KR20230024040A - 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치 및 그 방법 - Google Patents

전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 전극이 형성된 베이스 필름을 공급하는 제1 필름 공급 유닛; 상기 제1 필름 공급 유닛을 통해 공급되는 전극이 형성된 베이스 필름의 상면에 광경화 수지가 코팅되어 광경화 수지층을 형성하는 코팅 유닛; 타겟 필름을 상기 광경화 수지층의 상면으로 공급하는 제2 필름 공급 유닛; 상기 광경화 수지층을 사이에 두고 상기 베이스 필름과 타겟 필름을 합지시켜 합지 필름을 제공하는 필름 합지 유닛; 상기 합지 필름이 기 설정된 방향으로 이송되어 롤(Roll) 형태로 권취하는 필름 적층 유닛; 및 상기 필름 합지 유닛에서 필름 적층 유닛으로 합지 필름이 이송되는 경로에 배치되어, 상기 합지 필름에 기 설정된 파장 대역의 광을 조사하는 광경화 유닛을 포함하는 것이다.

Description

전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치 및 그 방법{Apparatus of large-area electrode transfer for manufacturing conductive film and method thereof}
본 발명은 다양한 소재를 사용하여 기능성 광학 필름을 제작하기 위한 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 일 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
정보통신(ICT)기술 발전으로 자동차에도 인공지능(AI), 전장 부품 등이 장착되면서 상태정보 표시와 관련하여 대시보드를 구성하는 차량용 디스플레이의 역할이 증대되고 있다. 자동차가 제공하는 정보, 엔터테인먼트 수준이 높아지면서 차량에 설치되는 디스플레이의 종류와 수량, 크기가 늘어나고 있고, 전기 자동차를 기반으로 하는 커넥티드카, 자율주행 자동차 등 미래형 자동차 개발 이슈와 맞물려 차량용 정보 입출력 장치에 대한 새로운 유저인터페이스 기술 개발이 요구되고 있다.
미래형 자동차에서는 자율주행, 전기 동력, 디지털화, 인포테인먼트 기능이 더욱 중요해짐에 따라 차량 운행, 안전, 편의 기능 구현 등으로 인하여 정보량이 대폭 증가하게 되고, 이러한 대량의 정보량을 처리하기 위해서는 직관적 입출력이 가능한 3차원 구조의 입출력장치가 요구된다.
이와 같이, 자동차에 차량용 디스플레이의 적용이 많아지고 있는데, 네비게이션을 포함한 CID(Center Information Display)는 대시보드 중앙에 위치해 운전자/탑승자에게 차량 운행 정보뿐만 아니라 엔터테인먼트도 제공하고, 계기판(Cluster)의 경우에는 주행에 필수적인 정보를 기존 아날로그 형식에서 LCD 디지털 형태로 탑재해 보다 많은 정보를 제공할 수 있는 디스플레이로 진화하고 있다.
이런 차량용 디스플레이의 경우 외광이 강한 자동차 실내 환경을 감안할 때 반사로 인한 시인성 저하가 문제될 가능성이 높다. 특히, 자동차 내부 같은 가혹한 환경에서 견딜 수 있는 고신뢰성 품질을 겸비한 기능성 광학 필름이 요구되고 있다.
기능성 광학 필름은 터치 센서의 핵심 소재인 투명 도전성 필름을 중심으로 개발되고 있고, 경제성을 고려하여 주로 투명 도전성 물질로 사용되는 대표적인 소재로 ITO(Indium Tin Oxide)가 전사된 PET(Polyethylene terephtalate) 필름을 사용하고 있다.
PET 필름은 테레프탈산과 에틸렌글리콜과의 축·중합으로 얻어지는 PET 필름 칩(Chip)을 건조공정 및 용융과정을 통해 면상으로 압출한 후 냉각, 고화시킨 다음 종횡연신을 하여 일정한 두께와 물성을 부여한 면상 필름을 의미한다. 이러한 PET 필름은 자동차, 디스플레이, 전자, 섬유산업 등에서 광범위하게 사용되고 있다.
