KR20200080101A - 도금을 이용한 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 및 그 제조 방법 - Google Patents

도금을 이용한 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20200080101A
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이승섭
김동진
조문형
이정우
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주식회사 제이마이크로
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극은 음각의 메쉬 패턴 형상을 갖는 전극 홈을 구비하는 투명 기판; 및 상기 전극 홈에 전도성 잉크 또는 페이스트가 부분적으로 충진되어 형성되는 시드 전극과, 상기 시드 전극 상에 금속을 도금하여 상기 전극 홈을 충진하는 도금 전극을 구비하는 메쉬 전극을 포함할 수 있다.

Description

도금을 이용한 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 및 그 제조 방법{GROOVED METAL MESH TRANSPARENT ELECTRODE FILM USING PLATING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
이하의 설명은 도금을 이용한 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 및 제조 방법에 관한 것이다.
투명 전극 기판은 투명한 기판상에 미세한 선폭을 가진 격자 형태의 금속 전극을 형성하여 빛의 투과성을 향상시킨 기판으로서, 금속이 기판의 상부 돌출되어 있는 형태이거나 기판의 내부에 함몰되어 있는 형태로 나누어 진다.
도 1을 참조하면, 기판(81)의 내부에 함몰되어 형성되는 메쉬 패턴의 전극(83)을 제작하는 기존의 방법은, 기판(81) 상에 메쉬 패턴의 전극 홈(813)을 형성한 이후 전극 홈(813)에 액상의 잉크 또는 페이스트를 이루고 있는 용매를 충진하고 경화시키는 과정을 거친다.
하지만, 바인더가 경화되거나 금속 입자들의 소결에 의해서 형성된 전극(83)은, 도 2 및 도 3과 같이 금속 입자들 사이에 빈 공간들이 형성되어 전도성의 손실이 발생하고, 또한 금속 입자들 간의 접합에 의해 접촉 저항이 형성됨에 따라 기대한 것 보다 전도성이 떨어진다는 문제점이 존재하였다.
한편, 전극의 페이스트 또는 잉크를 충진하는 방식은 사용되는 금속의 종류가 한정되어 있기 때문에, 투명 전극 기판의 사용 목적에 따라 전극을 형성하는 금속의 종류를 자유롭게 형성하지 못한다는 문제점이 존재한다.
따라서, 미세한 선폭의 메쉬 패턴을 갖는 전극을 형성하는 과정에서 기존의 금속 잉크 또는 금속 페이스트를 충진하는 방식이 아닌 다양한 금속 소재를 통해 전도성 손실이 없는 동시에 광 투과성 및 시인성이 우수한 투명 전극 기판을 제조하는 방법에 대한 필요성이 증대되고 있는 추세이다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예의 목적은 도금을 이용한 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극은, 음각의 메쉬 패턴 형상을 갖는 전극 홈을 구비하는 투명 기판; 및 상기 전극 홈에 전도성 잉크 또는 페이스트가 부분적으로 충진되어 형성되는 시드 전극과, 상기 시드 전극 상에 금속을 도금하여 상기 전극 홈을 충진하는 도금 전극을 구비하는 메쉬 전극을 포함할 수 있다.
상기 메쉬 전극의 선폭은 0.1um 내지 50um이고, 상기 메쉬 전극의 두께는 0.1um 내지 100um일 수 있다.
상기 도금 전극은, 2종 이상의 금속의 도금 공정으로 형성되는 2 개 이상의 도금 층을 포함할 수 있다.
상기 도금 전극은, 상기 시드 전극 상에 제 1 금속으로 도금되는 제 1 도금 층; 및 상기 제 1 도금 층 상에 상기 제 1 금속보다 반응성이 작은 제 2 금속으로 도금되는 제 2 도금 층을 포함할 수 있다.
상기 제 2 금속은 상기 제 1 금속보다 전기 전도성이 작고, 상기 제 2 도금 층의 두께는 상기 제 1 도금 층의 두께보다 작을 수 있다.
상기 도금 전극은, 상기 제 1 도금 층의 하측에 제 2 금속으로 도금되는 제 3 도금 층을 더 포함할 수 있다.
