KR20190062943A - 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법 및 이를 통해 제조된 반투과 도전성 금속메쉬필름 - Google Patents

반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법 및 이를 통해 제조된 반투과 도전성 금속메쉬필름 Download PDF

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이승현
김석주
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솔브레인 주식회사
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Abstract

투명 기재상에 음각 메쉬 패턴 보호층을 형성하는 단계, 상기 음각 메쉬 패턴 보호층이 형성된 투명 기재상에 플라즈마 처리를 수행하는 단계, 상기 플라즈마 처리된 투명 기재상에 은용액 및 환원제를 이액분사하여 반투과성 도전막을 형성하는 단계 및 상기 반투과성 도전막이 형성된 투명 기재를 알칼리용액으로 세척하는 단계를 포함하는 반투과 도전성 금속망사필름의 제조방법과 이를 통해 제조된 반투과 도전성 금속망사필름을 개시한다. 본 발명의 일실시예에 따른 반투과 도전성 금속메쉬필름은 모아레 현상이 없으며, 우수한 전도성 및 낮은 면저항을 가지고, 높은 플렉서블 특성을 가지므로 투명전극 디스플레이용 소재로 유용하게 사용될 수 있다.

Description

반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법 및 이를 통해 제조된 반투과 도전성 금속메쉬필름{MANUFACTURING METHOD OF TRANSFLECTIVE CONDUCTIVE METAL MESH FILM AND TRANSFLECTIVE CONDUCTIVE METAL MESH FILM THEREBY}
본 발명은 반투과 도전성 금속 메쉬층을 포함하는 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법 및 이를 통해 제조된 반투과 도전성 금속메쉬필름에 관한 것이다.
터치패널 투명전극 소재는 ITO(indium tin oxide)기반으로 개발되어 왔다. 이는 유리 또는 필름에 ITO를 증착하여 제조하게 된다. ITO투명전극은 100옴 이하의 낮은 면저항과 투과도 90% 이상의 우수한 광학특성을 갖음에도 불구하고, 휘거나 접는 물리적 유연성에 제한이 있고, 소재의 구성성분인 인듐은 희토류로 자원의 희소성 문제가 있어 이를 저가 물질로 바꾸려는 노력이 계속되고 있다.
투명전극 소재의 주요 후보로서 금속망사필름 (metal mesh film), 그래핀 (Graphene), 금속산화물 (ZnO 등), 전도성고분자 (PEDOT 등), 은나노와이어 (AgNW), 불소첨가주석 (FTO)등이 검토되고 있다. ZnO는 대표적인 금속산화물 투명전극 소재로 시도되었으나 면저항 수천옴의 전기저항을 극복하기 어려운 문제가 있고 유연성이 낮다. 이에 반하여 전도성고분자 및 은나노와이어는 유연성 면에서는 유리하나 전도성고분자의 경우 면저항이 수백옴으로 정전방식의 터치스크린에 적용하기 어려운 문제가 있고 은나노와이어는 수십옴의 낮은 비저항은 구현이 가능하나 뿌옇게 보일 정도의 높은 헤이즈(haze)로 인해 시인성의 문제점이 대두된다. 인듐 없이 주석에 불소를 첨가하면 수옴의 낮은 비저항 구현은 가능하나 600도씨 이상의 열처리가 수반되어 필름소재에 적용이 어렵고 높은 헤이즈로 인하여 투명전극 소재로 적합하지 못하다.
이러한 광학적, 전기적 미흡함을 개선하고 높은 유연성을 갖는 투명전극필름에 대한 연구과 활발히 진행되고 있다. 특허문헌 1에서는 필름에 금속을 증착하고 에칭하여 금속망사필름 투명전극을 제작하는 기술에 대한 내용을 제시하고있으나, 면저항이 100-500옴으로 높아 모니터와 같은 대면적 터치스크린에 적용이 어려울 수 있다는 문제점이 있다. 특허문헌 2에서는 필름에 홈을 파고 은(Ag)을 포함하는 전도성 잉크를 채워 금속망사필름 투명전극을 제작하는 것을 기술 하였으나 1-3미크론 수준의 미세 선폭이라고 할지라도 화면이 일그러져 보이는 간섭현상인 '모아레(moire)'가 발생될 수 있어 디스플레이 광학장치에 적용이 제한될 수 있다. 따라서, 면저항이 낮으면서 동시에 투명성을 유지하여 모아레 현상을 방지할 수 있는 새로운 투명전극필름에 대한 기술개발이 필요한 실정이다.