차량용 디스플레이에 사용되는 PET 필름은 차량 주행시 선글라스를 착용한 상태로 디스플레이 화면을 보게 되면 화면 색상이 왜곡되거나 디스플레이 표면에서 무지개 형태의 얼룩이 발생하는 레인보우 현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
또한, 범용 PET 필름은 국내에서도 많이 생산하고 있지만 고기능성 광학 필름은 수입 의존율이 높아, 최근 대면적 디스플레이의 생산이 본격화되면서 공급 부족 현상이 발생하고 있어, PET 필름 외에도 다양한 소재로 제조된 광학 필름이 개발이 요구되고 있다. 그러나, 현재 PC 필름에 직접 전극을 형성하는 경우에는 필름에 사전 처리 공정이 반드시 필요하며 기술적 난이도가 높기 때문에, PET 필름 외에 PC 필름 등의 다른 광학 필름 상에 전극이 형성된 투명 전도성 필름의 제작이 매우 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 대면적 전도성 필름 제작을 위한 장비를 이용하여 다양한 소재의 기능성 광학 필름을 제작하기 위한 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치 및 그 방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 방법은, 베이스 필름 상에 전극을 형성하는 전사 코팅 단계; 상기 전극이 형성된 베이스 필름 상에 광경화 수지를 코팅한 후 타겟 필름과 접촉시켜 상기 베이스 필름과 타겟 필름을 합지시켜 합지 필름을 제공하는 합지 단계; 상기 합지 필름에 기 설정된 파장 대역의 광을 조사하여 광경화를 수행하는 경화 단계; 및 상기 광경화가 완료된 합지 필름에서 베이스 플림을 분리하여, 상기 타겟 필름 상에 전극이 형성된 전도성 필름을 형성하는 이형 단계를 포함하는 것이다.
상기 베이스 필름과 타겟 필름은, 폴리이미드(PI), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리카보네이트(PC) 중 어느 하나의 고분자 필름이고, 상기 베이스 필름과 타겟 필름 서로 다른 고분자 필름을 사용하는 것이다.
상기 경화 단계는, 280nm ~450nm의 자외선 파장 대역의 광을 사용하는 것이다.
상기 광경화 수지는, 올리고머에 반응성 희석제를 포함하되, 상기 올리고머는 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 폴리에테르 아크릴레이트, 아크릴릭 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트, 멜라민 아크릴레이트, 폴리치올아크릴레이트 유도체 및 폴리치올시피도아세탈계로 이루어진 군에서 선택되는 것이다. 이때, 상기 광경화 수지는 실란계열의 층간 부착증진제를 함유하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치는, 전극이 형성된 베이스 필름을 공급하는 제1 필름 공급 유닛; 상기 제1 필름 공급 유닛을 통해 공급되는 전극이 형성된 베이스 필름의 상면에 광경화 수지가 코팅되어 광경화 수지층을 형성하는 코팅 유닛; 타겟 필름을 상기 광경화 수지층의 상면으로 공급하는 제2 필름 공급 유닛; 상기 광경화 수지층을 사이에 두고 상기 베이스 필름과 타겟 필름을 합지시켜 합지 필름을 제공하는 필름 합지 유닛; 상기 합지 필름이 기 설정된 방향으로 이송되어 롤(Roll) 형태로 권취하는 필름 적층 유닛; 및 상기 필름 합지 유닛에서 필름 적층 유닛으로 합지 필름이 이송되는 경로에 배치되어, 상기 합지 필름에 기 설정된 파장 대역의 광을 조사하는 광경화 유닛을 포함하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 필름 적층 유닛에 의해 다열로 적층된 합지 필름에서 상기 베이스 필름을 분리하여 상기 타겟 필름 상에 전극이 형성된 전도성 필름을 제공하는 박리수단을 더 포함할 수 있다.
상기 베이스 필름과 타겟 필름은, 폴리이미드(PI), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리카보네이트(PC) 중 어느 하나의 고분자 필름이고, 상기 베이스 필름과 타겟 필름 서로 다른 고분자 필름을 사용하는 것이다.
상기 광원 유닛은, 280nm ~450nm의 자외선 파장 대역의 광원을 적어도 하나 이상 사용하는 것이다.
상기 코팅 유닛은, 상기 전극이 형성된 베이스 필름이 안착되는 지지 테이블; 상기 광경화 수지가 충전되고, 상기 지지 테이블의 상부에 기 설정된 이격 거리를 두고 배치되어 상기 전극이 형성된 베이스 필름의 상면에 상기 광경화 수지를 도포하는 도포수단; 및 상기 베이스 필름의 상면에 도포된 광경화 수지를 기 설정된 두께의 막으로 균일하게 펼쳐주어 광경화 수지층을 형성하는 닥터 블레이드(Doctor blade)를 포함하는 것이다.
