KR101447516B1 - Conductive substrate having conductive nano structure and method of manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전도성 나노 구조체를 포함하는 전도성 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 전도성 박막의 직접 에칭 없이 간단한 노광 방법을 이용하여 전도성 박막의 국부적 영역에서 전기전도도 차이를 형성하여 특정 패턴 형태로 전기가 흐를 수 있는 배선 패턴을 형성하기 위한 것이다. 본 발명은 기판 위에 전도성 박막이 형성된 전도성 기판을 제공한다. 전도성 박막은 기판 위에 형성되며, 전도성 나노 구조체와 감광성 물질을 포함하며 노광 및 세척에 의해 배선 패턴이 형성된다. 이때 전도성 박막은 기판 위에 균일하게 형성된 전도성 나노 구조체를 포함한다. 전도성 박막은 노광된 영역과 비노광된 영역을 포함하고, 노광된 영역 및 비노광된 영역 중 세척에 의한 용해도가 높은 영역이 배선 패턴을 형성한다.The present invention relates to a conductive substrate including a conductive nanostructure and a method of manufacturing the conductive substrate, and more particularly, to a method of manufacturing a conductive substrate using a conductive nanostructure, To form a wiring pattern. The present invention provides a conductive substrate on which a conductive thin film is formed. The conductive thin film is formed on the substrate, and includes a conductive nanostructure and a photosensitive material, and a wiring pattern is formed by exposure and cleaning. Wherein the conductive thin film comprises a conductive nanostructure formed uniformly on a substrate. The conductive thin film includes an exposed region and an unexposed region, and a region of the exposed region and the unexposed region, which is highly soluble by cleaning, forms a wiring pattern.
Description
본 발명은 전도성 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속나노와이어, 나노탄소 등과 같은 전도성 나노 구조체를 포함하는 전도성 박막을 구비하는 전도성 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a conductive substrate and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a conductive substrate having a conductive thin film including a conductive nanostructure such as a metal nanowire, nano carbon, etc., and a method of manufacturing the same.
금속나노와이어 또는 나노탄소를 포함한 전도성 박막은 와이어, 튜브, 나노입자 형태의 전도성 나노 구조체가 연속적으로 접촉되어 전도막이 형성된 것으로써 기판에 코팅되어 형성된다. 금속나노와이어 또는 나노탄소 전도성 박막은 간단한 용액 공정으로써 분산액을 형성하여 다양한 기판에 코팅함으로써 전기전도성을 가지는 전도막을 형성할 수 있어 터치패널 및 디스플레이 등에서 투명 전극 및 회로 전극으로 사용될 수 있다.The conductive thin film including the metal nanowires or nanocarbon is formed by coating the substrate with conductive films formed by continuous contact of the conductive nanostructures in the form of wires, tubes and nanoparticles. The metal nanowire or nano carbon conductive thin film can be used as a transparent electrode and a circuit electrode in a touch panel, a display, and the like by forming a dispersion using a simple solution process and forming a conductive film having electrical conductivity by coating on various substrates.
금속나노와이어 또는 나노탄소로 구성된 전도성 박막을 투명 전극 또는 회로 전극으로 사용하기 위해서는 전도성 박막의 국부적 영역에서 전기적 연결성, 비연결성을 조절하여 특정 패턴 형태로 전기가 흐르게 하는 것이 필요하다.In order to use a conductive thin film composed of metal nanowires or nanocarbons as a transparent electrode or a circuit electrode, it is necessary to control electric connection and non-connection in a local region of the conductive thin film to conduct electricity in a specific pattern form.