이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 투명전극필름에 대해 연구하던 중, 투명기재상에 이액분사 방법을 통해 메쉬패턴 금속 도전층을 형성할 경우, 투명성이 향상되면서도 낮은 면저항을 가지는 투명전극필름을 제조할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
대한민국 공개특허 제10-2011-0097242호 대한민국 공개특허 제10-2015-0095473호
본 발명은 전술한 문제를 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 일 실시예는 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 반투과 도전성 금속메쉬필름을 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면은 투명 기재상에 음각 메쉬 패턴 보호층을 형성하는 단계, 상기 음각 메쉬 패턴 보호층이 형성된 투명 기재상에 플라즈마 처리를 수행하는 단계, 상기 플라즈마 처리된 투명 기재상에 은용액 및 환원제를 이액분사하여 반투과성 도전막을 형성하는 단계 및 상기 반투과성 도전막이 형성된 투명 기재를 알칼리용액으로 세척하는 단계를 포함하는 반투과 도전성 금속망사필름의 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 이액분사는 은용액 및 환원제를 각각 4 내지 5bar의 압력으로 0.5 내지 1.5초 동안 동시에 분사하는 것일 수 있다.
상기 반투과성 도전막의 두께는 10 내지 50nm인 것일 수 있다.
상기 반투과성 도전막의 가시광선 투과율은 5 내지 40%인 것일 수 있다.
상기 은용액 및 환원제의 분사량은 상기 투명 기재의 면적 1m2당 30 내지 50ml인 것일 수 있다.
상기 은용액은 은이온(Ag+)과 질산염(nitrate), 염화물(chloride), 황산염(sulfate), 아세트산염(acetate) 또는 아세틸아세토네이트(acetylacetonate)의 착물로 이루어진 은염의 수용액인 것일 수 있다.
상기 환원제는 수소화붕소 나트륨(sodium borohydride), 수소화붕소 알루미늄(aluminium borohydride), 포름알데하이드(formaldehyde), 하이드라진(hydrazine), 글루코스(glucose), 아스코르브산(ascorbic acid) 및 pH 10 내지 14의 아미노계 수용성 염기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것일 수 있다.
상기 음각 메쉬 패턴 보호층은 선폭이 3 내지 30μm이고, 피치가 50 내지 1000μm인 것일 수 있다.
상기 플라즈마 처리는 아르곤 플라즈마 처리, 산소 플라즈마 처리 또는 코로나 방전 플라즈마 처리인 것일 수 있다.
상기 플라즈마 처리는 주파수 15 내지 70kHz 및 전압 300 내지 600V의 플라즈마를 1 내지 10분 동안 처리하는 것일 수 있다.
상기 투명 기재의 플라즈마 처리부의 표면에너지는 보호층으로 보호된 투명기재의 표면에너지 보다 10 내지 30mJ/m2 높고, 상기 투명 기재의 플라즈마 처리부의 거칠기는 4 내지 10nm인 것일 수 있다.
상기 플라즈마 처리부 상에 형성된 반투과성 도전막의 접착력은 소실률 0 내지 5%인 것일 수 있다.
상기 알칼리용액은 pH 8 내지 12의 알칼리이온수인 것일 수 있다.
상기 세척에 사용되는 알칼리용액의 양은 상기 투명 기재의 면적 1m2당 100 내지 200ml인 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면은 투명 기재 및 상기 투명 기재 상에 메쉬 패턴으로 형성된 반투과성 도전막을 포함하고, 상기 반투과성 도전막의 두께는 10 내지 50 nm이고, 상기 메쉬 패턴으로 형성된 반투과성 도전막의 가시광선 투과율은 85 내지 95%이고, 상기 반투과성 도전막은 은(Ag)으로 형성된 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름을 제공한다.
여기서, 상기 메쉬 패턴은 선폭이 3 내지 30μm이고, 피치가 50 내지 1000μm인 것일 수 있다.
상기 반투과 도전성 금속메쉬필름은 면저항이 1 내지 100Ω일 수 있다.
상기 반투과 도전성 금속메쉬필름은 최저곡률반경이 0.5mm 이하일 수 있다.