상기 닥터 블레이드는 양측면에 베이스 필름의 상면에 도포된 광경화 수지가 유출되는 것을 차단하는 사이드 댐(dam)이 형성된 것이다.
상기 필름 합지 유닛은, 상기 광경화 수지층의 상면으로 상기 타겟 필름이 이송되면 상기 광경화 수지층을 매개로 하여 상기 전극이 형성된 베이스 필름과 타겟 필름을 가압 접합하는 합지 롤러를 포함하는 것이다.
상기 합지 롤러는 제1 롤러 및 제2 롤러가 마주보며 회전하도록 형성되고, 상기 광경화 수지층이 형성된 베이스 필름과 타켓 필름이 상기 제1 롤러 및 제2 롤러 사이를 통과하면서 상기 제1 롤러 및 제2 롤러에 의해 가해지는 압력에 의해 접합되어 합지 필름이 형성되는 것이다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 본 발명은 대면적 전도성 필름 제작을 위한 장비를 이용하여 다양한 소재의 기능성 광학 필름을 제작할 수 있고, 특히 PET 필름 외에 PC 필름 상에 전극이 전사된 투명 전도성 필름을 제작하여 사출물에 일체화가 가능할 뿐만 아니라, 3차원 디자인 자유도가 높은 고연신성, 고투과도, 저저항의 플렉시블 광학 필름을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치를 롤투롤(Roll-to-Roll) 장비를 이용하여 구현한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 유닛의 구성을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 필름 공급 유닛의 구성을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 합지 롤러의 구성을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 방법을 설명하는 순서도이다.
도 7은 도 6에 의해 제작된 전도성 필름이 자동차의 전장부품에 적용되는 일례를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필름의 전극 전사 테스트 결과 및 EDS 측정 이미지를 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필름의 전사전 필름과 전사후 필름의 SEM 측정 결과를 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필름의 투과율 및 저항 측정 결과를 설명하는 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아니다. 따라서 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 동일 범위의 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치의 구성을 설명하는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치를 롤투롤(Roll-to-Roll) 장비를 이용하여 구현한 예시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 유닛의 구성을 설명하는 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 필름 공급 유닛의 구성을 설명하는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 합지 롤러의 구성을 설명하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치는, 제1 필름 공급 유닛(110), 코팅 유닛(120), 제2 필름 공급 유닛(130), 필름 합지 유닛(140), 필름 적층 유닛(160) 및 광원 유닛(150)을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
제1 필름 공급 유닛(110)은 전극이 형성된 베이스 필름을 일정한 방향으로 공급한다.
코팅 유닛(120)은 제1 필름 공급 유닛(110)을 통해 공급되는 전극이 형성된 베이스 필름의 상면에 광경화 수지를 코팅하여 광경화 수지층을 형성한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 코팅 유닛(120)은 지지테이블(121), 도포 수단(122), 닥터 블레이드(123)를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
도포 수단(122)은 제1 필름 공급 유닛(110)에서 공급되는 전극이 형성된 베이스 필름이 필름 합지 유닛(140)으로 이송되는 경로 상에 배치되고, 베이스 필름의 상부에 기 설정된 이격 거리를 두고 전극이 형성된 베이스 필름의 상면에 광경화 수지를 도포한다. 이러한 도포 수단(122)은 압축 공기에 의해 분사 노즐에서 광경화 수지가 도포액으로 토출되도록 하되, 닥터 블레이드(123)에 의해 도포액이 고르게 펼쳐질 수 있도록 베이스 필름의 폭방향에 도포액을 지그재그 형상 또는 갈지자 형상으로 번갈하가며 도포한다.
제1 필름 공급 유닛(110), 필름 합지 유닛(140), 필름 적층 유닛(160)의 각 롤러에 의해 필름이 지지될 뿐만 아니라, 기 설정된 방향의 축을 기준으로 회전하는 동작을 통해 별도의 지지대나 이송 수단이 없더라도, 전극이 형성된 베이스 필름은 광경화 수지 도포 공정, 필름 합지 공정, 합지 필름 적층 공정의 각 공정 라인으로 이동할 수 있다.