상기 메쉬 전극은, 상기 도금 전극으로부터 반사되는 빛의 반사율을 감소시키기 위해, 상기 도금 전극의 상측에 배치되는 탄소 계열의 흑색 페이스트 층을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극의 제조 방법은, 음각의 메쉬 패턴 형상을 갖는 전극 홈을 구비하는 투명 기판을 제작하는 단계; 상기 전극 홈에 전도성 잉크 또는 페이스트를 부분적으로 충진하여 시드 전극을 형성하는 단계; 및 상기 시드 전극에 금속을 도금하여 상기 전극 홈을 채우는 도금 전극을 형성하는 도금하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극의 제조 방법은, 상기 도금하는 단계 이전에 수행되고, 상기 시드 전극 및 전극 홈의 표면에서 유분을 제거하고 친수성 표면 처리를 수행하는 전처리하는 단계를 더 포함하는 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극의 제조 방법.
상기 도금하는 단계는, 무전해 도금 공정을 통해 수행되고, 상기 전처리하는 단계는, 상기 시드 전극 및 전극 홈의 표면에 촉매 처리를 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 도금하는 단계는, 상기 시드 전극 상에 제 1 금속으로 도금되는 제 1 도금 층을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 도금 층 상에 상기 제 1 금속보다 반응성이 작은 제 2 금속으로 도금되는 제 2 도금 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 도금하는 단계에서, 상기 제 1 금속은 상기 제 2 금속보다 전기 전도성이 크고, 제 2 도금 층의 두께는 제 1 도금 층의 두께보다 작을 수 있다.
상기 도금하는 단계는, 상기 제 1 도금 층 하측에 상기 제 2 금속으로 도금되는 제 3 도금 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전도성 잉크 또는 페이스트는 은 또는 동철 합금으로 형성되고, 상기 제 1 금속은 구리이고, 상기 제 2 금속은 니켈일 수 있다.
일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극의 제조 방법은, 상기 투명 기판의 표면에 UV 또는 열 경화성 수지를 도포하고 경화시킴으로써, 표면의 부식을 억제하기 위한 보호막을 형성하는 패시베이션 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극의 제조 방법은, 탄소 계열의 흑색 페이스트를 도포하여 상기 시드 전극 및 도금 전극 부분에서의 반사율을 감소시켜 투명 기판을 통한 시인성을 증가시키는 탄소 계열의 흑색 페이스트 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예의 도금을 이용한 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 및 그 제조 방법에 의하면, 투명 기판 상에서 미세한 선폭을 갖는 음각 패턴의 홈에 금속을 도금 방식으로 충진할 수 있어서, 투명 전극 기판의 사용 목적에 따라 다양한 금속의 물질을 별도의 진공 공정이나 에칭이 필요 없어 간단하게 전극으로 형성할 수 있다.
일 실시 예의 도금을 이용한 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 및 그 제조 방법에 의하면, 빈 공간 없이 금속을 채워넣을 수 있고, 금속 입자 간의 접촉 저항을 현저히 감소시킬 수 있으므로 전도성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판을 형성하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판의 전극을 촬영한 이미지이다.
도 3은 종래의 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판의 전극 홈에 형성된 전극을 모식적으로 표현한 단면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판의 단면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판의 제조 방법의 순서도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판의 제조 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 도금하는 단계를 나타내는 순서도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 도금하는 단계에 따라 메쉬 전극을 형성하는 제조 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판의 제조 방법에 따라 형성된 투명 전극을 촬영한 이미지이다.
도 10은 종래의 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판과 일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판의 투명도와 면저항을 비교한 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판의 단면도이고, 5는 일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판의 제조 방법의 순서도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판의 제조 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판(1)은 투명 기판(11) 상에 형성된 미세한 선폭을 갖는 메쉬 패턴의 전극 홈(113)에 메쉬 전극(12)이 채워져 있는 구조를 가지며, 메쉬 전극(12)은 전도성 잉크 또는 페이스트를 부분적으로 충진하여 시드 전극(121)을 형성한 이후, 전극 홈(113)의 나머지 부분을 금속 도금 방식으로 충진하여 도금 전극(122)이 채워져 있는 구조를 갖는다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판의 제조 방법은 기판을 제작하는 단계(31), 시드 전극을 형성하는 단계(32), 전처리하는 단계(33), 도금하는 단계(34), 패시베이션 단계(35) 및 탄소 페이스트 층을 형성하는 단계(36)를 포함할 수 있다.