상기 투명 기재는 PET 필름, PES 필름, PC 필름 또는 CPI 필름인 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 반투과 도전성 금속메쉬필름은 10 내지 50 ㎚의 매우 얇은 코팅두께를 갖는 반투과성 도전막을 포함함으로써, 필름의 가시광선 투과율을 높여 모아레 현상을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 반투과 도전성 금속메쉬필름은 벌크실버에 준하는 매우 낮은 전기저항을 갖으므로 전도성이 높아 전자제품에 사용되는 투명전극소재로 유용하게 사용될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일실시예에 따른 반투과 도전성 금속메쉬필름은 전성과 연성이 뛰어난 은을 전도성 소재로 사용하므로 우수한 플렉서블 특성을 가진다.
더 나아가, 본 발명의 일실시예에 따른 반투과 도전성 금속메쉬필름은 초박형의 도전막 두께로 인해 우수한 플렉서블 특정을 가진다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일측면에 따른 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법을 각 단계별로 나타낸 모식도이다.
도 2는 메쉬 패턴의 피치, 선폭 및 두께의 정의를 나타낸 그림이다.
도 3(a)는 종래의 금속메쉬필름을 나탄낸 모식도이다.
도 3(b)는 본 발명의 일측면에 따른 반투과 도전성 금속메쉬필름을 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 의해 정의될 뿐이다.
덧붙여, 본 발명에서 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 발명의 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 일측면은 투명 기재상에 음각 메쉬 패턴 보호층을 형성하는 단계, 상기 음각 메쉬 패턴 보호층이 형성된 투명 기재상에 플라즈마 처리를 수행하는 단계, 상기 플라즈마 처리된 투명 기재상에 은용액 및 환원제를 이액분사하여 반투과성 도전막을 형성하는 단계 및 상기 반투과성 도전막이 형성된 투명 기재를 알칼리용액으로 세척하는 단계를 포함하는 반투과 도전성 금속망사필름의 제조방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일측면에 따른 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법을 각 단계별로 나타낸 모식도이다.
이하, 상기 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
먼저, 상기 투명 기재상에 음각 메쉬 패턴 보호층을 형성하는 단계는 투명 기재 상에 매쉬패턴의 반전 영역을 보호층으로 덮는 단계이다.
이때, 상기 투명 기재는 PET(Polyethylene Terephthalate) 필름, PES(Polyethersulfone) 필름, PC(Polycarbonate) 필름 또는 CPI(Colorless Polyimide) 필름 등의 투명필름을 사용할 수 있고, 바람직하게는 PET 필름을 사용할 수 있다.
상기 투명 기재는 가시광선 투과도가 90 내지 100%일 수 있고, 바람직하게는 95 내지 100%일 수 있다. 또한, 상기 투명 기재의 두께는 10 내지 100μm일 수 있고, 바람직하게는 20 내지 90μm일 수 있고, 더 바람직하게는 30 내지 80μm일 수 있다.
투명 기재는 제조되는 금속메쉬필름의 용도에 따라 자유롭게 선택하여 사용할 수 있으나, 상술한 바와 같은 투과도 및 두께 범위를 가지는 것이 바람직하다.
상기 음각 메쉬 패턴 보호층에 있어서 메쉬(mesh) 패턴은 다수의 양각 보호층 영역들이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 반복되는 패턴으로, 상기 보호층 영역의 형상은 원형, 삼각형, 사각형, 지그재그형 등의 다양한 형태일 수 있다. 이중에서도 사각형 모양의 보호층 영역이 규칙적으로 형성된 메쉬 패턴이 바람직할 수 있다.
또한, 상기 음각 메쉬 패턴이란 메쉬 패턴 영역은 보호층이 형성되지 않아 투명기재가 외부로 노출되고, 메쉬 패턴의 반전 영역은 보호층으로 마스킹되어 형성된 모양을 의미한다.
이때, 상기 음각 메쉬 패턴 보호층은 선폭이 1 내지 50μm일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 40μm일 수 있고, 더 바람직하게는 3 내지 30μm인 것일 수 있다.
또한, 상기 음각 메쉬 패턴 보호층은 피치가 10 내지 1500μm일 수 있고, 바람직하게는 30 내지 1200μm일 수 있고, 더 바람직하게는 50 내지 1000μm인 것일 수 있다.
상기 메쉬 패턴의 선폭 및 피치는 금속메쉬필름이 사용되는 투명 전극의 투과도, 가요성 또는 기계적 강도 등을 고려하여 조절될 수 있다.
상기 음각 메쉬 패턴 보호층을 형성하는 방법은 만들고자 하는 메쉬 패턴의 선폭에 따라 다양한 방법을 사용할 수 있다. 바람직하게는 메쉬패턴을 미세선으로 제조하고자 할 경우 스크린마스크와 유사한 접촉식 유제마스크를 사용하는 마스킹 공정을 사용하여 보호층을 형성할 수 있고, 메쉬패턴을 초미세선으로 제조하고자 할 경우 포토리소그래피 공정을 사용하여 보호층을 형성할 수 있다.
