WO2015182832A1 - Microstructure manufacturing method and microstructure manufactured thereby - Google Patents

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WO2015182832A1
WO2015182832A1 PCT/KR2014/010381 KR2014010381W WO2015182832A1 WO 2015182832 A1 WO2015182832 A1 WO 2015182832A1 KR 2014010381 W KR2014010381 W KR 2014010381W WO 2015182832 A1 WO2015182832 A1 WO 2015182832A1
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이동현
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단국대학교 산학협력단
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    • B29C59/02Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
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    • H01B5/00Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports

Abstract

A method for manufacturing a microstructure of a nanomaterial by using paraffin wax is provided. An intaglio pattern is formed by pressing a master pattern on a paraffin wax layer and the inside of grooves of the intaglio pattern is filled with a nanomaterial suspension. The suspension contains a hydrophilic solvent so as to be naturally filled in only the grooves of the intaglio pattern. After the solvent evaporates, the nanomaterial is heat-treated and the paraffin wax layer is removed simultaneously, and thus the microstructure of the nanomaterial can be formed.

Description

미세구조 제조방법 및 그에 의해 제조된 미세구조Microstructure manufacturing method and microstructure manufactured thereby
본 발명은 미세구조 제조 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파라핀 왁스와 인쇄 공정을 이용하여 저온에서 규칙적인 나노 물질 미세구조를 제조하는 방법 및 그에 의해 제조된 미세구조에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to microstructure fabrication techniques, and more particularly, to a method for preparing regular nanomaterial microstructures at low temperatures using paraffin wax and a printing process, and to microstructures produced thereby.
발광 소자나 태양 전지와 같이 광 투과가 필요한 전자 소자의 투명 전극으로는 주로 ITO(Indium tin oxide; ITO)가 적용되고 있다. 그러나 ITO는 자원의 고갈에 따른 원자재비용의 상승 문제, 환경오염 문제, 그리고 플렉서블 전자소자에 적용하기가 어렵다는 문제가 있다.Indium tin oxide (ITO) is mainly used as a transparent electrode of an electronic device that requires light transmission such as a light emitting device or a solar cell. However, ITO has problems of rising raw material cost due to exhaustion of resources, environmental pollution, and difficulty in applying to flexible electronic devices.
따라서 ITO를 대체하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 예를 들어, 은 나노 물질을 이용하여 와이어 코팅을 하거나 인쇄전자를 이용한 은 격자 패터닝, 그라핀 코팅 등에 대한 연구가 이루어지고 있다. 그러나, 이들과 같이 나노 물질을 이용하거나 인쇄전자를 이용하는 미세공정은 원하는 패턴의 미세구조를 얻기까지의 공정이 매우 복잡하다는 단점이 있다.Therefore, research to replace ITO is actively conducted. For example, research has been conducted on silver lattice patterning and graphene coating using silver nanomaterials or wire coating using printed electrons. However, such a microprocess using nanomaterials or printed electrons has a disadvantage in that the process of obtaining a microstructure of a desired pattern is very complicated.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 감안하여 파라핀 왁스를 이용하여 용이하게 나노물질 미세구조를 형성할 수 있는 미세구조 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a microstructure manufacturing method that can easily form a nanomaterial microstructure using paraffin wax in view of the above-described conventional problems.
본 발명은 상술한 개선된 방법으로 제조되는 나노물질 미세구조를 제공한다.The present invention provides nanomaterial microstructures made by the improved method described above.
본 발명은 미세구조 제조방법을 제공하며, 이는: 기판 상에 파라핀 왁스층을 형성하는 단계; 파라핀 왁스층에 음각 패턴을 형성하는 단계; 나노 물질 서스펜션을 음각 패턴의 홈 내부에 채우는 단계; 서스펜션으로부터 용매를 증발시키는 단계; 및 파라핀 왁스층을 제거하는 단계;를 포함하여, 음각 패턴의 형상을 가지는 나노 물질의 미세구조가 형성된다.The present invention provides a method for producing a microstructure, which comprises: forming a paraffin wax layer on a substrate; Forming an intaglio pattern on the paraffin wax layer; Filling the nanomaterial suspension into the groove of the intaglio pattern; Evaporating the solvent from the suspension; And removing the paraffin wax layer; a microstructure of the nanomaterial having the shape of an intaglio pattern is formed.
음각 패턴은 마스터 패턴을 가지는 마스터 몰드로 파라핀 왁스층을 프레싱하여 형성한다.The intaglio pattern is formed by pressing a paraffin wax layer with a master mold having a master pattern.
