KR20200007201A - 매립형 투명 전극 기판 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 전극 기판은, 투명 기재; 상기 투명 기재 상에 구비되고, 홈부 패턴을 포함하는 접착층; 및 상기 접착층의 홈부 패턴 내부에 구비된 금속박 패턴을 포함하고, 상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면과 상기 금속박 패턴의 상부면 간의 단차는, 상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면이 1㎛ 내지 50㎛ 더 높은 것을 특징으로 한다.

Description

매립형 투명 전극 기판 및 이의 제조방법{EMBEDDED TRANSPARENT ELECTRODE SUBSTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 출원은 매립형 투명 전극 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 우리나라는 첨단 ICT 기술과 LED 기술의 융합을 통해 화려한 간판뿐만 아니라 공원 및 도심지 내에 다양한 경관 조명을 연출하여 도시민에게 정보 및 볼거리를 제공하고 있다. 특히, ITO 투명 전극 소재를 사용한 투명 LED 디스플레이는 Glass와 Glass 사이에 LED를 적용하거나 LED가 적용된 투명 필름을 Glass의 일면에 부착한 것으로써, 전선이 보이지 않아 고급스러운 연출이 가능한 장점이 있다. 이로 인해 호텔, 백화점 등의 실내 인테리어에 활용되고 있으며, 건물 외벽의 미디어 파사드 구현에 있어 그 중요성이 커지고 있다.
투명하면서도 전기가 흘러 터치스크린 등에 사용되는 투명 전극은 스마트기기가 보급되면서 그 수요가 폭발적으로 늘어났으며, 그 중 가장 많이 사용하는 투명 전극은 인듐과 주석의 산화물인 ITO(Indium Tin Oxide) 이다. 그러나, ITO 투명 전극 소재의 주원료인 인듐은 전 세계적으로 매장량이 많지 않고, 중국 등 일부 국가에서만 생산되고 있으며 생산비용이 고가이다. 또한, 저항값이 일정하게 적용되지 않아 표출되는 LED 불빛이 일정하지 않다는 단점을 갖고 있다. 이로 인해 ITO를 활용한 투명 LED는 고성능 저비용의 투명 전극 소재로 활용하기에는 한계가 있다.
투명 전극 소재로서 ITO가 가장 많은 비중을 차지하며 사용되어 온 것은 사실이나, 경제성, 제한적 성능 등 한계로 인하여 새로운 소재를 활용한 연구와 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 차세대 신소재로 주목받고 있는 투명 전극 소재로는 메탈메쉬(Metal Mesh), 나노 와이어(Ag Nanowire), 탄소나노튜브(CNT), 전도성 고분자, 그래핀(Graphene) 등이 있다. 그 중 메탈메쉬는 ITO를 대체한 물질의 85%를 차지하는 신소재로서 저비용 고전도도를 갖고 있어 그 활용도 측면에서 시장이 확대되고 있다.
메탈메쉬를 활용한 투명 LED 디스플레이는 기존 ITO 투명 디스플레이보다 유지보수가 용이하고, 자원절약, 환경오염방지를 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제조원가 절감으로 경제적이다. 또한, 다양한 용도로 확대 적용이 가능하여 새로운 투명전극 소재로서 다양한 제품에 적용 및 활용에 가능성을 갖고 있다.
대한민국 특허공개공보 제10-2015-0033169호
본 출원은 매립형 투명 전극 기판 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태는,
투명 기재;
상기 투명 기재 상에 구비되고, 홈부 패턴을 포함하는 접착층; 및
상기 접착층의 홈부 패턴 내부에 구비된 금속박 패턴을 포함하고,
상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면과 상기 금속박 패턴의 상부면 간의 단차는, 상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면이 1㎛ 내지 50㎛ 더 높은 것인 매립형 투명 전극 기판을 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는,
투명 기재, 상기 투명 기재 상에 구비된 접착층 및 상기 접착층 상에 구비된 금속박(metal foil)을 포함하는 구조체를 형성하는 단계;
상기 금속박 상에 드라이 필름 레지스트(dry film resist, DFR)를 합지하는 단계;
상기 금속박 및 드라이 필름 레지스트를 패터닝하여, 금속박 패턴 및 드라이 필름 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
70℃ 내지 100℃의 온도로 열 합착 공정을 수행하여, 상기 금속박 패턴 및 드라이 필름 레지스트 패턴을 상기 접착층 내부로 매립시키는 단계; 및
상기 드라이 필름 레지스트 패턴을 제거하고, 상기 접착층을 완전 경화시키는 단계
를 포함하는 매립형 투명 전극 기판의 제조방법을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 저가의 금속박을 이용하여 금속박 패턴을 형성하므로 투명 전극 기판의 제조시 원재료비가 절감될 수 있는 특징이 있다. 특히, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 접착층 상에 금속박 패턴 및 드라이 필름 레지스트 패턴을 형성한 후 70℃ 내지 100℃의 온도로 열 합착 공정을 수행한 후, 상기 드라이 필름 레지스트 패턴을 제거함으로써, 상기 접착층 내부로 상기 금속박 패턴이 매립되는 매립형 투명 전극 기판을 제조할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 접착층 상에 금속박 패턴을 형성한 후 70℃ 내지 100℃의 온도로 열처리함으로써, 금속박 표면의 조도에 따른 투명 전극 기판의 헤이즈가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면과 상기 금속박 패턴의 상부면 간의 단차는, 상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면이 1㎛ 내지 50㎛ 더 높은 구성을 갖는다. 이에 따라, 전극 기판 상에 LED를 실장하기 위한 솔더(solder) 리플로우(reflow) 공정시 솔더가 인접한 금속 전극으로 번지는 것을 방지할 수 있고, 쇼트(short) 불량을 방지할 수 있다.