한편, 이상의 제조 방법은 하나의 실시 예에 불과하며, 반대되는 기재가 없는 이상 이상의 단계들 중 일부의 단계는 생략될 수 있고, 이상의 단계들이 수행되는 순서 역시 제한되지 않음을 밝혀 둔다.
기판을 제작하는 단계(31)는, 미세한 선폭의 메쉬 패턴을 갖는 투명 기판(11)을 제작하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 기판을 제작하는 단계(31)는, 투명한 UV 또는 열 경화성 수지를 미세한 패턴의 요철을 갖는 금형으로 임프린팅(imprinting)함으로써, 전면에 음각의 전극 홈(113)이 형성된 투명 기판(11)을 제작하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 기판을 제작하는 단계(31)에서, UV 또는 열 경화성 수지를 먼저 금형에 도포한 이후, UV 또는 열 경화성 수지 상에 투명한 필름(111)을 안착시키고, 상측으로부터 롤러를 통해 필름(111)을 가압함으로써, 필름(111)을 UV 또는 열 경화성 수지에 합착시킬 수 있고, 이를 통해 UV 또는 열 경화성 수지는 금형의 요철의 음각 부분에 빈틈없이 침투될 수 있다.
이후, UV 또는 열 경화성 수지(112)를 열 또는 UV를 통해 경화시킴으로써 절연층(112)이 형성될 수 있다. 절연층(112)의 경화가 완료된 이후에 금형을 절연층(112)으로부터 분리시킴으로써 필름(111) 상에 절연층(112)이 적층되는 구조의 투명 기판(11)이 완성될 수 있다. 예를 들어, 필름(111)은 투명한 폴리머 또는 유리 소재로 형성될 수 있다.
경화가 완료된 투명 기판(11)이 금형으로부터 분리될 경우, 절연층(112) 중 금형의 요철에 접촉했던 부분에는 음각의 메쉬 패턴을 갖는 전극 홈(113)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 기판을 제작하는 단계(31)에서, 전극 홈(113)을 형성하는 방식은 임프린팅(imprinting) 방식 이외에 식각(etching) 또는 포토리소그래피(photolithography) 방식을 통해 구현하고자 하는 패턴의 종류 및 크기에 맞추어 선택적으로 사용될 수 있다는 것을 밝혀둔다.
예를 들어, 전극 홈(113)의 선폭, 다시 말하면 메쉬 전극(12)의 선폭은 0.1um 내지 50um 일수 있다. 또한, 전극 홈(113)의 상하 방향의 두께, 다시 말하면 메쉬 전극(12)의 두께는 0.1um 내지 100um일 수 있다.
위와 같이, 미세한 선폭 및 두께를 갖는 메쉬 전극(12)에 의하면, 투명 기판(11)의 투명성을 크게 저해하지 않으면서 높은 전기 전도성을 달성할 수 있다.
시드 전극을 형성하는 단계(32)는, 전극 홈(113)에 메쉬 전극(12)을 형성하기 위해 부분적으로 충진되는 시드 전극(121)을 형성하는 단계일 수 있다.
시드 전극을 형성하는 단계(32)에서, 음각의 전극 홈(113)에 전도성 잉크 또는 페이스트가 부분적으로 충진될 수 있다. 다시 말하면, 전도성 잉크 또는 페이스트는 전극 홈(113)의 전체 높이 중 일부 높이만큼만 충진된 이후, 경화 과정을 거쳐 시드 전극(121)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 시드 전극(121)을 형성하는 전도성 잉크 또는 페이스트는 은(Ag)으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 시드 전극을 형성하는 단계(32)에서 전극 홈(113)에 전도성 잉크 또는 페이스트를 충진하는 방법은 닥터 블레이드 코팅법(doctor blade coating), 잉크젯 방법(inkjet), 평판 스크린 인쇄법(flat screen printing), 스핀 코팅법(spin coating), 롤 코팅법(roll coating), 플로우 코팅법(flow coating), 디스펜싱(dispensing), 그라비아 프린팅법(gravure printing) 또는 플렉소 프린팅법(flexography) 등을 통해 수행될 수 있다는 점을 밝혀둔다.