음각 패턴은 스트라이프형 또는 격자형일 수 있다.The intaglio pattern may be striped or lattice.
음각 패턴이 형성된 파라핀 왁스층은 종단면이 실질적인 삼각형일 수 있다.The paraffin wax layer having the intaglio pattern may be substantially triangular in longitudinal section.
서스펜션은 은나노 서스펜션일 수 있다.The suspension may be a silver nano suspension.
파라핀 왁스층의 제거는 열분해를 이용하며, 파라핀 왁스층의 열분해는 미세구조의 열처리와 겸할 수 있다.Removal of the paraffin wax layer utilizes pyrolysis, and pyrolysis of the paraffin wax layer may serve as heat treatment of the microstructure.
서스펜션의 용매는 친수성일 수 있다.The solvent of the suspension can be hydrophilic.
본 발명은 또한 상술한 제조 방법에 의해 제조된 미세구조를 제공한다.The present invention also provides a microstructure produced by the above-described manufacturing method.
본 발명에 따르면, 파라핀 왁스를 이용하여 나노 물질 미세구조를 용이하게 제조할 수 있는 방법이 제공된다. 파라핀 왁스층에 마스터 패턴을 프레싱하여 음각 패턴을 형성하고, 나노 물질 서스펜션을 음각 패턴의 홈에 채우는 간단한 방식으로 투명전극 등에 적용될 수 있는 나노 물질 미세구조가 얻어질 수 있다. 친수성 용매를 포함하는 나노 물질 서스펜션을 소수성 파라핀 왁스층 상에 공급함으로써 파라핀 왁스층의 음각 패턴에 서스펜션이 자연스럽게 채워지게 된다. 또한 본 발명의 제조 방법에서는 미세구조가 형성된 후에 파라핀 왁스층의 제거가 나노 물질 미세구조의 열처리 과정과 동시에 수행될 수 있기 때문에, 공정이 매우 간단하다. 이러한 나노물질 미세구조는 전도성과 광투과성이 모두 요구되는 태양전지 또는 디스플레이의 전극 등에 바람직하게 적용될 수 있다.According to the present invention, there is provided a method for easily preparing nanomaterial microstructures using paraffin wax. By pressing a master pattern on the paraffin wax layer to form an intaglio pattern and filling a nanomaterial suspension into the groove of the intaglio pattern, a nanomaterial microstructure that can be applied to a transparent electrode or the like can be obtained. The suspension is naturally filled in the intaglio pattern of the paraffin wax layer by supplying a nanomaterial suspension containing a hydrophilic solvent onto the hydrophobic paraffin wax layer. In addition, in the manufacturing method of the present invention, since the removal of the paraffin wax layer after the microstructure is formed can be performed simultaneously with the heat treatment process of the nanomaterial microstructure, the process is very simple. Such nanomaterial microstructures may be preferably applied to electrodes of solar cells or displays that require both conductivity and light transmittance.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 미세구조 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a microstructure manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 미세구조 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a microstructure manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 방법을 설명하기 위한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a method according to a first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제조 방법의 과정에서 형성된 음각 패턴을 가지는 파라핀 왁스층을 나타내는 사진으로서, (a)는 제1실시예에서 형성된 다수개의 프리즘형 구조로 이루어진 파라핀 왁스층을 나타내고, (b)는 제2실시예에서 형성된 다수개의 피라미드형 구조로 이루어진 파라핀 왁스층을 나타낸다.Figure 4 is a photograph showing a paraffin wax layer having an intaglio pattern formed in the course of the manufacturing method of the present invention, (a) shows a paraffin wax layer composed of a plurality of prismatic structures formed in the first embodiment, (b) is A paraffin wax layer composed of a plurality of pyramidal structures formed in Example 2 is shown.
도 5는 본 발명의 제조 방법의 과정에서 파라핀 왁스층의 음각 패턴 홈 내부에 배열된 나노 물질을 보여주는 사진으로서, (a)는 제1실시예에서 형성된 스트라이프형 패턴의 나노 물질 배열을 보여주고, (b)는 제2실시예에서 형성된 격자형 패턴의 나노 물질 배열을 보여준다.FIG. 5 is a photograph showing nanomaterials arranged in a recessed pattern groove of a paraffin wax layer in the process of the manufacturing method of the present invention, (a) shows a nanomaterial array of a stripe pattern formed in the first embodiment, ( b) shows the lattice pattern of the nanomaterial array formed in the second embodiment.