또한, 상기 솔더가 인접 금속 전극으로 번져 연결되면 쇼트불량이 일어날 뿐만 아니라, 추가로 솔더가 번져 금속 패드를 벗어나고 인접한 금속 전극으로 번지지 않은 경우에도 금속 패드를 벗어난 솔더는 솔더볼 형태가 되어 기재에 피착되지 않고 유실되어 다른 금속 전극에 쇼트를 유발시킬 수 있다. 따라서, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 솔더 리플로우가 금속 패드와 같이 한정된 특정 영역에서만 진행되도록 할 수 있다.
도 1은 본 출원의 일 실시상태에 따른 매립형 투명 전극 기판을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시상태에 따른 매립형 투명 전극 기판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 3은 종래의 투명 전극 기판을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 4 내지 도 8은 각각 본 출원의 실시예 1에 따른 매립형 투명 전극 기판을 나타낸 도이다.
도 9 내지 도 11은 각각 본 출원의 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 전극 기판의 솔더 리플로우 형상을 나타낸 도이다.
도 12 및 도 13은 각각 본 출원의 비교예 1 및 2에 따른 전극 기판을 개략적으로 나타낸 도이다.
이하 본 출원에 대하여 상세히 설명한다.
본 출원에 있어서, "투명"은 가시광선 영역(400 내지 700nm)에서 약 80% 이상의 투과율 특성을 갖는 것을 의미하기로 한다.
투명 기재 상부에 금속 배선이 구비되어 있는 투명 LED 디스플레이에 적용되는 투명 전극 기판의 경우에는, 70% 이상의 투과율과 0.5 ohm/sq 이하의 면저항 특성이 확보되어야 한다. 상기 투과율 및 면저항 특성을 확보하기 위해서는 비저항층이 낮은 구리 증착층이 1㎛ 이상의 두께를 가져야 한다. 투명 기재 상부에 스퍼터링, 이베퍼레이션, 도금 공정 등을 활용하여 1㎛ 이상의 구리 증착층을 형성할 수 있으나, 이러한 경우에는 고가의 증착비용이 발생하며 구리 증착층의 부착력 저하 및 증착 공정 중 하부 투명 기재의 손상이 발생할 수 있다.
또한, 저가의 동박과 투명 기재를 접착제를 활용하여 합지하는 경우에는, 제조비용을 크게 낮출 수 있고 부착력이 개선될 수 있으나, 동박의 표면조도가 접착제 표면에 전사되어 개구부의 헤이즈(haze)가 증가되는 문제가 발생한다.
또한, 우수한 표면 평탄도를 갖는 매립형 전극을 제조하기 위해서, 전극 패턴이 구비되어 있는 투명 기재 상에 추가로 수지층을 도포한 후 전극 상부에 존재하는 잔류 수지층을 제거하거나, 이형기재 상에 전극 패턴을 형성한 후 그 상부에 수지층을 도포 및 경화하여 전극을 수지층으로 전사하는 방법을 이용할 수 있으나, 이러한 경우에는 공정이 복잡하고 제조비용이 상승하는 문제점을 가지고 있다.
또한, 투명 전극 기판 상에 LED를 실장하기 위한 SMT(surface-mount technology) 솔더(Solder) 스크린 인쇄가 치우쳐 인쇄되면 리플로우(reflow) 과정에서 인접한 금속 전극으로 솔더(Solder)가 번져 쇼트(Short) 불량이 발생할 수 있다. 상기와 같은 종래의 투명 전극 기판을 하기 도 3에 개략적으로 나타내었다. 솔더 페이스트(Solder Paste) 스크린 프린팅 공차가 적어도 평균적으로 100㎛ 이상의 수준이다. 상기 불량을 방지하기 위하여, 인접 금속 전극의 이격 거리를 일정 수준 이상으로 하는 경우에는, 설계시 패드(Pad) 부와 배선부의 면적 및 위치가 제한될 수 있다.