지지 테이블(121)은 광경화 수지 도포 공정을 진행하면서 비정상 동작에 의해 발생할 수 있는 상황에 대처하기 위해 설치될 수 있다. 예를 들어, 광경화 수지의 도포액이 베이스 필름을 벗어나는 경우에 외부로 유출된 도포액이 바닥으로 떨어지지 않고 지지 테이블(121) 상에 떨어지도록 청소가 용이해질 수 있다. 또는, 필름 이송 과정에 베이스 필름이 평평하게 이동되지 않고 밑으로 늘어지는 경우에, 지지 테이블(121)은 베이스 필름의 늘어지는 부분을 일시적으로 지지할 수 있다.
닥터 블레이드(123)는 베이스 필름의 상면에 도포된 광경화 수지를 기 설정된 두께의 막으로 균일하게 펼쳐주어 베이스 필름의 상면에 박막 형태의 광경화 수지층을 형성한다. 닥터 블레이드(123)는 코팅 폭은 600L이고, 광경화 수지의 도포액을 균일하게 도포하기 위해 양측면에 사이드 댐(dam)(123a)이 형성되며, 사이드 댐(123a)은 형상 및 크기가 동일하고 베이스 필름의 상면에 도포된 광경화 수지가 유출되는 것을 차단한다.
제2 필름 공급 유닛(130)은 타겟 필름이 광경화 수지층의 상면에 위치하도록 일정한 방향으로 타겟 필름을 이송시킨다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 필름 공급 유닛(130)은 고정 프레임(131)과 롤러(132)를 포함한다. 고정 프레임(131)은 타겟 필름의 이송 방향에 따라 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치의 상부, 측부 또는 하부 중 어느 하나의 고정 벽면에 설치되고, 롤러(132)는 롤 형태로 권취된 타겟 필름을 일정한 방향으로 이송시킬 수 있도록 원통형으로 형성된다.
한편 베이스 필름과 타겟 필름은 폴리이미드(PI), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리카보네이트(PC) 중 어느 하나의 고분자 필름이고, 베이스 필름과 타겟 필름 서로 다른 고분자 필름을 사용한다. 본 발명에서는 베이스 필름으로 PET 필름을 사용하고, 타겟 필름으로 PC 필름을 사용하고 있지만 이에 한정되지는 않는다.
제1 필름 공급 유닛(110)과 제2 필름 공급 유닛(130)은 롤투롤 장비로서 대면적 전극 전사를 위해 길이가 길게 형성되는 롤러로 구성된다. 이때, 제1 필름 공급 유닛(110)과 제2 필름 공급 유닛(130)의 롤러는 대면적 전극 전사를 위한 타겟 필름과 베이스 필름의 폭 길이를 충분히 수용할 수 있을 정도의 길이를 갖는다. 일례로, 제2 필름 공급 유닛(130)의 롤러는 직경이 45mm, 가이드 직경이 80mm이 될 수 있다.
필름 합지 유닛(140)은 광경화 수지층을 매개로 하여 전극이 형성된 베이스 필름과 타겟 필름을 합지시켜 합지 필름을 제공한다. 필름 합지 유닛(140)은 닥터 블레이드(123)의 후단에 배치되어, 광경화 수지층의 상면으로 타겟 필름이 이송되면 광경화 수지층을 매개로 하여 전극이 형성된 베이스 필름과 타겟 필름을 가압 접합하는 합지 롤러(141)를 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 합지 롤러(141)는 제1 롤러(R1) 및 제2 롤러(R2)가 마주보며 회전하도록 형성되고, 광경화 수지층이 형성된 베이스 필름과 타켓 필름이 제1 롤러(R1) 및 제2 롤러(R2) 사이를 통과하면서 제1 롤러(R1) 및 제2 롤러(R2)에 의해 가해지는 압력에 의해 접합되어 합지 필름이 형성된다.
필름 적층 유닛(160)은 합지 필름이 기 설정된 방향으로 이송되어 롤(Roll) 형태로 권취한다.
광원 유닛(150)은 필름 합지 유닛(140)에서 필름 적층 유닛(160)으로 합지 필름이 이송되는 경로에 배치되어, 합지 필름에 기 설정된 파장 대역의 광을 조사한다. 광원 유닛(150)은 280nm ~450nm의 자외선 파장 대역의 광원을 적어도 하나 이상 사용할 수 있는데, 본 발명에서는 365nm 의 자외선 파장 대역을 사용하고, 필름 합지 유닛(140)의 하부에 배치되어 상부 방향(합지 필름의 하부 방향)으로 빛을 조사한다.