도 6은 본 발명의 미세구조 제조 방법에 의해 형성된 나노 물질 미세구조를 보여주는 사진으로서, (a)는 제1실시예에 따라 형성된 스트라이프 패턴의 나노 물질 미세구조를 보여주고, (b)는 제2실시예에 따라 형성된 격자 패턴의 나노 물질 미세구조를 보여준다.6 is a photograph showing a nanomaterial microstructure formed by the method of manufacturing a microstructure of the present invention, (a) shows a nanomaterial microstructure of a stripe pattern formed according to the first embodiment, (b) is a second The nanomaterial microstructure of the lattice pattern formed according to the embodiment is shown.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
먼저 간략히 설명하면, 본 발명은 소수성 파라핀 왁스를 이용하여 미세구조를 제조하는 방법을 제공한다. 파라핀 왁스층을 미세구조를 형성하기를 소망하는 표면에 적층한 후 미세구조의 마스터패턴으로 프레싱하여 음각 패턴을 형성한다. 음각 패턴은 그루브형의 프리즘 또는 격자형 패턴일 수 있다. 이후 미세구조 형성을 위한 나노 물질 서스펜션을 파라핀 왁스층의 음각 패턴의 홈 내부에 채운다. 나노 물질 서스펜션의 용매가 물이나 친수성 물질이라면 파라핀 왁스가 소수성이기 때문에 자연스럽게 나노 물질 서스펜션이 홈 내부로 채워질 수 있을 것이다. 이후 용매를 증발시키고 파라핀 왁스층을 열분해함으로써 프리즘 패턴 또는 격자형 패턴의 미세구조가 형성된다. 바람직하게는 은나노와 같이 투명전극으로 형성될 수 있는 나노 물질로 미세구조를 형성할 경우에는 컨택저항을 줄이기 위해 열처리를 수행할 수 있으며, 이때는 열처리를 수행하면서 파라핀 왁스층의 열분해를 겸할 수 있다.Briefly, firstly, the present invention provides a method for preparing a microstructure using a hydrophobic paraffin wax. The paraffin wax layer is laminated on a surface desired to form a microstructure, and then pressed into a master pattern of a microstructure to form an intaglio pattern. The intaglio pattern may be a grooved prism or a lattice pattern. The nanomaterial suspension for forming the microstructure is then filled into the grooves of the intaglio pattern of the paraffin wax layer. If the solvent of the nanomaterial suspension is water or a hydrophilic material, the paraffin wax is hydrophobic, so the nanomaterial suspension can naturally fill the groove. After evaporating the solvent and pyrolyzing the paraffin wax layer, a microstructure of a prism pattern or a lattice pattern is formed. Preferably, when the microstructure is formed of a nanomaterial that can be formed as a transparent electrode, such as silver nano, heat treatment may be performed to reduce contact resistance.
이러한 본 발명은 비교적 낮은 온도에서 터치스크린, 플렉서블 디스플레이, 솔라셀 등의 투명전극으로 적용될 수 있는 규칙적인 미세구조를 용이하게 형성할 수 있다.The present invention can easily form a regular microstructure that can be applied to a transparent electrode such as a touch screen, a flexible display, a solar cell at a relatively low temperature.
이하에서는 도 1, 도 3, 도 4의 (a), 도 5의 (a), 및 도 6의 (a)를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 제조 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1, 3, 4 (a), 5 (a), and 6 (a).
도 1 및 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 미세구조 제조 방법의 과정을 도시한 도면이다.1 and 3 illustrate a process of a method for manufacturing a microstructure according to a first embodiment of the present invention.
본 발명의 제1실시예에 따른 제조 방법으로 제조되는 미세구조는 스트라이프(stripe) 패턴을 가진다. 먼저, 스트라이프형의 마스터 패턴을 가지는 마스터 몰드를 준비하며, 마스터 몰드는 탄성을 가지는 PDMS로 제조될 수 있다.The microstructure manufactured by the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention has a stripe pattern. First, a master mold having a stripe-shaped master pattern is prepared, and the master mold may be made of PDMS having elasticity.