이에 본 출원에서는, 가격 경쟁력을 확보하기 위하여, 금속층으로써 초저가의 금속박을 이용하고, 투명 전극 기판의 헤이즈를 개선할 수 있으며, 전술한 솔더 리플로우시 쇼트 불량을 방지할 수 있는 매립형 투명 전극 기판 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 매립형 투명 전극 기판은, 투명 기재; 상기 투명 기재 상에 구비되고, 홈부 패턴을 포함하는 접착층; 및 상기 접착층의 홈부 패턴 내부에 구비된 금속박 패턴을 포함하고, 상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면과 상기 금속박 패턴의 상부면 간의 단차는, 상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면이 1㎛ 내지 50㎛ 더 높은 것을 특징으로 한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 투명 기재는 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기재 또는 투명 플라스틱 기재가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 전자 소자에 통상적으로 사용되는 투명 기재이면 제한되지 않는다. 구체적으로, 상기 투명 기재로는 유리; 우레탄 수지; 폴리이미드 수지; 폴리에스테르수지; (메타)아크릴레이트계 고분자 수지; 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지 등으로 이루어진 것이 될 수 있다. 또한, 상기 투명기재는 PET(Polyethylene terephthalate), COP(cyclic olefin polymer), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyethersulfone), PC(polycarbonate), 아세틸 셀룰로이드와 같은 가시광 투과율 80% 이상의 필름일 수 있다. 상기 투명기재의 두께는 25㎛ 내지 250㎛일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 금속박 패턴은 당 기술분야에 알려진 재료를 이용할 수 있고, 보다 구체적으로 동박(Cu Foil) 패턴 또는 알루미늄박(Al Foil) 패턴을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 금속박 패턴의 두께는 2㎛ 내지 20㎛ 일 수 있다. 상기 금속박 패턴의 두께는 마이크로미터나 두께 게이지로 측정이 가능하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 접착층은 굴절율이 1.45 내지 1.55 일 수 있고, 70℃ 이상의 온도에서 유동성을 가질 수 있다. 또한, 상기 접착층은 열경화형 접착제 조성물 또는 UV 경화형 접착제 조성물을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 접착층은 실란변성 에폭시 수지, 비스페놀 A형 페녹시 수지, 개시제 및 실란 커플링제를 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 접착층은 전술한 접착제 조성물을 이용하고, 콤마 코팅, 슬롯다이 코팅 등의 방법으로 5㎛ 내지 30㎛의 두께범위로 형성할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원에 있어서, 상기 굴절율은 프리즘 커플러(Prism Coupler;　장비 예시 - Metricon 사의 2010/M), 일립소미터(ellipsometer;　장비 예시 - Horriba Scientific 사의 UVISEL), 아베 굴절계(Abbe Refractometer; 장비 예시 - Kruss 사의 AR4) 등으로 측정 가능하다. 예를 들어, 프리즘 커플러를 이용하여, 코팅층에서 반사된 광량의 변화를 측정하여 굴절율을 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 유리 또는 기타 굴절율을 알고 있는 기재 위에 굴절율을 측정하고자 하는 물질을 수 ㎛의 두께로 스핀코팅 등의 방법으로 코팅한 뒤, 그 코팅된 샘플을 프리즘에 접촉시킨다. 이후 프리즘에 레이저를 입사하면 대부분 전반사하지만, 특정 입사각과 조건을 만족하면 경계면에서 감쇄파(evanescent field)가 발생하여 빛이 커플링된다. 커플링이 일어나서 검출기에서 검출되는 빛의 세기가 급감하는 각도를 측정하면, 빛의 편광모드 관련한 파라미터 및 프리즘과 기재의 굴절율로부터 코팅층의 굴절율을 프리즘 커플러가 자동으로 산출해줄 수 있다.
상기 금속박 패턴은 십점 평균 거칠기(Rz)가 상대적으로 높은 매트(matt) 면을 적어도 한 면 포함하는 금속박으로부터 제조될 수 있다. 이 때, 상기 금속박의 매트 면이 상기 투명 기재와 대향하게 된다.
상기 금속박 패턴은 서로 선폭이 상이한 2종 이상의 금속박 패턴을 포함할 수 있다. 또한, 상기 금속박 패턴은 서로 선폭이 상이한 2종의 금속박 패턴을 포함하고, 1종의 금속박 패턴의 선폭은 3㎛ 내지 30㎛ 이고, 다른 1종의 금속박 패턴의 선폭은 50㎛ 이상일 수 있다. 상기 선폭이 3㎛ 내지 30㎛인 금속박 패턴은 전극 패턴의 역할을 수행할 수 있고, 상기 선폭이 50㎛ 이상인 금속박 패턴은 외부 단자를 연결하기 위한 전극 패드부 패턴의 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 금속박 패턴은 전극 패턴 및 전극 패드부 패턴을 포함할 수 있다.