전도성 박막이 형성된 전도성 기판에서 배선 패턴을 형성하는 방법으로 포토리소그래피, 레이즈 에칭 공정을 주로 적용하였다. 포토리소그래피 공정은 전도성 박막 위에 포토레지스트를 도포하고, 자외선을 노광하고 현상함으로써 포토레지스트 패턴을 전도성 박막 위에 형성한 후, 습식 또는 건식 방법으로 전도성 박막을 특정 패턴 모양으로 식각함으로서 배선 패턴을 형성하였다. 그리고 레이져 에칭 방법은 전도성 박막을 레이져를 이용하여 특정 패턴 모양으로 식각함으로서 배선 패턴을 형성하였다.Photolithography and raise etching processes are mainly applied as a method of forming a wiring pattern on a conductive substrate on which a conductive thin film is formed. In the photolithography process, a photoresist is coated on a conductive thin film, a photoresist pattern is formed on the conductive thin film by exposing and developing ultraviolet rays, and then the conductive thin film is etched in a specific pattern shape by a wet or dry method to form a wiring pattern. In the laser etching method, a wiring pattern is formed by etching a conductive thin film into a specific pattern using a laser.
이러한 방법은 기존 알려진 공정을 이용하여 전도성 박막의 미세 패턴을 형성할 수 있다. 하지만 배선 패턴이 형성된 전도성 박막에서 식각된 영역과 식각되지 않은 영역에서 금속나노와이어 또는 나노탄소의 분포 차이로 인해 빛 반사도, 빛 투과도, 헤이즈 차이를 형성하고, 식각 부위의 높이 단차로 인해 전도성 박막의 배선 패턴이 시인되는 문제점을 야기할 수 있다.This method can form a fine pattern of the conductive thin film by using a known known process. However, due to the difference in the distribution of metal nanowires or nano-carbons in the etched region and the non-etched region in the conductive thin film having the wiring pattern, light reflectance, light transmittance, and haze difference are formed. The wiring pattern can be visually recognized.
또한 포토리소그래피 공정의 경우 전도성 박막의 배선 패턴을 형성하기 위해 별도의 공정을 진행해야 한다는 점에서 공정 비용이 추가적으로 소요되고 생산성이 떨어지는 단점이 있다.In addition, in the case of the photolithography process, a separate process is required to form a wiring pattern of the conductive thin film, so that the process cost is additionally required and the productivity is low.
따라서 본 발명의 목적은 전도성 나노 구조체를 포함하는 전도성 박막의 직접 에칭 없이 간단한 노광 방법을 이용하여 전도성 박막의 국부적 영역에서 전기전도도 차이를 형성하여 특정 패턴 형태로 전기가 흐를 수 있는 전도성 나노 구조체를 포함하는 전도성 기판 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a conductive nanostructure capable of electric conduction in a specific pattern form by forming a difference in electrical conductivity in a local region of a conductive thin film using a simple exposure method without direct etching of the conductive thin film including the conductive nanostructure And a method of manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은 국부 영역에 있어 전기전도도가 차이가 있는 전도성 박막을 형성하지만 전도성 박막의 전도성 필러에 해당하는 전도성 나노 구조체가 전기전도도가 서로 다른 영역에 대해서도 분포 밀도 차이가 없이 전도성 박막 전체에 대해 균일한 분포하는 전도성 나노 구조체를 포함하는 전도성 기판 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of forming a conductive thin film having a different electrical conductivity in a local region, but a conductive nanostructure corresponding to a conductive filler of a conductive thin film is formed on the entire conductive thin film And a method for manufacturing the conductive substrate. The present invention also provides a conductive substrate comprising the conductive nanostructure uniformly distributed over the conductive substrate.
본 발명의 또 다른 목적은 전도성 박막의 특정 영역에서 화학적/물리적으로 에칭되지 않고, 화학적 방법으로 산화되거나 황화물이 형성되지 않고, 물리적으로 전도성 나노 구조체가 손상되지 않는 전도성 나노 구조체를 포함하는 전도성 기판 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a conductive substrate comprising a conductive nanostructure which is not chemically / physically etched in a specific region of the conductive thin film, is oxidized by a chemical method or is not formed with a sulfide and is not physically damaged by the conductive nanostructure, And to provide a method for manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 위에 전도성 박막이 형성된 전도성 기판을 제공한다. 상기 전도성 박막은 상기 기판 위에 형성되며, 전도성 나노 구조체와 감광성 물질을 포함하며 노광 및 세척에 의해 배선 패턴이 형성된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a conductive substrate on which a conductive thin film is formed. The conductive thin film is formed on the substrate, and includes a conductive nanostructure and a photosensitive material, and a wiring pattern is formed by exposure and washing.