마스터 몰드가 준비된 후, 도 1의 (a) 및 도 3의 (a)과 같이 미세구조를 형성할 기판(10)을 준비한다. 여기에 적용되는 기판(10)은 특별한 제약이 있는 것은 아니나, 미세구조를 형성하고자 하는 표면을 제공하는 기재일 수 있다. 예컨대 기판(10)은 유리 기판일 수 있다.After the master mold is prepared, the substrate 10 to form the microstructure is prepared as shown in FIGS. 1A and 3A. The substrate 10 applied herein is not particularly limited, but may be a substrate that provides a surface to form a microstructure. For example, the substrate 10 may be a glass substrate.
다른 예로서, 기판(10)은 미세구조를 형성하는 데에만 이용되는 희생기판일 수 있고, 그 위에 형성된 미세구조는 다른 구조체로 전사되거나 이동될 수도 있다.As another example, the substrate 10 may be a sacrificial substrate used only to form a microstructure, and the microstructure formed thereon may be transferred or moved to another structure.
이어, 도 1의 (b) 및 도 3의 (b)에서와 같이, 기판(10) 상에 파라핀 왁스층(20)을 형성한다. 파라핀 왁스층(20)은 예를 들어 스핀코팅을 이용할 수 있다.Subsequently, as in FIGS. 1B and 3B, a paraffin wax layer 20 is formed on the substrate 10. The paraffin wax layer 20 may use spin coating, for example.
여기에서 이용되는 파라핀 왁스는 알케인(CnH2n+2) 계열로서 저온에서 압력에 의해 쉽게 변형이 가능하고, 압력이 제거된 후 변형된 형태가 유지된다. 따라서 아래에서 상세하게 설명되는 바와 같이, 본 발명의 실시예들에서는 마스터 패턴을 눌러서 파라핀 왁스층에 음각 패턴을 형성하는 과정을 진행한다.The paraffin wax used here is an alkane (C n H 2n + 2 ) series that can be easily deformed by pressure at low temperatures, and the deformed form is maintained after the pressure is removed. Therefore, as described in detail below, in the embodiments of the present invention by pressing the master pattern proceeds to the process of forming the intaglio pattern on the paraffin wax layer.
이를테면, 도 1의 (c) 및 도 3의 (c)와 같이, 미리 준비된 마스터 패턴을 가지는 마스터 몰드(30)를 파라핀 왁스층(20)에 프레싱하여 음각 패턴을 형성한다. 마스터 몰드(30)를 제거한 후 음각 패턴이 형성된 파라핀 왁스층(210)은 도 1의 (d) 및 도 3의 (d)에서 확인할 수 있다.For example, as illustrated in FIGS. 1C and 3C, a master mold 30 having a master pattern prepared in advance is pressed onto the paraffin wax layer 20 to form an intaglio pattern. After removing the master mold 30, the paraffin wax layer 210 having the intaglio pattern is formed in FIGS. 1D and 3D.
마스터 패턴은 얻고자 하는 미세구조의 패턴과 동일 또는 유사한 패턴으로서 마스터 몰드에 양각으로 형성된 형태이다. 마스터 몰드(30)는, 상술한 바와 같이 PDMS 등으로 제작되어 탄성을 가지는 것일 수 있다.The master pattern is a pattern identical or similar to the pattern of the microstructure to be obtained, which is embossed on the master mold. As described above, the master mold 30 may be made of PDMS or the like to have elasticity.
도 1의 (c) 도 3의 (c)에서와 같이 마스터 몰드(30)의 마스터 패턴을 파라핀 왁스층(20)에 접촉한 후 파라핀 왁스의 용융온도 이하에서 압력을 가하면 마스터 패턴이 전사되어 음각 패턴을 가지는 파라핀 왁스층(210)이 형성된다. 참고적으로, 음각 패턴이 형성된 파라핀 왁스층(210)은 파라핀 몰드라고도 칭할 수 있다.As shown in (c) and (c) of FIG. 1, when the master pattern of the master mold 30 is contacted with the paraffin wax layer 20 and pressure is applied below the melting temperature of the paraffin wax, the master pattern is transferred to the negative pattern. A paraffin wax layer 210 is formed. For reference, the paraffin wax layer 210 having the intaglio pattern may be referred to as a paraffin mold.
제1실시예에 따라 제조된, 음각 패턴을 가지는 파라핀 왁스층(210)은 도 1의 (d)와 도 3의 (d)에서 보이는 바와 같이 다수개의 프리즘형 구조(212)로 이루어진다. 이러한 프리즘형 구조(212)는 실질적으로 종단면이 삼각형 일 수 있다.The paraffin wax layer 210 having the intaglio pattern, manufactured according to the first embodiment, includes a plurality of prismatic structures 212 as shown in FIGS. 1D and 3D. Such prismatic structure 212 may be substantially triangular in cross section.