상기 전극 패턴의 선폭은 3㎛ 내지 30㎛ 일 수 있고, 3㎛ 내지 20㎛ 일 수 있으며, 3㎛ 내지 10㎛ 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 전극 패드부 패턴의 선폭은 50㎛ 이상일 수 있고, 50㎛ 내지 1,000㎛ 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 투명 기재와 대향하는 상기 금속박 패턴의 하부면의 십점 평균 거칠기(Rz)는 0.5㎛ 초과이고, 상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면의 십점 평균 거칠기(Rz)는 0.1㎛ 이하일 수 있다. 또한, 상기 투명 기재와 대향하는 상기 금속박 패턴의 하부면의 십점 평균 거칠기(Rz)는 0.5㎛ 초과 3㎛ 미만일 수 있다. 또한, 상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면의 십점 평균 거칠기(Rz)는 0 내지 0.1㎛ 일 수 있다. 상기 투명 기재와 대향하는 상기 금속박 패턴의 하부면의 십점 평균 거칠기(Rz)가 0.5㎛ 이하인 경우에는 낮은 요철에 의하여 금속박 특유의 높은 반사율을 갖게 된다. 따라서, 이로부터 제조되는 투명 전극 기판의 반사율을 낮추기 어려우므로, 높은 반사율에 의하여 패턴이 눈에 쉽게 인지되는 단점이 있다. 또한, 상기 투명 기재와 대향하는 상기 금속박 패턴의 하부면의 십점 평균 거칠기(Rz)가 0.5㎛ 이하인 경우에는 금속박과 접착층간의 부착력이 저하되어 금속박 패턴을 형성하는 과정(포토공정) 중에 금속박 패턴이 접착층에서 탈리되는 문제가 발생할 수 있다.
즉, 투명 기재 상에 접착층을 구비시킨 후 저가의 금속박을 합지하는 경우에는, 금속박의 표면 조도가 접착층 표면에 전사되어 최종 제품의 헤이즈가 증가되는 문제가 발생할 수 있다. 이에 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 접착층 상에 금속박 패턴을 형성한 후 70℃ 내지 100℃의 온도로 열처리함으로써, 금속박 표면의 조도에 따른 투명 전극 기판의 헤이즈가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 십점 평균 거칠기(Rz) 값은 단면곡선에서 가장 높은 봉우리 5개의 평균 높이와 가장 깊은 골짜기 5개의 평균 깊이의 차이를 의미할 수 있다. 상기 Rz는 Mitutoyo SJ301 측정장비로 측정할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면과 상기 금속박 패턴의 상부면 간의 단차는, 상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면이 1㎛ 내지 50㎛ 더 높은 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 전극 기판 상에 LED를 실장하기 위한 솔더(solder) 리플로우(reflow) 공정시 솔더가 인접한 금속 전극으로 번지는 것을 방지할 수 있고, 쇼트(short) 불량을 방지할 수 있다.
상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면과 상기 금속박 패턴의 상부면 간의 단차는 당 기술분야에 알려진 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 예컨대, SEM 단면을 관찰하고 측정하는 방법, 비접촉 표면형상 측정기(Optical Profiler)로 측정하는 방법, 촉침식 표면 단차 측정기(알파스텝 또는 Surfacer Profiler)로 측정하는 방법 등을 이용할 수 있다.
또한, 상기 매립형 투명 전극 기판의 금속박 패턴이 구비되지 않은 영역의 헤이즈가 5% 이하일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 매립형 투명 전극 기판을 하기 도 1에 개략적으로 나타내었다.