포토리소그래피 공정을 사용하여 상기 음각 메쉬 패턴 보호층을 형성할 경우, 상기 음각 메쉬 패턴 보호층을 형성하는 단계는 상기 투명 기재 상에 포토레지스트를 도포하는 단계, 상기 포토레지스트가 도포된 투명 기재 상에 메쉬 패턴의 반전 영역을 마스킹하는 단계, 상기 마스킹 된 포토레지스트에 빛을 조사하는 노광단계 및 상기 노광단계 후에 상기 마스킹된 영역 이외의 포토레지스트를 제거하는 현상단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 포토레지스트는 포지티브 포토레지스트 또는 네거티브 포토레지스트를 사용할 수 있으며, 이중에서도 미세 패턴 형성성이 우수한 포지티브 포토레지스트가 바람직할 수 있다.
상기 반투과성 도전막 상에 포토레지스트를 도포하는 단계는 포토레지스트를 직접 도전막 위에 도포한 후 건조하여 형성될 수도 있고, 또는 포토레지스트막을 도전막 위에 라미네이팅한 후 선택적으로 열 또는 가압 처리하여 형성될 수도 있다. 도포에 의해 포토레지스트막을 형성하는 경우, 통상의 슬러리 코팅법에 따라 실시할 수 있으며, 구체적으로는 스핀코팅, 바코팅, 슬릿다이코팅, 롤코팅 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 포토레지스트는 건조 후 포토레지스트막의 두께가 0.1 내지 2㎛가 되도록 하는 두께로 도포되는 것이 바람직할 수 있으며, 상기 포토레지스트를 도포하는 단계 이후에 도포된 포토레지스트가 마르도록 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 노광단계 및 현상단계는 도포된 포토레지스트를 음각 메쉬 패턴으로 형성하는 단계로 마스킹된 영역 이외의 포토레지스트를 제거함으로써 매쉬 패턴의 반전 영역에 보호층을 형성하는 동시에 제거된 포토레지스트 부분을 통해 포토레지스트막 아래에 있던 투명 기재를 외부로 노출시키는 단계이다.
상기 포토레지스트막의 음각 메쉬 패턴화를 위한 노광단계에 있어서, 노광분위기 또는 노광량 등의 노광 조건에는 특별히 제한이 없으나, 금속메쉬필름이 충분한 가시광선 투과도를 갖도록 하기 위해서는 350 내지 400nm 파장의 광을 조사하여 실시되는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 상기 현상단계에 있어서, 현상액은 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드(tetramethyl ammonium hydroxide, TMAH) 등의 염기성 용액을 1:5 정도의 비율로 희석하여 사용할 수 있으며, 현상공정은 투명기재를 현상액에 침지시키는 방법으로 수행될 수 있다. 이때, 현상액의 온도는 10 내지 30℃인 것이 현상단계의 효율 및 속도를 증가시킬 수 있어 바람직할 수 있다.
다음으로, 상기 음각 메쉬 패턴 보호층이 형성된 투명 기재상에 플라즈마 처리를 수행하는 단계는 메쉬 패턴 보호층이 형성되지 않은 투명기재 표면을 플라즈마 처리하여 표면에너지를 높임으로써 추후 형성되는 은 도전막과의 접착력을 높이는 단계이다.
이때, 상기 플라즈마 처리는 아르곤 플라즈마 처리, 산소 플라즈마 처리 또는 코로나 방전 플라즈마 처리 등의 방법으로 수행될 수 있으며, 바람직하게는 코로나 방전 플라즈마 처리로 수행될 수 있다.
상기 플라즈마 처리는 10 내지 75kHz의 주파수로 처리될 수 있고, 바람직하게는 13 내지 73kHz의 주파수로 처리될 수 있고, 더 바람직하게는 15 내지 70kHz 주파수로 처리될 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 처리는 250 내지 650V의 전압으로 처리될 수있고, 바람직하게는 270 내지 630V의 전압으로 처리될 수있고, 더 바람직하게는 300 내지 600V의 전압으로 처리될 수 있다.
나아가, 상기 플라즈마 처리는 0.5 내지 20분 동안 처리할 수 있고, 바람직하게는 1 내지 15분 동안 처리할 수 있고, 더 바람직하게는 1 내지 10분 동안 처리할 수 있다.