도 4의 (a)는 본 발명의 제1실시예에 따른 미세구조 제조 방법의 과정에서 형성된 다수개의 프리즘 구조로 이루어진 파라핀 왁스층(210)에 대한 전자현미경 사진이다. 도 4의 (a)는 평면 사진이며, 다수개의 프리즘형 구조(212)들 각각이 서로 이격되어 배열된 상태를 보여준다.Figure 4 (a) is an electron micrograph of the paraffin wax layer 210 consisting of a plurality of prismatic structures formed in the process of the microstructure manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. 4 (a) is a plan view, and shows a state in which each of the plurality of prismatic structures 212 are spaced apart from each other.
도 1의 (d)와 도 3의 (d)에서 알 수 있는 바와 같이 프리즘형 구조(212)의 파라핀 왁스는 종단면이 실질적으로 삼각형이며, 이러한 다수개의 프리즘형 구조(212)들 사이에 그루브홈(211)이 형성된다.As can be seen in FIGS. 1D and 3D, the paraffin wax of the prismatic structure 212 is substantially triangular in cross section, with groove grooves between the plurality of prismatic structures 212. 211 is formed.
이와 같이 프리즘형 구조(212)들이 서로 이격되어 배열되기 때문에, 도 1의 (d), 도 3의 (d) 및 도 4의 (a)에서 보이는 바와 같이, 프리즘형 구조(212)들 사이에는 기판(10)의 표면이 노출된다. 이 경우는 기판(10)의 노출된 표면에 본 발명의 미세구조가 형성된다.Since the prismatic structures 212 are arranged to be spaced apart from each other, as shown in FIGS. 1D, 3D, and 4A, the prismatic structures 212 are disposed between the prismatic structures 212. The surface of the substrate 10 is exposed. In this case, the microstructure of the present invention is formed on the exposed surface of the substrate 10.
그러나, 기판(10)이 희생기판으로 사용되는 경우, 즉 미세구조가 다른 구조체로 이동되거나 전사될 경우에는, 프리즘형 구조(212)들이 서로 이격되거나 이격되지 않는 구조가 모두 적용될 수 있다.However, when the substrate 10 is used as a sacrificial substrate, that is, when the microstructure is moved or transferred to another structure, all the structures in which the prismatic structures 212 are spaced apart or not spaced from each other may be applied.
다음에, 도 1의 (e) 및 도 3의 (e)와 같이, 나노 물질 서스펜션(41)을 음각 패턴의 그루브홈(211) 내부, 즉 프리즘형 구조(212)들 사이에 채운다. 바람직하게 나노 물질 서스펜션(41)은 물, 알콜 등과 같은 친수성 용매를 포함할 수 있다. 이 경우, 소수성 파라핀 왁스인 프리즘형 구조(212) 상면으로 나노 물질 서스펜션(41)을 공급하면 자연스럽게 음각 패턴의 그루브홈(211) 내부에만 채워지게 된다.Next, as shown in FIGS. 1E and 3E, the nanomaterial suspension 41 is filled in the grooves 211 of the intaglio pattern, that is, between the prismatic structures 212. Preferably, the nanomaterial suspension 41 may comprise a hydrophilic solvent such as water, alcohol, and the like. In this case, when the nanomaterial suspension 41 is supplied to the upper surface of the prismatic structure 212 which is a hydrophobic paraffin wax, it is naturally filled only in the groove groove 211 of the intaglio pattern.
더욱 바람직하게는 프리즘형 구조(212)가 이러한 삼각형 구조를 갖기 때문에 친수성 용매를 포함하는 나노 물질 서스펜션(41)이 더욱 쉽게 그루브홈(211) 내부로 채워질 수 있다.More preferably, since the prismatic structure 212 has such a triangular structure, the nanomaterial suspension 41 including the hydrophilic solvent can be more easily filled into the groove 211.
나노 물질 서스펜션(41)으로부터 용매가 증발되고 나면, 나노 입자가 파라핀 프리즘형 구조(212) 사이의 그루브홈(211)에서 정렬된다.After the solvent evaporates from the nanomaterial suspension 41, the nanoparticles are aligned in the groove 211 between the paraffinic prismatic structures 212.