하기 도 1과 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 매립형 투명 전극 기판은, 투명 기재(10); 상기 투명 기재(10) 상에 구비되고, 홈부 패턴을 포함하는 접착층(20); 및 상기 접착층(20)의 홈부 패턴 내부에 구비된 금속박 패턴(30)을 포함하고, 상기 접착층(20)의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면(40)과 상기 금속박 패턴의 상부면(50) 간의 단차(90)는, 상기 접착층(20)의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면(40)이 1㎛ 내지 50㎛ 더 높은 것을 특징으로 한다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 매립형 투명 전극 기판의 제조방법은, 투명 기재, 상기 투명 기재 상에 구비된 접착층 및 상기 접착층 상에 구비된 금속박(metal foil)을 포함하는 구조체를 형성하는 단계; 상기 금속박 상에 드라이 필름 레지스트(dry film resist, DFR)를 합지하는 단계; 상기 금속박 및 드라이 필름 레지스트를 패터닝하여, 금속박 패턴 및 드라이 필름 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 70℃ 내지 100℃의 온도로 열 합착 공정을 수행하여, 상기 금속박 패턴 및 드라이 필름 레지스트 패턴을 상기 접착층 내부로 매립시키는 단계; 및 상기 드라이 필름 레지스트 패턴을 제거하고, 상기 접착층을 완전 경화시키는 단계를 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 매립형 투명 전극 기판의 제조방법은, 투명 기재, 상기 투명 기재 상에 구비된 접착층 및 상기 접착층 상에 구비된 금속박을 포함하는 구조체를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 구조체를 형성하는 단계는, 금속박 상에 접착층을 형성하고, 상기 접착층 상에 투명 기재를 형성하는 단계; 또는 투명 기재 상에 접착층을 형성하고, 상기 접착층 상에 금속박을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 접착층은 전술한 접착제 조성물을 이용하고, 콤마 코팅, 슬롯다이 코팅 등의 방법으로 5 내지 30㎛의 두께범위로 형성할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 매립형 투명 전극 기판의 제조방법은, 상기 금속박 상에 드라이 필름 레지스트를 합지하는 단계를 포함한다.
상기 드라이 필름 레지스트는 당 기술분야에 알려진 재료를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 드라이 필름 레지스트는 메타크릴레이트와 그 유도체, 아크릴레이트와 그 유도체, 메타크릴일옥시에틸산 포스페이트 및 프탈산 유도체의 메타크릴레이트로 구성된 군에서 선택된 일관능성 단량체; 디메타크릴레이트와 그 유도체, 디아크릴레이트와 그 유도체, 트리 메타크릴레이트와 그 유도체, 테트라 메타크릴레이트와 그 유도체, 트리 아크릴레이트와 그 유도체 및 테트라 아크릴레이트와 그 유도체로 구성된 군에서 선택된 다관능성 단량체; 및 이들의 혼합물 중 선택된 광중합 단량체로 제조된 것일 수 있다. 일반적으로, 드라이 필름 레지스트의 감광층 조성은 광에 의해 광중합을 하는 광중합 단량체(다관능성 단량체), 광중합이 일어나도록 광에 의해 라디칼이나 라디칼을 유도하는 광중합 개시제, 광중합 조성물의 기계적 강도와 텐딩성 및 접착성을 부여하는 바인더 폴리머, 그리고 염료와 안정제 접착촉진제 열중합 방지제 등의 첨가제를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 매립형 투명 전극 기판의 제조방법은, 상기 금속박 및 드라이 필름 레지스트를 패터닝하여, 금속박 패턴 및 드라이 필름 레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 금속박 패턴 및 드라이 필름 레지스트 패턴을 형성하는 방법은 당 기술분야에 알려진 방법을 이용할 수 있고, 예컨대 포토리소그래피 공정을 이용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 금속박 패턴 및 드라이 필름 레지스트 패턴을 형성하는 방법은, 금속박 상에 드라이 필름 레지스트 패턴을 형성한 후 상기 금속박을 식각하는 단계를 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 매립형 투명 전극 기판의 제조방법은, 70℃ 내지 100℃의 온도로 열 합착 공정을 수행하여, 상기 금속박 패턴 및 드라이 필름 레지스트 패턴을 상기 접착층 내부로 매립시키는 단계를 포함한다.
상기 70℃ 내지 100℃의 온도로 열 합착 공정을 수행하는 단계에 의하여, 상기 접착층 내부로 상기 금속박 패턴 및 드라이 필름 레지스트 패턴이 매립될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 70℃ 내지 100℃의 온도로 열 합착 공정을 수행하는 단계는 상기 금속박 패턴 및 드라이 필름 레지스트 패턴의 상부를 핫 플레이트(Hot Plate) 또는 핫 롤(Hot Roll)로 압력을 가함으로써, 상기 금속박 패턴 및 필름 레지스트 패턴을 접착층 내부로 매립시킬 수 있다.
