬형 투명전극의 선폭은 20㎛ 정도로 알려져 왔으며, 반복적인 재현성이 부족하며, 기존의 노광, 에칭을 이용하던 2~3㎛ 급의 초미세 전극 선폭의 구현에는 어려움이 있었다.

도 2a 내지 도 2c 는 일반적인 리버스 오프셋 전자인쇄 방식을 도시한 개략적인 개념도로서, 이는 인쇄롤(30)을 일방향으로 회전시키는 동안 페이스트 공급부로부터 인쇄롤(30)의 표면으로 도전성 페이스트(P)를 공급하면서 블레이드(2)로서 인쇄롤(30)의 표면 전체에 일정두께로 도전성 페이스트(P)가 도포되도록 긁어 닥터링한다.

이어서, 상기 인쇄롤(30)은 양각패턴(41)이 형성된 판상의 블랭크(40)와 외접하면서 상기 인쇄롤(30)의 외부면 전체에 도포된 도전성 페이스트(P) 중 사전에 설정된 패턴대로 필요한 도전성 페이스트(P1)는 잔류시키고, 불필요한 도전성 페이스트(P2)는 판상의 블랭크에 형성된 양각패턴(41)에 전이되어 오프됨으로써 상기 인쇄롤(30)에 잔류하는 도전성 페이스트(P1)는 필름이나 기판과 같은 기재(50)의 표면에 셋트되어 원하는 패턴대로 인쇄됨으로써 투명전극 필름을 제조하는 것이다.

그러나, 종래의 리버스 오프셋 전자인쇄 방식은 노광 및 에칭공정에 의해서 판상의 블랭크(40)의 표면에 구현되는 패턴을 미세화 설계할 수 있어 2~3㎛ 급의 초미세 전극 선폭의 구현이 가능하지만 롤투롤 방식과 같은 전극필름의 연속적인 제조공정의 구현이 불가능하고, 인쇄롤부터 블랭크측으로 전이되어 오프되면서 재사용이 불가능한 고가의 도전성 페이스트가 많아지면서 관리유지비용이 과다하게 소요되는 문제점이 발생하였다.

(특허문헌 1) KR10-2014-0040375 A

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 판상의 블랭크를 롤형상으로 대체하여 롤투롤 방식으로 연속적인 패턴인쇄 공정을 구현하면서 2~3㎛ 급의 초미세 전극 선폭을 동시에 구현할 수 있는 롤투롤 리버스 오프셋식 투명전극 필름 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명의 바람직한 실시예는, 일방향으로 회전하는 제1롤의 외부면에 도전성 페이스트를 공급하여 균일한 두께를 갖는 페이스트층을 형성하는 단계 ; 상기 제1롤과 맞물리는 방향으로 회전하는 제2롤의 외부면에 함몰형성되는 음각각패턴에 의해서 돌출형성되는 양각패턴을 상기 페이스트층에 접촉시켜 상기 페이스트층의 일부 도전성 페이스트를 오프시키면서 상기 양각패턴의 단부에 전이시키는 단계 ; 상기 제2롤의 양각패턴의 단부에 전이된 도전성 페이스트를 기재의 표면에 셋트시켜 인쇄패턴을 형성하는 단계를 포함하는 롤투롤 리버스 오프셋식 투명전극 필름 제조방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 양각패턴은 상기 제2롤의 표면에 대한 건식 식각 또는 습식 식각공정에 의해서 일정깊이 함몰형성되는 음각패턴에 의해서 상기 제2롤의 표면에 돌출형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 음각패턴의 폭은 상기 양각패턴의 폭에 대하여 10 내지 20배의 크기로 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 도전성 페이스트는 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 알루미늄(Al)페이스트 중 어느 하나일 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

페이스트층이 균일하게 형성되는 제1롤과, 일정깊이 함몰형성되는 음각패턴에 의해서 일정높이 돌출형성되는 양각패턴을 갖는 제2롤을 서로 맞물리는 방향으로 회전시켜 제1롤의 도전성 페이스트를 제2롤의 양각패턴에 오프시켜 전이시킴으로써 양각패턴에 전이된 도전성 페이스트를 기재에 패턴인쇄하여 투명전극 필름을 롤투롤 방식으로 연속적으로 제조할 수 있고, 롤투롤 방식으로 전극필름에 2~3㎛ 급의 초미세 전극 선폭을 반복적으로 재현성할 수 있고, 오프된 도전성 페이스트에 맞추어 롤표면에 재충전하여 고가의 도전성 페이스트를 대량을 페기하는 것을 방지할 수 있는 효과가 얻어진다.