도 5의 (a)는 본 발명의 제1실시예에 제조 방법의 과정에서 파라핀 왁스층의 음각 패턴의 홈 내부에 은나노 물질의 배열을 보여주는 전자현미경 사진이다. 사진에서 보이는 바와 같이 은나노 막대가 음각 패턴의 그루브홈(211) 내부에서 정렬된 것을 알 수 있다.5 (a) is an electron micrograph showing the arrangement of silver nanomaterials in the grooves of the intaglio pattern of the paraffin wax layer in the process of the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. As shown in the photo, it can be seen that the silver nano bars are aligned inside the grooves 211 of the intaglio pattern.
도 1의 (f) 및 도 3의 (f)와 같이, 음각 패턴을 가지는 파라핀 왁스층(210)을 제거한다. 파라핀 왁스의 제거는 열분해를 이용할 수 있는데, 바람직하게는 나노 물질 미세구조의 열처리를 수행하면서 동시에 파라핀 왁스층(210)이 제거되도록 할 수 있다. 예를 들어, 은나노 막대를 이용한 전극 제조에서는 컨택저항을 줄이기 위해 약 200도에서 열처리를 수행하며, 이러한 열처리 과정에서 파라핀 왁스가 열분해되도록 할 수 있다. 이러한 열처리 과정에서 파라핀 왁스층(210)은 완전히 제거되고 은나노 막대의 배열만 유지된다.1 (f) and 3 (f), the paraffin wax layer 210 having an intaglio pattern is removed. The paraffin wax may be removed using pyrolysis, and preferably, the paraffin wax layer 210 may be removed while simultaneously performing heat treatment of the nanomaterial microstructure. For example, in the production of electrodes using silver nano bars, heat treatment is performed at about 200 degrees to reduce contact resistance, and paraffin wax may be thermally decomposed during such heat treatment. In this heat treatment, the paraffin wax layer 210 is completely removed and only the arrangement of the silver nanorods is maintained.
도 6의 (a)는 본 발명의 제1실시예에 따른 제조방법으로 제조된 은나노 미세 구조에 대한 전자현미경 사진이다. 사진에서 은나노 막대의 선형 배열을 확인할 수 있고, 이는 전기전도성을 가지면서 광투과도를 높일 수 있어서 투명전극에 적용할 수 있는 미세구조를 제공하게 된다.6 (a) is an electron micrograph of the silver nano-fine structure manufactured by the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. In the picture, the linear arrangement of the silver nano bars can be confirmed, which can increase the light transmittance while having electrical conductivity, thereby providing a microstructure applicable to the transparent electrode.
이하에서는 도 2의 (a) 내지 (f), 도 4의 (b), 도 5의 (b), 및 도 6의 (b)를 참조하여 제2실시예에 따른 미세구조 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a microstructure according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. 2A to 4F, 4B, 5B, and 6B. .
본 발명의 제2실시예의 제조방법에서는 격자 패턴의 미세구조가 제조된다. 격자 패턴의 미세구조의 형성은 격자형(그리드형)의 마스터 패턴을 가지는 마스터 몰드로 프레싱하거나, 제1실시예에 이용된 스트라이프형의 마스터 패턴을 가지는 마스터 몰드(30)로 1차 프레싱하고 나서 90도 회전시켜서 다시 2차 프레싱하는 방식으로도 구현될 수 있다.In the manufacturing method of the second embodiment of the present invention, the microstructure of the lattice pattern is manufactured. Formation of the microstructure of the lattice pattern is first pressed into a master mold having a lattice (grid) master pattern, or first pressed into a master mold 30 having a stripe master pattern used in the first embodiment. It can also be implemented by second-degree rotation by rotating 90 degrees.
그 외, 제2실시예의 제조방법은 제1실시예와 동일하거나 유사하며, 이하에서는 간략하게 설명한다. 참고로, 동일하거나 유사한 요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였다.In addition, the manufacturing method of the second embodiment is the same as or similar to the first embodiment, and will be described briefly below. For reference, the same reference numerals are given to the same or similar elements.
도 2의 (a)와 같이 기판(10)을 준비하고, 도 2의 (b)와 같이 기판(10) 상에 파라핀 왁스층(20)을 형성한다. 파라핀 왁스층(20)에 마스터 몰드(30)를 프레싱하여 격자형 음각 패턴을 형성한다(도 2의 (c) 와 (d)).A substrate 10 is prepared as shown in FIG. 2A, and a paraffin wax layer 20 is formed on the substrate 10 as illustrated in FIG. 2B. The master mold 30 is pressed into the paraffin wax layer 20 to form a lattice engraving pattern (FIGS. 2C and 2D).