또한, 상기 열 합착 공정 이전의 상기 접착층의 표면의 십점 평균 거칠기(Rz)는 0.5㎛ 초과이고, 상기 열 합착 공정 이후의 상기 접착층의 표면의 십점 평균 거칠기(Rz)는 0.1㎛ 이하일 수 있다. 또한, 상기 열 합착 공정 이전의 상기 접착층의 표면의 십점 평균 거칠기(Rz)는 0.5㎛ 초과 3㎛ 미만일 수 있다. 또한, 상기 열 합착 공정 이후의 상기 접착층의 표면의 십점 평균 거칠기(Rz)는 0 내지 0.1㎛ 일 수 있다. 상기 열 합착 공정 이전의 상기 접착층의 표면의 십점 평균 거칠기(Rz)가 0.5㎛ 이하인 경우에는 낮은 요철에 의하여 금속박 특유의 높은 반사율을 갖게 된다. 따라서, 이로부터 제조되는 투명 전극 기판의 반사율을 낮추기 어려우므로, 높은 반사율에 의하여 패턴이 눈에 쉽게 인지되는 단점이 있다. 또한, 상기 열 합착 공정 이전의 상기 접착층의 표면의 십점 평균 거칠기(Rz)가 0.5㎛ 이하인 경우에는 금속박과 접착층간의 부착력이 저하되어 금속박 패턴을 형성하는 과정(포토공정) 중에 금속박 패턴이 접착층에서 탈리되는 문제가 발생할 수 있다.
즉, 투명 기재 상에 접착층을 구비시킨 후 저가의 금속박을 합지하는 경우에는, 금속박의 표면 조도가 접착층 표면에 전사되어 최종 제품의 헤이즈가 증가되는 문제가 발생할 수 있다. 이에 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 접착층 상에 금속박 패턴을 형성한 후 70℃ 내지 100℃의 온도로 열 합착 공정을 수행함으로써, 금속박 표면의 조도에 따른 투명 전극 기판의 헤이즈가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 매립형 투명 전극 기판의 제조방법은, 상기 드라이 필름 레지스트 패턴을 제거하고, 상기 접착층을 완전 경화시키는 단계를 포함한다. 상기 접착층은 열경화형 접착제 조성물 또는 UV 경화형 접착제 조성물을 포함하고, 상기 접착층을 완전 경화시키는 단계는, 접착층을 120℃ 이상의 온도로 열경화시키거나 UV 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 드라이 필름 레지스트 패턴을 제거하는 방법은 당 기술분야에 알려진 방법을 이용할 수 있으며, 보다 구체적으로 알칼리 박리액을 이용하여 스프레이 공정 또는 침지 공정으로 상기 드라이 필름 레지스트 패턴을 제거할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 매립형 투명 전극 기판의 제조방법을 하기 도 2에 개략적으로 나타내었다.
하기 도 2와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 매립형 투명 전극 기판의 제조방법은, 투명 기재(10), 상기 투명 기재(10) 상에 구비된 접착층(20) 및 상기 접착층 상에 구비된 금속박(metal foil) (60)을 포함하는 구조체를 형성하는 단계; 상기 금속박(60) 상에 드라이 필름 레지스트(dry film resist, DFR) (70)를 합지하는 단계; 상기 금속박(60) 및 드라이 필름 레지스트(70)를 패터닝하여, 금속박 패턴(30) 및 드라이 필름 레지스트 패턴(80)을 형성하는 단계; 70℃ 내지 100℃의 온도로 열 합착 공정을 수행하여, 상기 금속박 패턴(30) 및 드라이 필름 레지스트 패턴(80)을 상기 접착층(20) 내부로 매립시키는 단계; 및 상기 드라이 필름 레지스트 패턴(80)을 제거하고, 상기 접착층(20)을 완전 경화시키는 단계를 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 매립형 투명 전극 기판은 전자 소자의 투명 전극으로 적용될 수 있다.
상기 전자 소자는 발열 필름, 투명 LED 디스플레이, 터치 패널, 태양 전지 또는 트랜지스터일 수 있다. 상기 발열 필름, 투명 LED 디스플레이, 터치 패널, 태양 전지 또는 트랜지스터는 당업계에 일반적으로 알려져 있는 것일 수 있으며, 전극을 본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 전극 기판으로 사용한 것일 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 명세서에 기재된 실시상태를 예시한다. 그러나, 이하의 실시예에 의하여 상기 실시상태들의 범위가 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.
< 실시예 >
< 실시예 1>
250㎛ 두께의 PET 필름 상에 콤마 코터를 이용하여 UV 경화형 접착제를 도포한 후 100℃에서 5분간 열풍 건조하여 굴절율이 1.45 내지 1.55이고 30㎛ 두께의 접착층을 형성하였다. 이 때, 상기 UV 경화형 접착제는, 실란변성 에폭시 수지 KSR-277HMC70(Kukdo Chemical) 33 중량%, 실란변성 에폭시 수지 KSR-177(Kukdo Chemical) 35 중량%, 비스페놀 A형 페녹시 수지 YP-50E(Kukdo Chemical) 30 중량%, 양이온 개시제 Igacure290(BASF) 1 중량%, 및 실란 커플링제 KBM-403(Shinetsu) 1 중량%를 포함하였다.