박리 수단(미도시)은 봉 형태로 형성되어, 베이스 필름 또는 타겟 필름의 끝단에 부착되고, 박리 수단에 일정한 박리력을 가해 필름 적층 유닛(160)에 의해 다열로 적층된 합지 필름에서 베이스 필름을 분리하도록 한다. 이때, 박리 수단은 박리 각도와 속도에 따라 박리 현상이 변할 수 있으므로, 기 설정된 박리 각도와 속도, 박리력으로 합지 필름에서 베이스 필름을 벗겨낸다. 박리력은 기재의 탄성과 점착제(광학 수지층)의 탄성을 합한 것으로서 베이스 필름과 타겟 필름간의 점착력과 동일하고, 박리 방향은 베이스 필름과 타겟 필름의 점착되어 있는 방향과 반대 방향이 된다. 한편, 합지 필름에 박리 수단이 부착되지 않은 경우에는, 작업자가 합지 필름에서 베이스 필름을 분리시켜 전도성 필름을 형성할 수도 있다.
한편, 제어부(미도시)는 베이스 필름, 타겟 필름, 합지 필름의 이송 속도를 기 설정된 조건으로 조절하고, 각 롤러의 속도 비, 합지 롤러의 제1 롤러(R1)와 제2 롤러(R2) 사이의 압력 등을 제어하여 합지 필름의 두께 제어를 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 방법을 설명하는 순서도이고, 도 7은 도 6에 의해 제작된 전도성 필름이 자동차의 전장부품에 적용되는 일례를 설명하는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 방법은 베이스 필름 상에 전극을 형성하는 전사 코팅이 완료되면(S1), 제1 필름 공급 유닛(110)에 의해 전극이 형성된 베이스 필름이 코팅 유닛(120)으로 공급되고, 코팅 유닛(120)은 전극이 형성된 베이스 필름의 상면에 광경화 수지를 코팅하며, 필름 합지 유닛(140)은 전극이 형성된 베이스 필름의 상면에 형성된 광경화 수지층을 매개로 하여 타겟 필름과 합지시켜 합지 필름을 제공한다(S2).
전극 전사 코팅 단계에서는 실버(Ag) 에뮬레이션(Emulsion), 실버 전사 전도성 필름(Transparent Conductive Film, TCF) 공정을 거쳐 베이스 필름 상에 전극을 형성하게 된다. 실버 에물레이션 공정은 원재료에 분사제를 배합하고, 실버 분산, 에뮬레이션 분산, 실버 잉크 단계를 거쳐 수행되고, 실버 전사 전도성 필름 공정은 베이스 필름에 프라이머를 배합하고, 프라이머 코팅, 에뮬레이션 분산, 실버 코팅, 소결, 실버 잉크 단계를 거쳐 수행된다. 이때, 실버 잉크의 입자 분포 제어를 위한 다양한 조건 변화(물 함량, 코팅 두께, 건조 온도 및 계면 활성제 함량 등)를 수행할 수 있고, 오픈 셀(Open cell) 크기와 은 나노 입자로 구성된 전도성 라인에 따른 광학적, 전기적 특성을 변화시킬 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 전극(Ag)이 형성된 베이스 필름은 PET 필름이고, 타겟 필름은 PC 필름이며, 광경화 조액으로 광경화 수지를 이용할 수 있다.
이때, 광경화 수지는 올리고머에 반응성 희석제를 포함하되, 올리고머는 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 폴리에테르 아크릴레이트, 아크릴릭 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트, 멜라민 아크릴레이트, 폴리치올아크릴레이트 유도체 및 폴리치올시피도아세탈계로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 일례로, 폴리우레탄 아크릴레이트(PUA) 올리고머에 아크릴 기반 희석제를 도입하여 점도를 조절할 수 있다. 또한, 광경화 수지는 실란계열의 층간 부착증진제를 함유할 수 있는데, 실란 아크릴레이트를 통한 기재와 전도성 소재와의 계면 접착 특성을 향상시킬 수 있다.
광원 유닛(150)은 합지 필름에 기 설정된 파장 대역의 광을 조사하여 광경화를 수행하고(S3), 광경화가 완료된 합지 필름에서 베이스 플림을 분리하여 타겟 필름 상에 전극이 형성된 전도성 필름을 제작한다(S4).