제2실시예에서 형성되는 음각 패턴은 격자형이며, 음각 패턴을 가지는 파라핀 왁스층(220)은 다수개의 피라미드 구조(222)로 이루어진다. 이들 피라미드 구조(222) 역시 종단면이 실질적으로 삼각형이며, 상술한 바와 같이 미세구조가 기판(10) 상에 설치될 경우에는 피라미드 구조들은 서로 이격되어 배열될 수 있다.The intaglio pattern formed in the second embodiment has a lattice shape, and the paraffin wax layer 220 having the intaglio pattern includes a plurality of pyramid structures 222. These pyramid structures 222 are also substantially triangular in cross section, and as described above, when the microstructures are installed on the substrate 10, the pyramid structures may be spaced apart from each other.
격자형 음각 패턴을 가지는 파라핀 왁스층(220) 상에 나노 물질 나노 물질 서스펜션(42)을 공급하여 음각 패턴의 그루브홈(221)에 채운다. 서스펜션(42)은 물이나 알콜과 같은 친수성 용매를 포함하는 것일 수 있다. 용매가 증발된 후, 열분해를 이용하여 파라핀 왁스층(220)을 제거한다. 이때도 마찬가지로, 나노 물질의 열처리를 수행할 때 동시에 파라핀 왁스층(20)이 제거되도록 할 수 있다.The nanomaterial nanomaterial suspension 42 is supplied onto the paraffin wax layer 220 having the lattice-type intaglio pattern to fill the groove 221 of the intaglio pattern. Suspension 42 may include a hydrophilic solvent such as water or alcohol. After the solvent is evaporated, the paraffin wax layer 220 is removed using pyrolysis. In this case as well, the paraffin wax layer 20 may be removed at the same time when the heat treatment of the nanomaterial.
도 4의 (b)는 제2실시예의 과정에서 형성된 격자형 음각 패턴을 가지는 파라핀 왁스층(220)을 보여주는 전자현미경 사진이다. 여기서 다수개의 피라미드 구조 배열로 이루어진 파라핀 왁스층(220)을 확인할 수 있다. 도 5의 (b)는 도 4의 (b)에서 형성된 격자형 음각 패턴의 그루브홈(221) 내에 은나노 막대가 격자형으로 배열된 것을 보여주는 사진이다. 도 6의 (b)는 열처리를 통해 파라핀 왁스층(20)을 제거한 후 은나노 막대의 배열을 보여주는 사진이다.Figure 4 (b) is an electron micrograph showing a paraffin wax layer 220 having a lattice-shaped intaglio pattern formed in the process of the second embodiment. Here, the paraffin wax layer 220 having a plurality of pyramid structure arrangements can be confirmed. FIG. 5B is a photograph showing that the silver nano bars are arranged in a lattice shape in the groove 221 of the lattice-shaped intaglio pattern formed in FIG. 4B. 6 (b) is a photograph showing the arrangement of silver nano bars after removing the paraffin wax layer 20 through heat treatment.
이상과 같이, 본 발명의 미세구조 제조 방법에 따르면 스트라이프형 또는 격자형 나노 물질 미세구조를 파라핀 왁스를 이용하여 용이하게 형성할 수 있다. 은나노와 같은 전도성 물질을 이용하여 이러한 미세구조를 제조하면 전도성을 가지면서 높은 광투과성이 요구되는 태양전지의 투명전극, 디스플레이 소자의 터치 패널 등에 바람직하게 적용될 수 있다.As described above, according to the method for preparing a microstructure of the present invention, the stripe-like or lattice-shaped nanomaterial microstructure can be easily formed using paraffin wax. If such a microstructure is manufactured using a conductive material such as silver nano, the microstructure may be preferably applied to a transparent electrode of a solar cell, a touch panel of a display element, and the like, having conductivity and high light transmittance.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.In the detailed description of the present invention has been described with respect to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications are possible without departing from the scope of the invention.