상기 투명 기재의 플라즈마 처리부의 표면에너지는 보호층으로 보호된 투명기재의 표면에너지 보다 10 내지 30mJ/m2 높을 수 있고, 상기 투명 기재의 플라즈마 처리부의 거칠기는 4 내지 10nm일 수 있으며, 플라즈마 미처리부의 거칠기는 1 내지 5㎚일 수 있다. 이때, 상기 거칠기는 RMS, AFM측정값을 의미한다.
상기 플라즈마 처리를 통해 보호층이 형성되지 않은 메쉬 패턴의 투명기재 영역은 표면에너지가 높아지게되고 표면 거칠기가 높아지므로 추후 수행되는 은 도전막 형성과정에서 은 도전막과의 접착력이 높아지게 된다.
다음으로, 상기 플라즈마 처리된 투명 기재상에 은용액 및 환원제를 이액분사하여 반투과성 도전막을 형성하는 단계는 은용액과 환원제를 짧은 시간 동안 분사하여 반투과성을 가지는 은 도전막을 형성하는 단계이다.
상기 은용액으로는 은이온(Ag+)과 질산염(nitrate), 염화물(chloride), 황산염(sulfate), 아세트산염(acetate) 또는 아세틸아세토네이트(acetylacetonate)의 착물로 이루어진 은염의 수용액이 사용될 수 있다.
상기 환원제로는 수소화붕소 나트륨(sodium borohydride), 수소화붕소 알루미늄(aluminium borohydride), 포름알데하이드(formaldehyde), 하이드라진(hydrazine), 글루코스(glucose), 아스코르브산(ascorbic acid) 또는 pH 10 내지 14의 아미노계 수용성 염기 등이 사용될 수 있으며, 이들의 혼합물 또한 사용될 수 있다.
상기 이액분사는 은용액 및 환원제를 각각 동시에 스프레이 방식으로 분사하는 은 도금 방식을 의미하다. 이때, 상기 이액분사의 분사압력은 3 내지 6bar일 수 있고, 바람직하게는 3.5 내지 5.5bar일 수 있고, 더 바람직하게는 4 내지 5bar일 수 있다. 또한, 상기 이액분사의 분사시간은 0.1 내지 2초일 수 있고, 바람직하게는 0.3 내지 1.7초일 수 있고, 더 바람직하게는 0.5 내지 1.5초일 수 있다. 분사시간이 0.5초 미만일 경우, 너무 짧은 분사시간으로 인해 충분한 은도금이 이루어지지 않아 반투과성 도전막의 도전성이 낮아질 수 있다. 분사시간이 1.5초 초과일 경우 분사시간이 너무 길어 반투과성 도전막의 두께가 두꺼워서 충분한 가시광선 투과도가 나타나지 않을 수 있다.
상기 은용액 및 환원제의 분사량은 상기 투명 기재의 면적 1 m2당 10 내지 100ml일 수 있고, 바람직하게는 20 내지 70ml일 수 있고, 더 바람직하게는 30 내지 50ml일 수 있다.
상기 반투과성 도전막의 두께는 3 내지 60nm일 수 있고, 바람직하게는 5 내지 55nm일 수 있고, 더 바람직하게는 10 내지 50nm일 수 있다.
반투과성 도전막의 두께가 10nm 미만일 경우 도전막의 두께가 너무 얇아 금속메쉬필름의 도전성이 낮아질 수 있으며, 반투과성 도전막의 두께가 50nm 초과일 경우 도전막의 두께가 너무 두꺼워 도전막이 불투명해질 수 있으며 충분한 가시광선 투과율을 나타내지 못해 필름에 물결무늬가 생기는 모아레(Moire) 현상이 발생할 수 있다. 또한, 제조되는 금속메쉬필름의 두께가 너무 두꺼워 충분한 플렉서블 특징을 나타낼 수 없어 플렉서블 디스플레이에 적용이 불가능할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 금속메쉬필름의 제조방법은 은 도전막 형성시 매우 짧은 순간 은용액 및 환원제를 이액분사함으로써 초박형의 은 도전막을 형성할 수 있고, 이를 통해 가시광선 투과율이 높은 금속메쉬필름을 제조함으로써 금속메쉬필름에서 발생할 수 있는 모아레 현상의 발생을 억제한다.