상기 투명 접착층이 구비된 PET 필름과 8㎛ 두께의 동박을 100℃, 1.3mpm(meter per minute) 조건으로 핫롤(Hot Roll) 합지하였다. 이 때, 상기 투명 접착층과 동박의 matt 면이 접하도록 하였고, 동박의 matt 면의 십점 평균 거칠기(Rz)는 1.63㎛ 내지 2.54㎛이었으며, 동박의 shiny 면의 십점 평균 거칠기(Rz)는 0.1㎛ 이었다.
상기 동박 합지 필름의 동박 면에 DFR(Dry Film Resist)를 합지한 후 노광 및 현상 공정을 통해 20㎛ 선폭의 Hexagonal 형태의 DFR 패턴을 형성하였다.
염화제2철계 구리 식각액을 이용하여 노출된 동박을 제거하여 Hexagonal 형태의 동박 패턴을 형성하였다. 이 때, 동박 패턴이 구비되어 있지 않은 영역의 헤이즈는 86.7% 였다. 상기 DFR 패턴과 동박 패턴이 형성된 필름을 하기 도 4에 나타내었다.
상기 동박 패턴 필름을 100℃에서 5분간 열처리하면서 상기 동박 패턴 및 DFR 패턴의 상부를 핫 플레이트(Hot Plate)로 압력을 가함으로써 동박 패턴 및 DFR 패턴을 접착층 내부로 매립한 후, 알칼리 박리액을 이용하여 스프레이 공정으로 DFR 패턴을 박리하였다. 상기 동박 패턴 및 DFR 패턴을 접착층 내부로 매립시킨 필름을 하기 도 5에 나타내었고, DFR 패턴을 박리시킨 후의 필름을 하기 도 6에 나타내었다.
그 후, 동박 패턴이 구비되어 있는 면의 반대면에서 2 J/cm2의 노광량으로 UV를 조사하여 접착층을 완전 경화하였다. 이 때, 동박 패턴이 구비되어 있지 않은 영역의 헤이즈는 3.44% 였다. 또한, 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면과 상기 금속박 패턴의 상부면 간의 단차는 15㎛ 였다.
상기 동박 패턴 및 DFR 패턴을 접착층 내부로 매립하기 전의 접착층의 표면형상을 하기 도 7에 나타내었고, 상기 동박 패턴 및 DFR 패턴을 접착층 내부로 매립한 후의 접착층의 표면형상을 하기 도 8에 나타내었다. 하기 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 동박의 표면에 의해 반영된 접착층의 높은 조도는 열 합착 공정 이후에 평탄화된 것을 확인할 수 있다.
< 비교예 1>
실시예 1에서 접착층을 형성하지 않고, PET 필름 상에 동박 패턴을 형성하였으며, 열 합착 공정을 수행하지 않았다. 상기 비교예 1의 전극 기판의 구조는 하기 도 12에 나타내었다.
< 비교예 2>
실시예 1에서 동박 패턴을 형성한 후 DFR 패턴을 박리하였다. 이후 열 합착 공정을 수행하여 동박 패턴만을 접착층 내부로 매립시켰다. 상기 비교예 2의 전극 기판의 구조는 하기 도 13에 나타내었다.
이 때, 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면과 상기 동박 패턴의 상부면 간의 단차는 0 이었다.
< 실험예 >
상기 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 전극 기판에 대하여 솔더 리플로우 평가를 진행하였고, 그 결과를 하기 도 9 내지 도 11에 나타내었다. 보다 구체적으로, 상기 실시예 1에 따른 전극 기판의 솔더 리플로우 형상을 하기 도 9에 나타내었고, 상기 비교예 1에 따른 전극 기판의 솔더 리플로우 형상을 하기 도 10에 나타내었으며, 상기 비교예 2에 따른 전극 기판의 솔더 리플로우 형상을 하기 도 11에 나타내었다.
하기 도 9 내지 도 11의 결과와 같이, 실시예 1의 경우에는 단차부가 솔더 번짐을 방지할 수 있었으나, 비교예 1 및 2의 경우에는 솔더 번짐에 의한 쇼트 불량이 발생하였다.
상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 저가의 금속박을 이용하여 금속박 패턴을 형성하므로 투명 전극 기판의 제조시 원재료비가 절감될 수 있는 특징이 있다. 특히, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 접착층 상에 금속박 패턴 및 드라이 필름 레지스트 패턴을 형성한 후 70℃ 내지 100℃의 온도로 열 합착 공정을 수행한 후, 상기 드라이 필름 레지스트 패턴을 제거함으로써, 상기 접착층 내부로 상기 금속박 패턴이 매립되는 매립형 투명 전극 기판을 제조할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 접착층 상에 금속박 패턴을 형성한 후 70℃ 내지 100℃의 온도로 열처리함으로써, 금속박 표면의 조도에 따른 투명 전극 기판의 헤이즈가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면과 상기 금속박 패턴의 상부면 간의 단차는, 상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면이 1㎛ 내지 50㎛ 더 높은 구성을 갖는다. 이에 따라, 전극 기판 상에 LED를 실장하기 위한 솔더(solder) 리플로우(reflow) 공정시 솔더가 인접한 금속 전극으로 번지는 것을 방지할 수 있고, 쇼트(short) 불량을 방지할 수 있다.