이렇게 제작된 전도성 필름은 전장 부품으로 사용될 사출물에 UV 레진(광경화 수지)를 이용하여 사출물 표면에 부착하는 IML(In-Mold Labeling) 공법을 통해 자동차의 전장부품(터치 입력 장치 등)으로 양산될 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 PET 필름 외에 PC 필름 등 다양한 소재에 대면적 전극을 구현할 수 있고, 3차원 형상의 사출과 동시에 전극이 구현되며, 전극 일체화된 전도성 필름을 통해 디자인 자유도가 확대될 수 있다.
한편 도 6의 단계 S1 내지 S4는 본 발명의 구현예에 따라서 추가적인 단계들로 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계간의 순서가 변경될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필름의 전극 전사 테스트 결과 및 EDS 측정 이미지를 설명하는 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필름의 전사전 필름과 전사후 필름의 SEM 측정 결과를 설명하는 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필름의 투과율 및 저항 측정 결과를 설명하는 그래프이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에서는 PET 필름 위에 전극을 형성하고, 광경화 수지층을 매개로 하여 전긍이 형성된 PET 필름(Ag 전극/PET 필름)과 PC 필름을 합지한 후, 합지된 합지 필름에 자외선을 조사하여 광경화를 완료한 후에 두 필름을 분리하여 전도성 필름(Ag전극/PC 필름)을 제작한다.
따라서, 전사전 필름(PET 필름), 전사 공정후 잔류 전극(Ag 전극/PET 필름), 전사후 필름(Ag전극/PC 필름)에 대해 파장에 따른 투과율, EDS(energy dispersive spectroscopy) 및 저항을 측정한 결과를 살펴보면, Ag 전극/PC 필름은 Ag 전극/PET 필린에 비해 투과율이 다소 높아지며 면 저항 변화는 3.19%이고, 주사전자현미경 (SEM)을 이용하여 나노 패턴 구조의 전극이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 광경화 수지 내 실란 아크릴레이트 투입량에 따라 전사 공정 후 잔류 전극 양이 달라지며, 실란 아크릴레이트 투입량 최적화를 통해 PET 필름의 잔류전극을 최소화가 가능함을 알 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 전극 전사 전/후 SEM 측정 결과를 살펴보면 PET 필름에 형성된 전극이 PC 필름으로 깔끔하게 전사 됨을 확인할 수 있다.
도 10에는 전사전 필름(Ag전극/PET 필름), 전사후 필름(Ag전극/PC필름)의 면저항 및 면저항 변화율 측정 결과, 전극 전사 전/후의 투과율을 살펴보면, 전극 전사 후 가시광선 뿐만 아니라 전파장 영역에서 투과율이 상승하는 것을 확인할 수 있다.
PC 필름은 높은 충격 저항과 높은 탄성을 가지고 있으며, 가공 적응성이 강하고, 다른 질감을 표면에 눌러 재료의 외관 상태를 향상시킬 수 있고, PET 필름보다 가격이 낮으며, 자외선 차단 효율이 우수하다는 이점이 있어, 자동차 전장 부품에 많이 사용된다. 따라서, 본 발명에서는 전도성 필름의 소재를 PET 필름이 아니라 PC 필름을 사용함으로써 자동차 전장 부품에 일체화가 가능하다.