본 발명에 따른 전도성 기판에 있어서, 상기 전도성 나노 구조체는 금속나노와이어 또는 나노탄소이다. 상기 감광성 물질은 poly(vinyl alcohol), N-methyl-4(4'-formylstyryl)pyridinium methosulfate acetal의 수용성 감광 물질을 포함할 수 있다.In the conductive substrate according to the present invention, the conductive nanostructure is a metal nanowire or nanocarbon. The photosensitive material may include a water-soluble photosensitive material of poly (vinyl alcohol), N-methyl-4 (4'-formylstyryl) pyridinium methosulfate acetal.
본 발명에 따른 전도성 기판에 있어서, 상기 전도성 박막은 상기 기판 위에 균일하게 형성된 전도성 나노 구조체를 포함한다. 상기 전도성 박막은 노광된 영역과 비노광된 영역을 포함하고, 상기 노광된 영역 및 비노광된 영역 중 세척에 의한 용해도가 높은 영역이 상기 배선 패턴을 형성한다.In the conductive substrate according to the present invention, the conductive thin film includes a conductive nanostructure formed uniformly on the substrate. The conductive thin film includes an exposed region and an unexposed region, and a region having high solubility by cleaning among the exposed region and the non-exposed region forms the wiring pattern.
본 발명에 따른 전도성 기판에 있어서, 상기 전도성 박막은 전도성 나노 구조체와 감광성 물질을 포함하여 하나의 층으로 형성되거나, 전도성 나노 구조체층 위에 감광성 물질층이 형성된 구조를 가질 수 있다.In the conductive substrate according to the present invention, the conductive thin film may be formed of one layer including a conductive nanostructure and a photosensitive material, or may have a structure in which a photosensitive material layer is formed on the conductive nanostructure layer.
본 발명에 따른 전도성 기판에 있어서, 상기 노광된 영역과 상기 비노광된 영역의 전기전도도가 5배 이상의 차이를 가질 수 있다.In the conductive substrate according to the present invention, the electrical conductivity of the exposed region and the non-exposed region may differ by at least five times.
본 발명은 또한, 기판 위에 전도성 나노 구조체와 감광성 물질을 포함하는 감광성 박막을 형성하는 단계와, 상기 감광성 박막의 일부 영역을 노광하는 단계, 및 노광된 상기 감광성 박막을 용매로 세척하여 노광된 영역과 비노광된 영역 간의 전기전도도 차이를 발생시켜 배선 패턴을 갖는 전도성 박막을 형성하는 단계를 포함하는 전도성 기판의 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a photosensitive thin film including a conductive nanostructure and a photosensitive material on a substrate; exposing a part of the photosensitive thin film; and exposing the exposed photosensitive thin film to a solvent- Forming a conductive thin film having a wiring pattern by generating a difference in electrical conductivity between the unexposed regions.
본 발명에 따른 전도성 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 전도성 박막을 형성하는 단계에서, 상기 노광된 영역과 비노광된 영역의 상기 용매에 대한 용해도 차이에 의해 전기전도도 차이가 발생하며, 상기 노광된 영역 및 비노광된 영역 중 세척에 의한 용해도가 높은 영역이 상기 배선 패턴을 형성한다.In the method of manufacturing a conductive substrate according to the present invention, in the step of forming the conductive thin film, a difference in electrical conductivity occurs due to a difference in solubility between the exposed region and the non-exposed region in the solvent, And a region having high solubility by washing among unexposed regions forms the wiring pattern.
본 발명에 따른 전도성 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 전도성 나노 구조체는 금속나노와이어 또는 나노탄소이다.In the method of manufacturing a conductive substrate according to the present invention, the conductive nanostructure is a metal nanowire or nano carbon.