전처리하는 단계(33)는, 시드 전극(121) 및 전극 홈(113)의 표면 상에 수행되는 도금하는 단계(34)를 위해 화학 처리를 수행하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 전처리하는 단계(33)는, 도금하는 단계(34)의 안정성과 품질의 향상을 위해 시드 전극(121) 및 전극 홈(113)의 표면 상에서 유분을 제거하고 친수성 표면 처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도금하는 단계(34)에서 무전해 도금을 수행하는 경우, 전처리하는 단계(33)는 시드 전극(121) 및 전극 홈(113)의 표면에 무전해 도금을 위한 촉매 처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
도금하는 단계(34)는, 시드 전극(121)으로 부분적으로 충진된 음각 패턴의 전극 홈(113)의 나머지 부분에 금속을 도금하는 공정일 수 있다. 도금하는 단계(34)에서 전극 홈(113)은 도금되는 금속이 수평한 방향으로 성장하지 않고 상측 방향으로만 성장할 수 있도록 도금 방향을 가이드할 수 있다.
예를 들어, 도금하는 단계(34)는, 무전해 도금 공정 또는 전해 도금 공정으로 수행될 수 있다.
무전해 도금 공정으로 도금을 수행할 경우, 도금하는 단계(34)는 촉매 처리된 시드 전극(121) 및 전극 홈(113)에 도금하고자 하는 금속 이온을 함유하는 도금액에 노출시킴으로써 전극 홈(113)의 나머지 부분을 금속으로 도금하여 채우는 단계를 포함할 수 있다.
전해 도금 공정으로 도금을 수행할 경우, 도금하는 단계(34)는 투명 기판(11)을 도금하고자 하는 금속 이온을 함유한 전해질 용액에 넣고, 전극 홈(113)에 부분 부분적으로 충진된 시드 전극(121)에 전류를 통전시킴으로써 전극 홈(113)의 나머지 부분을 금속으로 도금하여 채우는 단계를 포함할 수 있다.
탄소 계열의 페이스트 층을 형성하는 단계(36)는, 어두운 계열과 같이 빛을 잘 흡수하는 탄소 계열의 페이스트를 도금 전극(122) 상에 도포하여 탄소 계열의 페이스트 층(123)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이와 같은 공정에 의하면, 시드 전극(121) 및 도금 전극(122)에서 반사되는 반사율을 감소시킴으로써, 결과적으로 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판(1)을 투과하여 바라보는 사용자의 시선이 방해되는 문제를 줄여줄 수 있다.
패시베이션 단계(35, passivation)는, 도금 전극(122) 또는 투명 기판(11)의 표면에 UV 또는 열 경화성 수지를 얇게 도포하고 경화시킴으로써, 도금 전극(122)의 표면의 부식을 억제하기 위한 얇은 보호막을 형성하는 단계일 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 도금하는 단계를 나타내는 순서도이고, 도 8은 일 실시 예에 따른 도금하는 단계에 따라 메쉬 전극을 형성하는 제조 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면 도 4 내지 도 6에 도시된 실시 예에서, 1종의 금속을 전극 홈(113)에 도금하는 것과는 달리, 2 종 이상의 금속을 도금할 수 있는 도금하는 단계(34)와, 상기 도금하는 단계(34)를 통해 제조되는 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판(2)의 구조를 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따른 도금하는 단계(34)는, 제 1 금속 층을 형성하는 단계(341) 및 제 2 금속 층을 형성하는 단계(342)를 포함할 수 있다.
제 1 금속 층을 형성하는 단계(341)는 시드 전극을 형성하는 단계(32) 이후, 제 1 금속으로 전극 홈(113)의 나머지 공간에 도금하여 상기 시드 전극(221) 상에 적층되되, 전극 홈(113)을 완전히 채우지 않는 제 1 도금 층(2221)을 형성하는 단계일 수 있다.
제 2 금속 층을 형성하는 단계(342)는 제 1 금속 층을 형성하는 단계(341) 이후, 제 1 금속과 다른 제 2 금속으로 전극 홈(113)의 나머지 공간에 도금하여 상기 제 1 도금 층(2221) 상에 적층되어 전극 홈(113)을 완전히 채우는 제 2 도금 층(2222)을 형성함으로써 제 1 도금 층(2221) 및 제 2 도금 층(2222)을 포함하는 도금 전극(222)을 형성하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 제 1 금속은 제 2 금속보다 전기 전도성이 더 높을 수 있다. 예를 들어, 제 1 금속의 반응성은 제 2 금속의 반응성보다 클 수 있다. 여기서, "반응성"은 금속 원자가 산화되어 양이온이 되려는 경향을 의미한다. 예를 들어, 제 2 도금 층(2222)의 높이는 제 1 도금 층(2221)의 높이보다 작을 수 있고, 제 2 도금 층(2222)은 제 1 도금 층(2221)의 표면을 덮는 얇은 금속의 막으로 형성될 수 있다.