(부호의 설명)(Explanation of the sign)
10: 기판 20, 210, 220: 파라핀 왁스층10: substrate 20, 210, 220: paraffin wax layer
211, 221: 그루브홈 30: 마스터 몰드211, 221: groove groove 30: master mold
41, 42: 나노 물질 서스펜션 41, 42: Nanomaterial Suspension

Claims (13)

  1. 기판 상에 파라핀 왁스층을 형성하는 단계;Forming a paraffin wax layer on the substrate;
    상기 파라핀 왁스층에 음각 패턴을 형성하는 단계;Forming an intaglio pattern on the paraffin wax layer;
    나노 물질 서스펜션을 상기 음각 패턴의 홈 내부에 채우는 단계;Filling a nanomaterial suspension into the groove of the engraved pattern;
    상기 서스펜션으로부터 용매를 증발시키는 단계; 및Evaporating the solvent from the suspension; And
    상기 파라핀 왁스층을 제거하는 단계를 포함하며,Removing the paraffin wax layer,
    상기 음각 패턴의 형상을 가지는 상기 나노 물질의 미세구조가 형성되는 미세구조 제조 방법.The microstructure manufacturing method of forming a microstructure of the nanomaterial having the shape of the intaglio pattern.
  2. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 음각 패턴은 마스터 패턴을 가지는 마스터 몰드로 상기 파라핀 왁스층을 프레싱하여 형성하는 것을 특징으로 하는 미세구조 제조 방법.The engraved pattern is a microstructure manufacturing method characterized in that formed by pressing the paraffin wax layer in a master mold having a master pattern.
  3. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2,
    상기 음각 패턴은 스트라이프형 또는 격자형인 것을 특징으로 하는 미세구조 제조 방법.The engraved pattern is a microstructure manufacturing method characterized in that the stripe or lattice.
  4. 청구항 3에 있어서,The method according to claim 3,
    상기 음각 패턴이 형성된 상기 파라핀 왁스층은 종단면이 실질적인 삼각형인 것을 특징으로 하는 미세구조 제조 방법.The paraffin wax layer having the engraved pattern is a microstructure manufacturing method, characterized in that the longitudinal cross-section is substantially triangular.
  5. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 서스펜션은 은나노 서스펜션인 것을 특징으로 하는 미세구조 제조 방법.The suspension is a microstructure manufacturing method characterized in that the silver nano suspension.
  6. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 파라핀 왁스층의 제거는 열분해를 이용하는 것을 특징으로 하는 미세구조 제조 방법.Removing the paraffin wax layer is a microstructure manufacturing method characterized in that using pyrolysis.
  7. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6,
    상기 파라핀 왁스층의 열분해는 상기 미세구조의 열처리와 겸하는 미세구조 제조 방법.The pyrolysis of the paraffin wax layer is combined with the heat treatment of the microstructures.
  8. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 서스펜션의 용매는 친수성인 것을 특징으로 하는 미세구조 제조 방법.And the solvent of the suspension is hydrophilic.
  9. 파라핀 왁스층에 얻고자 하는 미세구조 형태의 음각 패턴을 형성하는 단계;Forming an intaglio pattern in the form of a microstructure to be obtained in the paraffin wax layer;
    상기 음각 패턴의 홈 내부에 은나노 서스펜션을 채우는 단계; 및Filling the silver nano suspension into the groove of the intaglio pattern; And
    상기 은나노 서스펜션에 대한 열처리를 수행하는 단계를 포함하고,Performing heat treatment on the silver nano suspension,
    상기 파라핀 왁스층은 상기 열처리 과정에서 제거되는 것을 특징으로 하는 미세구조 제조 방법.The paraffin wax layer is a microstructure manufacturing method characterized in that the removal in the heat treatment process.
  10. 청구항 9에 있어서,The method according to claim 9,
    상기 음각 패턴은 마스터 패턴을 가지는 마스터 몰드로 프레싱하여 형성하는 것을 특징으로 하는 미세구조 제조 방법.The engraved pattern is a microstructure manufacturing method characterized in that formed by pressing with a master mold having a master pattern.
  11. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10,
    상기 음각 패턴을 가지는 상기 파라핀 왁스층은 서로 이격되어 배열된 다수개의 프리즘형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세구조 제조 방법.The paraffin wax layer having the engraved pattern is a microstructure manufacturing method characterized in that consisting of a plurality of prismatic structures arranged spaced apart from each other.
  12. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10,
    상기 음각 패턴을 가지는 상기 파라핀 왁스층은 서로 이격되어 배열된 피라미드형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세구조 제조 방법.The paraffin wax layer having the engraved pattern is a microstructure manufacturing method characterized in that consisting of a pyramidal structure arranged spaced apart from each other.
  13. 상기 청구항 1 내지 12 중 어느 하나에 의해 제조된 미세구조.Microstructure produced by any one of the above claims 1 to 12.
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