그리고 본 발명에 따른 전도성 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 감광성 박막을 형성하는 단계는, 전도성 나노 구조체와 감광성 물질을 포함하여 하나의 층으로 상기 감광성 박막을 형성하는 단계와, 상기 기판 위에 전도성 나노 구조체층을 형성한 후, 상기 전도성 나노 구조체층 위에 감광성 물질층을 형성하여 상기 감광성 박막을 형성하는 단계 중에 하나일 수 있다.In the method of manufacturing a conductive substrate according to the present invention, the step of forming the photosensitive thin film includes the steps of: forming the photosensitive thin film by one layer including a conductive nanostructure and a photosensitive material; And forming a photosensitive material layer on the conductive nanostructure layer to form the photosensitive thin film.
본 발명에 따르면, 기판 위에 전도성 나노 구조체와 함께 감광성 물질을 포함하는 감광성 박막을 형성한 후, 형성할 배선 패턴의 형태에 맞게 노광한 후 세척함으로써, 노광된 영역과 비노광된 영역 간의 전기전도성 차이를 갖는 배선 패턴을 형성할 수 있다.According to the present invention, after forming a photosensitive thin film containing a photosensitive material together with a conductive nanostructure on a substrate, the exposed thin film is exposed to the shape of a wiring pattern to be formed and then cleaned to obtain an electrical conductivity difference between the exposed region and the non- Can be formed.
즉 감광성 박막에는 전도성 나노 구조체 이외에, 분산제, 바인더 및 첨가제 등과 같은 기타 조성물이 포함되어 있다. 감광성 박막이 광에 노출되면, 감광성 물질과 기타 조성물 간의 물리적 또는 화학적 결합이 형성되거나 끊어져 물과 같은 특정 용매에 대해서 용해도 차이를 형성하게 된다. 용매에 접촉했을 때 감광성 물질 및 기타 조성물이 많이 제거된 영역은 높은 전기전도성을 나타내게 되고, 감광 물질 및 기타 조성물이 적게 제거된 영역은 낮은 전기전도성을 나타내게 된다. 예컨대 감광성 박막에 대한 노광 후 용매로 세척하면, 노광된 부분에 비해서 노광되지 않은 부분에서 감광성 물질 및 기타 조성물이 상대적으로 많이 제거되기 때문에, 노광된 부분과 노광되지 않은 부분은 전기 흐름의 패턴을 형성할 수 있을 정도로 전기전도도의 차이를 갖게 된다.That is, the photosensitive thin film includes other compositions such as a dispersing agent, a binder and an additive in addition to the conductive nanostructure. When the photosensitive thin film is exposed to light, a physical or chemical bond between the photosensitive material and the other composition is formed or broken to form a difference in solubility with respect to a specific solvent such as water. The region where the photosensitive material and other composition are removed much when exposed to the solvent exhibits high electrical conductivity and the region where the photosensitive material and other composition is less removed shows a low electrical conductivity. For example, washing with a post-exposure solvent for a photosensitive film results in a relatively large amount of photosensitive material and other compositions being removed from the unexposed portion as compared to the exposed portion, so that the exposed and unexposed portions form a pattern of electrical current flow The difference in the electrical conductivity is enough to be able to do.
이와 같이 본 발명은 전도성 나노 구조체를 포함하는 전도성 박막에 대한 직접적인 에칭 없이 간단한 노광 방법을 이용하여 전도성 박막의 국부적 영역에서 전기전도도 차이를 형성하여 특정 패턴 형태로 전기가 흐를 수 있는 배선 패턴을 형성할 수 있다.As described above, according to the present invention, by using a simple exposure method without directly etching the conductive thin film including the conductive nanostructure, a difference in electric conductivity is formed in a local region of the conductive thin film to form a wiring pattern capable of flowing electricity in a specific pattern form .
본 발명에 따른 전도성 기판은 노광 후 세척 공정으로 배선 패턴을 형성함으로써, 국부 영역에 있어 전기전도도가 차이가 있는 전도성 박막을 형성하지만 전도성 박막의 전도성 필러에 해당하는 전도성 나노 구조체가 전기전도도가 서로 다른 영역에 대해서도 분포 밀도 차이가 없이 전도성 박막 전체에 대해 균일하게 분포시킬 수 있다.The conductive substrate according to the present invention forms a conductive thin film having a different electric conductivity in a local region by forming a wiring pattern by a post-exposure cleaning process, but a conductive nanostructure corresponding to a conductive thin film of a conductive thin film has a different electric conductivity Region can be uniformly distributed over the entire conductive thin film without any difference in the distribution density.