상기 반투과성 도전막의 가시광선 투과율은 1 내지 50%일 수 있고, 바람직하게는 3 내지 45%일 수 있고, 더 바람직하게는 5 내지 40%일 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 처리부 상에 형성된 반투과성 도전막의 접착력은 소실률 0 내지 10%일 수 있고, 바람직하게는 0 내지 7%일 수 있고, 더 바람직하게는 0 내지 5%일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일측면에 따른 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법은 플라즈마 처리된 메쉬패턴의 투명기재 상에 은용액 및 환원제의 이액분사 방법을 통해 초박형의 은 도전막을 형성한다. 이를 통해, 도전층을 반투과 영역으로 형성함으로써 금속메쉬필름의 가시광선 투과율을 높이고, 금속메쉬필름의 면저항을 낮출 수 있다.
마지막으로, 상기 반투과성 도전막이 형성된 투명 기재를 알칼리용액으로 세척하는 단계는 투명 기재 상에 형성된 보호층과 그 보호층 위에 도포된 은용액 및 환원제를 제거함으로써 투명기재 상에 메쉬패턴으로 반투과 은 도전막이 형성된 반투과 도전성 금속메쉬필름을 제조하는 단계이다.
이때, 상기 알칼리용액은 pH 8 내지 12의 알칼리이온수가 사용될 수 있다.
상기 세척에 사용되는 알칼리용액의 양은 상기 투명 기재의 면적 1m2당 50 내지 250ml일 수 있고, 바람직하게는 80 내지 220ml일 수 있고, 더 바람직하게는 100 내지 200ml일 수 있다.
또한, 상기 세척 이후에 수득한 금속메쉬필름을 상온에서 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제조방법으로 제조된 반투과 도전성 금속메쉬필름은 반투과성 도전막이 50nm 이하의 얇은 은(Ag) 도전층으로 형성되므로 우수한 도전성 및 낮은 면저항을 가지게 된다. 또한, 도전층이 얇아짐으로 인해서 우수한 가시광선 투과율을 보이게 되며, 종래의 불투명 도전층으로 인해 발생했던 모아레 현상이 일어나지 않아, 투명전극디스플레이 소재로 사용할 경우 우수한 품질의 제품을 제조할 수 있다. 나아가, 얇은 도전층으로 인해 금속메쉬필름의 플렉서플 특성이 종래의 금속메쉬필름보다 더 높다는 장점이 있다. 더 나아가, 10 내지 50㎚의 매우 얇은 두께의 도전부는 투명기재와의 단차가 거의 없어 합지에 유리하고, 수십 나노미터의 얇은 두께라 할 지라도 양각으로 존재하기 때문에 전기접점을 형성하기 유리하다.
또한, 본 발명의 다른 일측면은 투명 기재 및 상기 투명 기재 상에 메쉬 패턴으로 형성된 반투과성 도전막을 포함하고, 상기 반투과성 도전막의 두께는 10 내지 50 nm이고, 상기 메쉬 패턴으로 형성된 반투과성 도전막의 가시광선 투과율은 85 내지 95%이고, 상기 반투과성 도전막은 은(Ag)으로 형성된 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름을 제공한다.
이때, 상기 반투과 도전성 금속메쉬필름은 전술한 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법을 통해 제조된 것일 수 있다.
상기 투명 기재는 PET 필름, PES 필름, PC 필름 또는 CPI 필름 등의 투명필름을 사용할 수 있고, 바람직하게는 PET 필름을 사용할 수 있다.
상기 투명 기재는 가시광선 투과도가 90 내지 100%일 수 있고, 바람직하게는 95 내지 100%일 수 있다. 또한, 상기 투명 기재의 두께는 10 내지 100μm일 수 있고, 바람직하게는 20 내지 90μm일 수 있고, 더 바람직하게는 30 내지 80μm일 수 있다.
투명 기재는 상기 금속메쉬필름의 용도에 따라 적절한 투과도 및 두께를 가지는 투명 필름을 자유롭게 선택하여 사용할 수 있으나, 상술한 바와 같은 투과도 및 두께 범위를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 메쉬 패턴은 선폭이 1 내지 40μm일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 35μm일 수 있고, 더 바람직하게는 3 내지 30μm일 수 있으며, 상기 메쉬 패턴은 피치가 1 내지 1200μm일 수 있고, 바람직하게는 5 내지 1100μm일 수 있고, 더 바람직하게는 10 내지 1000μm일 수 있다.
도 2는 메쉬 패턴의 피치, 선폭 및 두께의 정의를 나타낸 그림이다.