도 1a 와 도 1b 는 일반적인 그라비아 오프셋 전자인쇄 방식을 도시한 개략적인 개념도이다.
도 2a 내지 도 2c 는 일반적인 리버스 오프셋 전자인쇄 방식을 도시한 개략적인 개념도이다.
도 3a 내지 도 3c 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 롤투롤 리버스 오프셋 전자인쇄식 투명전극 필름 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 롤투롤 리버스 오프셋식 투명전극 필름 제조방법은 도 3a 내지 도 3b 에 도시한 바와 같이, 도전성 페이스트가 도포되는 제1롤(300)과 이에 도포된 도전성 페이스트를 오프시키는 제2롤(401)을 서로 맞물리는 방향으로 회전시키는 롤투롤 방식으로 배치하여 2~3㎛ 급의 초미세 전극 선폭을 기재(50)에 구현하여 투명전극 필름을 연속적으로 제조할 수 있는 것이다.

이러한 제조공정은 도 3a 에 도시한 바와 같이, 먼저 일방향으로 회전하는 제1롤(300)의 외부면에 페이스트 공급부를 통하여 도전성 페이스트를 공급함과 동시에 상기 제1롤(300)의 외부면에 단부가 근접하는 블레이드(10)에 의해서 상기 제1롤(300)의 외부면에는 균일한 층두께를 갖는 페이스트층(P)을 형성하는 것이다.

이때, 상기 페이스트층(P)을 형성하는 도전성 페이스트는 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 알루미늄(Al)페이스트 중 어느 하나일 수 있다.

그리고 상기 제1롤(400)과 이에 맞물리는 방향으로 회전하도록 배치되는 제2롤(400)의 외부면에는 도 3b 에 도시한 바와 같이, 일정깊이 함몰형성되는 음각패턴(402)에 의해서 일정높이 돌출형성되는 양각패턴(401)의 단부를 상기 제1롤(300)의 페이스트층(P)에 접촉시키면, 상기 페이스트층(P)의 일부 도전성 페이스트(P1)는 제1롤로부터 오프되어 상기 양각패턴(401)의 단부에 전이되는 것이다.

여기서, 상기 제2롤(400)의 외부면에 일정높이 돌출형성되는 양각패턴(401)은 상기 제2롤(400)의 표면에 대한 건식 식각 또는 습식 식각공정에 의해서 일정깊이 함몰형성되는 음각패턴(402)에 의해서 상기 제2롤(400)의 표면에 일정높이 돌출형성될 수 있다.

그리고, 상기 제2롤(400)의 외부면에 함몰형성되는 음각패턴(402)의 폭(W2)은 상기 양각패턴(W1)의 폭에 대하여 10 내지 20배의 크기로 형성됨으로써 상기 제1롤의 페이스트층으로부터 오프되는 도전성 페이스트의 일부가 전이되는 양각패턴(401)의 폭크기를 2~3㎛ 급의 초미세 전극 선폭으로 구현할 수 있는 것이다.

최종적으로, 도 3c 에 도시한 바와 같이, 상기 제2롤(400)의 외부면에 돌출형성된 양각패턴(401)의 단부에 전이된 도전성 페이스트(P1)는 기재(50)의 표면에 셋트시켜 인쇄패턴을 형성함으로써 투명전극 필름을 롤투롤 방식으로 제조완성할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 제1롤의 페이스트층에는 상기 제2롤의 양각패턴의 단부와 접하면서 오프되는 도전성 페이스트에 의해서 요홈이 발생하지만, 상기 제1롤의 외부면에 재공급되는 도전성 페이스트가 블레이드에 의해서 닥터링 되어 균일한 두께의 페이스트층을 형성함으로써 롤투롤 방식의 전극 패턴 인쇄공정을 연속적으로 수행할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

2,10 : 블레이드
10 : 패턴롤
20 : 블랭크롤
30 : 인쇄롤
40 : 블랭크
50 : 기재
300 : 제1롤
400 : 제2롤
401 : 양각패턴
402 : 음각패턴

Claims (4)

1. 일방향으로 회전하는 제1롤의 외부면에 도전성 페이스트를 공급하여 균일한 두께를 갖는 페이스트층을 형성하는 단계 ;
   상기 제1롤과 맞물리는 방향으로 회전하는 제2롤의 외부면에 함몰형성되는 음각각패턴에 의해서 돌출형성되는 양각패턴을 상기 페이스트층에 접촉시켜 상기 페이스트층의 일부 도전성 페이스트를 오프시키면서 상기 양각패턴의 단부에 전이시키는 단계 ;
   상기 제2롤의 양각패턴의 단부에 전이된 도전성 페이스트를 기재필름의 표면에 셋트시켜 인쇄패턴을 형성하는 단계를 포함하는 롤투롤 리버스 오프셋식 투명전극 필름 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 양각패턴은 상기 제2롤의 표면에 대한 건식 식각 또는 습식 식각공정에 의해서 일정깊이 함몰형성되는 음각패턴에 의해서 상기 제2롤의 표면에 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 리버스 오프셋식 투명전극 필름 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 음각패턴의 폭은 상기 양각패턴의 폭에 대하여 10 내지 20배의 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 리버스 오프셋식 투명전극 필름 제조방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서,
   상기 도전성 페이스트는 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 알루미늄(Al)페이스트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 롤투롤 리버스 오프셋식 투명전극 필름 제조방법.

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