이상의 구조에 의하면, 제 2 도금 층(2222)은 제 1 도금 층(2221)보다 전기 전도성은 낮지만, 산소와의 반응성이 더 작기 때문에 산화 방지막 역할을 하여 제 1 도금 층(2221)이 산화되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 제 1 금속은 구리(Cu)일 수 있고, 제 2 금속은 니켈(Ni)일 수 있다.
비록, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 도금하는 단계(34)는 2 종의 제 1 금속 및 제 2 금속을 이용하여 2 개의 층을 갖는 도금 전극(222)을 형성하는 것으로 설명되었지만, 본 발명의 도금 전극(222)은 예를 들어, 3 개 또는 4 개 이상의 금속의 도금 공정을 통해 형성될 수 있다는 점을 밝혀둔다.
예를 들어, 도금 전극(222)은 3 개의 도금 층으로 형성될 수 있고, 제 1 금속으로 형성된 제 1 도금 층이 제 2 금속으로 형성된 2개의 제 2 도금 층 및 제 3 도금 층 사이에 샌드위치 형태로 적층되어 있는 구조도 가능하여, 제 1 금속의 상하측에 각각 배치되는 제 2 금속의 도금 층이 산화 방지막 역할을 하여 제 1 금속의 산화를 방지할 수도 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판의 제조 방법에 따라 형성된 도금 전극을 촬영한 이미지이고, 도 10은 종래의 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판과 일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판의 투명도와 면저항을 비교한 결과를 나타내는 도면이다.
먼저 도 9를 참조하면, 도 2와 같이 전도성 잉크 또는 페이스트 만을 사용하여 전극 홈(113)이 충진된 종래의 투명 전극 기판(8)과 달리, 일 실시 예의 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판(1, 2)은 전극 홈(113) 상에 빈 공간 없이 메쉬 전극(12)이 조밀하게 매워질 수 있으므로, 금속 입자들 사이의 빈 공간으로 인한 전도성 손실을 방지할 수 있고, 또한 금속 입자들의 접합이 일부분을 통한 접촉에 그치지 않고 서로 결합되어 형성되기 때문에 접촉 저항에 따른 전도성의 손실을 감소시킬 수 있다.
따라서 도 10에 도시된 이미지와 같이, 종래의 투명 전극 기판(좌측 이미지)과 일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판(우측 이미지)의 투명도와 면저항을 비교하였을 경우, 일 실시 예에 따른 함몰형 투명 전극 기판(1)은 투명도의 저하없이 면저항을 대폭 감소시킬 수 있는 효과를 가지는 것을 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따른 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판(1, 2) 및 그 제조 방법에 의하면, 투명 기판(11) 상에서 미세한 선폭을 갖는 음각 패턴의 전극 홈(113)에 금속을 도금 방식으로 충진할 수 있어서, 메쉬 전극(12, 22)을 사용 목적에 따라 다양한 금속의 물질로 형성할 수 있고, 진공 증착 공정이나 에칭을 사용하지 않고 간단하게 형성할 수 있다는 효과를 갖는다. 또한, 메쉬 전극(12, 22)은 투명 기판(11) 외부로 돌출되지 않기 때문에 외부의 접촉으로부터 간섭되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 도금 공정을 통해 음각의 전극 홈(113) 내부에 금속을 빈 공간 없이 채워넣을 수 있고, 금속 입자 간의 접촉 저항을 현저히 감소시킬 수 있으므로 결과적으로 메쉬 전극(12, 22)의 전도성을 크게 향상시킬 수 있다. 다시 말하면, 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극 기판(1, 2)의 면 저항을 크게 낮출 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 메쉬 전극(12, 22)은 미세한 선폭 및 두께를 갖는 메쉬 패턴의 전극 홈(113)에 고르게 분포되어 형성됨에 따라 투명 기판(11)의 투명성을 크게 저해하지 않으면서 높은 전기 전도성을 달성할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 전도성이 높은 제 1 금속으로 도금 전극(222)을 형성한 이후, 추가적으로 제 1 금속 보다 반응성이 작은 제 2 금속을 도금 공정을 통해 제 1 금속의 상측, 하측 또는 상하측 모두에 금속 막을 입힐 수 있기 때문에 제 1 금속의 산화를 방지할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (17)

  1. 음각의 메쉬 패턴 형상을 갖는 전극 홈을 구비하는 투명 기판; 및
    상기 전극 홈에 전도성 잉크 또는 페이스트가 부분적으로 충진되어 형성되는 시드 전극과, 상기 시드 전극 상에 금속을 도금하여 상기 전극 홈을 충진하는 도금 전극을 구비하는 메쉬 전극을 포함하는 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메쉬 전극의 선폭은 0.1um 내지 50um이고, 상기 메쉬 전극의 두께는 0.1um 내지 100um인 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 도금 전극은, 2종 이상의 금속의 도금 공정으로 형성되는 2 개 이상의 도금 층을 포함하는 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 도금 전극은,