10: 투명 기재
20: 접착층
30: 금속박 패턴
40: 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면
50: 금속박 패턴의 상부면
60: 금속박
70: 드라이 필름 레지스트
80: 드라이 필름 레지스트 패턴
90: 단차

Claims (14)

  1. 투명 기재;
    상기 투명 기재 상에 구비되고, 홈부 패턴을 포함하는 접착층; 및
    상기 접착층의 홈부 패턴 내부에 구비된 금속박 패턴을 포함하고,
    상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면과 상기 금속박 패턴의 상부면 간의 단차는, 상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면이 1㎛ 내지 50㎛ 더 높은 것인 매립형 투명 전극 기판.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 접착층의 굴절율은 1.45 내지 1.55인 것인 매립형 투명 전극 기판.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 기재와 대향하는 상기 금속박 패턴의 하부면의 십점 평균 거칠기(Rz)는 0.5㎛ 초과이고,
    상기 접착층의 홈부 패턴이 구비되지 않은 영역의 상부면의 십점 평균 거칠기(Rz)는 0.1㎛ 이하인 것인 매립형 투명 전극 기판.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 매립형 투명 전극 기판의 금속박 패턴이 구비되지 않은 영역의 헤이즈가 5% 이하인 것인 매립형 투명 전극 기판.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 접착층은 실란변성 에폭시 수지, 비스페놀 A형 페녹시 수지, 개시제 및 실란 커플링제를 포함하는 것인 매립형 투명 전극 기판.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 금속박 패턴의 두께는 2㎛ 내지 20㎛인 것인 매립형 투명 전극 기판.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 금속박 패턴은 동박 패턴 또는 알루미늄박 패턴을 포함하는 것인 매립형 투명 전극 기판.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 금속박 패턴은 선폭이 서로 상이한 2종의 금속박 패턴을 포함하고,
    1종의 금속박 패턴의 선폭은 3㎛ 내지 30㎛ 이고,
    다른 1종의 금속박 패턴의 선폭은 50㎛ 이상인 것인 매립형 투명 전극 기판.
  9. 투명 기재, 상기 투명 기재 상에 구비된 접착층 및 상기 접착층 상에 구비된 금속박(metal foil)을 포함하는 구조체를 형성하는 단계;
    상기 금속박 상에 드라이 필름 레지스트(dry film resist, DFR)를 합지하는 단계;
    상기 금속박 및 드라이 필름 레지스트를 패터닝하여, 금속박 패턴 및 드라이 필름 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    70℃ 내지 100℃의 온도로 열 합착 공정을 수행하여, 상기 금속박 패턴 및 드라이 필름 레지스트 패턴을 상기 접착층 내부로 매립시키는 단계; 및
    상기 드라이 필름 레지스트 패턴을 제거하고, 상기 접착층을 완전 경화시키는 단계
    를 포함하는 매립형 투명 전극 기판의 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 구조체를 형성하는 단계는,
    금속박 상에 접착층을 형성하고, 상기 접착층 상에 투명 기재를 형성하는 단계; 또는
    투명 기재 상에 접착층을 형성하고, 상기 접착층 상에 금속박을 형성하는 단계를 포함하는 것인 매립형 투명 전극 기판의 제조방법.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 접착층은 70℃ 이상의 온도에서 유동성을 갖는 것인 매립형 투명 전극 기판의 제조방법.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 열 합착 공정 이전의 상기 접착층의 표면의 십점 평균 거칠기(Rz)는 0.5㎛ 초과이고,
    상기 열 합착 공정 이후의 상기 접착층의 표면의 십점 평균 거칠기(Rz)는 0.1㎛ 이하인 것인 매립형 투명 전극 기판의 제조방법.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 접착층은 열경화형 접착제 조성물 또는 UV 경화형 접착제 조성물을 포함하고,
    상기 접착층을 완전 경화시키는 단계는, 접착층을 120℃ 이상의 온도로 열경화시키거나 UV 경화시키는 단계를 포함하는 것인 매립형 투명 전극 기판의 제조방법.
  14. 청구항 9에 있어서, 상기 금속박 패턴의 형성은 포토리소그래피 공정을 이용하는 것인 투명 전극 기판의 제조방법.
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