도 2와 같이 피치는 메쉬 패턴에 있어서, 사각형 패턴 하나의 일측면으로부터 바로 옆의 사각형 패턴의 일측면까지의 폭을 의미하며, 선폭은 메쉬 패턴이 형성되는 반투과 도전층 영역의 선폭을 의미한다.
나아가, 상기 반투과성 도전막의 두께는 3 내지 60nm일 수 있고, 바람직하게는 5 내지 55nm일 수 있고, 더 바람직하게는 10 내지 50nm일 수 있다.
상기 메쉬 패턴으로 형성된 반투과성 도전막의 가시광선 투과율은 80 내지 95%일 수 있고, 바람직하게는 83 내지 95%일 수 있고, 더 바람직하게는 85 내지 95%일 수 있다.
반투과성 도전막의 두께가 10nm 미만일 경우 도전막의 두께가 너무 얇아 금속메쉬필름의 도전성이 낮아질 수 있으며, 반투과성 도전막의 두께가 50nm 초과일 경우 도전막의 두께가 너무 두꺼워 도전막이 불투명해질 수 있으며 충분한 가시광선 투과율을 나타내지 못해 필름에 물결무늬가 생기는 모아레(Moire) 현상이 발생할 수 있다. 또한, 금속메쉬필름의 두께가 너무 두꺼워 충분한 플렉서블 특징을 나타낼 수 없어 플렉서블 디스플레이에 적용이 불가능할 수 있다.
도 3(a)는 종래의 금속메쉬필름을 나탄낸 모식도이고, 도 3(b)는 본 발명의 일측면에 따른 반투과 도전성 금속메쉬필름을 나타낸 모식도이다.
도 3에서 확인할 수 있듯이, 종래의 금속메쉬필름은 금속 도전층이 불투과 영역으로 이루어져 있었으나, 본 발명의 일측면에 따른 반투과 도전성 금속메쉬필름은 금속 도전층이 반투과 영역으로 구성되며, 금속 메쉬 패턴의 교차부 및 단일부의 두께가 동일하게 형성됨으로써 우수한 가시광선 투과율과 도전성 및 낮은 면저항을 가지게 된다.
또한, 상기 반투과 도전성 금속메쉬필름은 면저항이 0.1 내지 150Ω일 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 130Ω일 수 있고, 더 바람직하게는 1 내지 100Ω일 수 있다.
나아가, 상기 반투과 도전성 금속메쉬필름은 가시광선 투과율이 80 내지 98%일 수 있고, 바람직하게는 85 내지 96%일 수 있고, 더 바람직하게는 90 내지 94%일 수 있다.
더 나아가, 상기 반투과 도전성 금속메쉬필름은 최저곡률반경이 1mm 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.7mm 이하일 수 있고, 더 바람직하게는 0.5mm 이하일 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 금속메쉬필름은 반투과성 도전막이 50nm 이하의 얇은 은(Ag) 도전층으로 형성되므로 우수한 도전성 및 낮은 면저항을 가지게 된다. 또한, 도전층이 얇아짐으로 인해서 우수한 가시광선 투과율을 보이게 되며, 종래의 불투명 도전층으로 인해 발생했던 모아레 현상이 일어나지 않아, 투명전극디스플레이 소재로 사용할 경우 우수한 품질의 제품을 제조할 수 있다. 나아가, 얇은 도전층으로 인해 금속메쉬필름의 플렉서플 특성이 종래의 금속메쉬필름보다 더 높다는 장점이 있다. 더 나아가, 10 내지 50㎚의 매우 얇은 두께의 도전부는 투명기재와의 단차가 거의 없어 합지에 유리하고, 수십 나노미터의 얇은 두께라 할 지라도 양각으로 존재하기 때문에 전기접점을 형성하기 유리하다. 또한, 본 발명의 일측면에 따른 금속메쉬필름의 제조방법은 플라즈마 처리를 통한 도전막 형성 방법을 사용함으로써, 메쉬패턴화를 위한 추가적인 식각공정이 필요하지 않아 공정이 효율이 높다는 장점을 가진다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 1: 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조
본 발명의 일측면에 따른 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법을 사용하여 반투과 도전성 금속메쉬필름을 제조하였다.
먼저, SKC社에서 제조한 두께 100μ의 PET 필름 상에 AZ社의 NOVOAK계 포토레지스트를 도포한 후, 130℃에서 2분 동안 포스트큐어링 하여 선폭 7μm 피치 150μm의 음각 메쉬 패턴 보호층을 형성하였다.
다음으로, 상기 보호층이 형성된 투명 기재상에 17kHz, 450V의 코로나 방전 플라즈마를 1 내지 10분 동안 처리하였다.