    상기 시드 전극 상에 제 1 금속으로 도금되는 제 1 도금 층; 및
    상기 제 1 도금 층 상에 상기 제 1 금속보다 반응성이 작은 제 2 금속으로 도금되는 제 2 도금 층을 포함하는 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 금속은 상기 제 1 금속보다 전기 전도성이 작고, 상기 제 2 도금 층의 두께는 상기 제 1 도금 층의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도금 전극은,
    상기 제 1 도금 층의 하측에 제 2 금속으로 도금되어 형성되는 제 3 도금 층을 더 포함하는 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 메쉬 전극은,
    상기 도금 전극으로부터 반사되는 빛의 반사율을 감소시키기 위해, 상기 도금 전극의 상측에 배치되는 탄소 계열의 흑색 페이스트 층을 더 포함하는 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극.
  8. 음각의 메쉬 패턴 형상을 갖는 전극 홈을 구비하는 투명 기판을 제작하는 단계;
    상기 전극 홈에 전도성 잉크 또는 페이스트를 부분적으로 충진하여 시드 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 시드 전극에 금속을 도금하여 상기 전극 홈을 채우는 도금 전극을 형성하는 도금하는 단계를 포함하는 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 도금하는 단계 이전에 수행되고, 상기 시드 전극 및 전극 홈의 표면에서 유분을 제거하고 친수성 표면 처리를 수행하는 전처리하는 단계를 더 포함하는 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 도금하는 단계는, 무전해 도금 공정을 통해 수행되고,
    상기 전처리하는 단계는,
    상기 시드 전극 및 전극 홈의 표면에 촉매 처리를 하는 단계를 포함하는 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극의 제조 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 도금하는 단계는, 전해 도금 공정을 통해 수행되고,
    상기 도금하는 단계는, 상기 투명 기판을 도금하고자 하는 금속 이온을 함유한 전해질 용액에 넣고 시드 전극을 통전시키는 단계를 포함할 수 있다.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 도금하는 단계는,
    상기 시드 전극 상에 제 1 금속으로 도금되는 제 1 도금 층을 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 도금 층 상에 상기 제 1 금속보다 반응성이 작은 제 2 금속으로 도금되는 제 2 도금 층을 형성하는 단계를 포함하는 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 도금하는 단계에서,
    상기 제 1 금속은 상기 제 2 금속보다 전기 전도성이 크고, 제 2 도금 층의 두께는 제 1 도금 층의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 도금하는 단계는,
    상기 제 1 도금 층 하측에 상기 제 2 금속으로 도금되는 제 3 도금 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전도성 잉크 또는 페이스트는 은 또는 동철 합금으로 형성되고, 상기 제 1 금속은 구리이고, 상기 제 2 금속은 니켈인 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극의 제조 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 투명 기판의 표면에 UV 또는 열 경화성 수지를 도포하고 경화시킴으로써, 표면의 부식을 억제하기 위한 보호막을 형성하는 패시베이션 단계를 더 포함하는 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극의 제조 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    탄소 계열의 흑색 페이스트를 도포하여 상기 시드 전극 및 도금 전극 부분에서의 반사율을 감소시켜 투명 기판을 통한 시인성을 증가시키는 탄소 계열의 흑색 페이스트 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 함몰형 메탈 메쉬 투명 전극의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112635603A (zh) * 2021-01-08 2021-04-09 常州回天新材料有限公司 一种光伏组件的透明网格背板及其制备方法

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