이와 같이, 본 발명은 PET 필름 외에도 다양한 소재로 제조된 광학 필름을 제작할 수 있고, PET 필름에 비해 자외선에 강한 특성을 갖는 PC 필름을 이용할 경우에 디스플레이 표면에서 무지개 형태의 얼룩이 발생하는 레인보우 현상을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 이러한 기록 매체는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하며, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함하며, 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 제1 필름 공급 유닛
120 : 코팅 유닛
121 : 지지 테이블
122 : 도포수단
123 : 닥터 블레이드
130 : 제2 필름 공급 유닛
131 : 고정 프레임
132 : 롤러
140 : 필름 합지 유닛,
150 : 광원 유닛
160 : 필름 적층 유닛

Claims (13)

  1. 베이스 필름 상에 전극을 형성하는 전사 코팅 단계;
    상기 전극이 형성된 베이스 필름 상에 광경화 수지를 코팅한 후 타겟 필름과 접촉시켜 상기 베이스 필름과 타겟 필름을 합지시켜 합지 필름을 제공하는 합지 단계;
    상기 합지 필름에 기 설정된 파장 대역의 광을 조사하여 광경화를 수행하는 경화 단계; 및
    상기 광경화가 완료된 합지 필름에서 베이스 플림을 분리하여, 상기 타겟 필름 상에 전극이 형성된 전도성 필름을 형성하는 이형 단계를 포함하는 것인, 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 필름과 타겟 필름은,
    폴리이미드(PI), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리카보네이트(PC) 중 어느 하나의 고분자 필름이고, 상기 베이스 필름과 타겟 필름 서로 다른 고분자 필름을 사용하는 것인, 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경화 단계는,
    280nm ~450nm의 자외선 파장 대역의 광을 사용하는 것인, 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광경화 수지는,
    올리고머에 반응성 희석제를 포함하되,
    상기 올리고머는 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 폴리에테르 아크릴레이트, 아크릴릭 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트, 멜라민 아크릴레이트, 폴리치올아크릴레이트 유도체 및 폴리치올시피도아세탈계로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광경화 수지는 실란계열의 층간 부착증진제를 함유하는 것인, 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 방법.
  6. 전극이 형성된 베이스 필름을 공급하는 제1 필름 공급 유닛;
    상기 제1 필름 공급 유닛을 통해 공급되는 전극이 형성된 베이스 필름의 상면에 광경화 수지가 코팅되어 광경화 수지층을 형성하는 코팅 유닛;
    타겟 필름을 상기 광경화 수지층의 상면으로 공급하는 제2 필름 공급 유닛;
    상기 광경화 수지층을 사이에 두고 상기 베이스 필름과 타겟 필름을 합지시켜 합지 필름을 제공하는 필름 합지 유닛;
    상기 합지 필름이 기 설정된 방향으로 이송되어 롤(Roll) 형태로 권취하는 필름 적층 유닛; 및
    상기 필름 합지 유닛에서 필름 적층 유닛으로 합지 필름이 이송되는 경로에 배치되어, 상기 합지 필름에 기 설정된 파장 대역의 광을 조사하는 광원 유닛을 포함하는 것인, 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 필름 적층 유닛에 의해 다열로 적층된 합지 필름에서 상기 베이스 필름을 분리하여 상기 타겟 필름 상에 전극이 형성된 전도성 필름을 제공하는 박리수단을 더 포함하는 것인, 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 베이스 필름과 타겟 필름은,
    폴리이미드(PI), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리카보네이트(PC) 중 어느 하나의 고분자 필름이고, 상기 베이스 필름과 타겟 필름 서로 다른 고분자 필름을 사용하는 것인, 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 광원 유닛은,
    280nm ~450nm의 자외선 파장 대역의 광원을 적어도 하나 이상 사용하는 것인, 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 코팅 유닛은,
    상기 제1 필름 공급 유닛에서 공급되는 상기 전극이 형성된 베이스 필름이 상기 필름 합지 유닛으로 이송되는 경로 상에 배치되고, 상기 광경화 수지가 충전되어 상기 전극이 형성된 베이스 필름의 상면에 상기 광경화 수지를 도포하는 도포수단; 및
    상기 베이스 필름의 상면에 도포된 광경화 수지를 기 설정된 두께의 막으로 균일하게 펼쳐주어 광경화 수지층을 형성하는 닥터 블레이드(Doctor blade)를 포함하는 것인, 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 닥터 블레이드는 양측면에 베이스 필름의 상면에 도포된 광경화 수지가 유출되는 것을 차단하는 사이드 댐(dam)이 형성된 것인, 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 필름 합지 유닛은
    상기 광경화 수지층의 상면으로 상기 타겟 필름이 이송되면 상기 광경화 수지층을 매개로 하여 상기 전극이 형성된 베이스 필름과 타겟 필름을 가압 접합하는 합지 롤러를 포함하는 것인, 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 합지 롤러는 제1 롤러 및 제2 롤러가 마주보며 회전하도록 형성되고, 상기 광경화 수지층이 형성된 베이스 필름과 타켓 필름이 상기 제1 롤러 및 제2 롤러 사이를 통과하면서 상기 제1 롤러 및 제2 롤러에 의해 가해지는 압력에 의해 접합되어 합지 필름이 형성되는 것인, 전도성 필름 제작을 위한 대면적 전극 전사 장치.
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