다음으로, 상기 플라즈마 처리된 투명 기재 상에 질산은을 포함하는 은용액과 환원제를 각각 40ml/m2씩 동시에 4.5bar의 압력으로 1.5초 동안 분사하여 두께 40nm의 반투과성 도전막을 형성하였다.
마지막으로, 상기 반투과성 도전막이 형성된 투명 기재를 솔브레인社의 알칼리이온수(pH=9)를 150ml/m2도포하여 수세하여 보호층을 제거한 후, 상온에서 건조하여 반투과 도전성 금속메쉬필름을 제조하였다.
제조된 반투과 도전성 금속메쉬필름 메쉬패턴 금속층은 모아레 현상이 관찰되지 않았고, 가시광선 투과율 85 내지 95%를 나타냈으며, 반투과성 도전부의 비저항은 2.25×10-6Ω·㎝을 나타내었다.

Claims (19)

  1. 투명 기재상에 음각 메쉬 패턴 보호층을 형성하는 단계;
    상기 음각 메쉬 패턴 보호층이 형성된 투명 기재상에 플라즈마 처리를 수행하는 단계;
    상기 플라즈마 처리된 투명 기재상에 은용액 및 환원제를 이액분사하여 반투과성 도전막을 형성하는 단계; 및
    상기 반투과성 도전막이 형성된 투명 기재를 알칼리용액으로 세척하는 단계
    를 포함하는 반투과 도전성 금속망사필름의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이액분사는 은용액 및 환원제를 각각 4 내지 5bar의 압력으로 0.5 내지 1.5초 동안 동시에 분사하는 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서
    상기 반투과성 도전막의 두께는 10 내지 50nm인 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반투과성 도전막의 가시광선 투과율은 5 내지 40%인 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 은용액 및 환원제의 분사량은 상기 투명 기재의 면적 1m2당 30 내지 50ml인 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 은용액은 은이온(Ag+)과 질산염(nitrate), 염화물(chloride), 황산염(sulfate), 아세트산염(acetate) 또는 아세틸아세토네이트(acetylacetonate)의 착물로 이루어진 은염의 수용액인 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 환원제는 수소화붕소 나트륨(sodium borohydride), 수소화붕소 알루미늄(aluminium borohydride), 포름알데하이드(formaldehyde), 하이드라진(hydrazine), 글루코스(glucose), 아스코르브산(ascorbic acid) 및 pH 10 내지 14의 아미노계 수용성 염기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 음각 메쉬 패턴 보호층은 선폭이 3 내지 30μm이고, 피치가 50 내지 1000μm인 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리는 아르곤 플라즈마 처리, 산소 플라즈마 처리 또는 코로나 방전 플라즈마 처리인 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리는 주파수 15 내지 70kHz 및 전압 300 내지 600V의 플라즈마를 1 내지 10분 동안 처리하는 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기재의 플라즈마 처리부의 표면에너지는 보호층으로 보호된 투명기재의 표면에너지 보다 10 내지 30mJ/m2 높고,
    상기 투명 기재의 플라즈마 처리부의 거칠기는 4 내지 10nm인 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리부 상에 형성된 반투과성 도전막의 접착력은 소실률 0 내지 5%인 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리용액은 pH 8 내지 12의 알칼리이온수인 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 세척에 사용되는 알칼리용액의 양은 상기 투명 기재의 면적 1m2당 100 내지 200ml인 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름의 제조방법.
  15. 투명 기재; 및
    상기 투명 기재 상에 메쉬 패턴으로 형성된 반투과성 도전막
    을 포함하고,
    상기 반투과성 도전막의 두께는 10 내지 50 nm이고,
    상기 메쉬 패턴으로 형성된 반투과성 도전막의 가시광선 투과율은 85 내지 95%이고,
    상기 반투과성 도전막은 은(Ag)으로 형성된 것인
    반투과 도전성 금속메쉬필름.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 메쉬 패턴은 선폭이 3 내지 30μm이고, 피치가 50 내지 1000μm인 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 반투과 도전성 금속메쉬필름은 면저항이 1 내지 100Ω인 반투과 도전성 금속메쉬필름.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 반투과 도전성 금속메쉬필름은 최저곡률반경이 0.5mm 이하인 반투과 도전성 금속메쉬필름.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 투명 기재는 PET 필름, PES 필름, PC 필름 또는 CPI 필름인 것인 반투과 도전성 금속메쉬필름.
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