또한 본 발명은 전도성 박막의 특정 영역에서 화학적 및 물리적으로 에칭 되지 않고, 화학적 방법으로 산화되거나 황화물이 형성되지 않고, 물리적으로 전도성 나노 구조체가 손상되지 않는 전도성 나노 구조체를 포함하는 전도성 기판을 제공할 수 있다. 이로 인해 직접적인 전도성 박막의 식각 없이 전도성 나노 구조체의 전기적 흐름 특성을 조절할 수 있고, 기존에 지적되었던 전도성 박막의 패턴 시인성 문제를 해결할 수 있고, 전도성 박막 및 배선 패턴 형성 공정을 단순화할 수 있다.The present invention can also provide a conductive substrate comprising a conductive nanostructure that is not chemically and physically etched in a specific region of the conductive thin film, is not oxidized by a chemical method or formed sulfide, and is not physically damaged by the conductive nanostructure have. Thus, it is possible to control the electrical flow characteristics of the conductive nanostructure without etching the conductive thin film directly, to solve the problem of the pattern visibility of the conductive thin film and to simplify the process of forming the conductive thin film and the wiring pattern.
도 1은 본 발명에 따른 전도성 나노 구조체를 포함하는 전도성 기판을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 "A" 부분의 확대도이다.
도 3은 도 1의 전도성 기판의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 4 내지 도 7은 도 3의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따라 제조된 전도성 기판을 보여주는 사진이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따라 제조된 전도성 기판을 보여주는 사진이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따라 제조된 전도성 기판을 보여주는 사진이다.1 is a perspective view showing a conductive substrate including a conductive nanostructure according to the present invention.
2 is an enlarged view of a portion "A" in Fig.
3 is a flow chart of a method of manufacturing the conductive substrate of FIG.
FIGS. 4 to 7 are views showing respective steps according to the manufacturing method of FIG.
8 and 9 are photographs showing a conductive substrate manufactured according to the first embodiment of the present invention.
10 and 11 are photographs showing a conductive substrate manufactured according to a second embodiment of the present invention.
12 to 14 are photographs showing a conductive substrate manufactured according to the third embodiment of the present invention.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 전도성 나노 구조체를 포함하는 전도성 기판을 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1의 "A" 부분의 확대도이다.1 is a perspective view showing a conductive substrate including a conductive nanostructure according to the present invention. 2 is an enlarged view of a portion "A" in Fig.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전도성 기판(100)은 기판(10)과, 기판(10) 위에 형성되며, 전도성 나노 구조체(21)와 감광성 물질을 포함하며 노광 및 세척에 의해 배선 패턴(29)이 형성된 전도성 박막(20)을 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, a
여기서 기판(10)은 광투과성을 갖는 투명한 소재로 제조될 수 있다. 예컨대 기판(10)의 소재로는 유리, 석영(quartz), 투명 플라스틱 기판, 투명 고분자 필름 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 투명 고분자 필름의 소재로는 PET, PC, PEN, PES, PMMA, PI, PEEK 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 투명 고분자 필름 소재의 기판(10)은 10 내지 10,000㎛의 두께를 가질 수 있다.Here, the
그리고 전도성 박막(20)은 전도성 나노 구조체(21)와 감광성 물질을 포함하며, 그 외 분산제, 바인더, 첨가제 등의 기타 조성물이 포함될 수 있다.The conductive
전도성 나노 구조체(21)는 금속나노와이어 또는 나노탄소를 포함한다. 이때 금속나노와이어로는 은나노와이어, 구리나노와이어, 금나노와이어 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 금속나노와이어로는 직경 300 nm 이하, 길이 1㎛ 이상의 금속나노와이어가 사용될 수 있다. 금속나노와이어는 금속나노튜브를 포함한다.The
나노탄소로는 탄소나노튜브, 그래핀, 탄소나노플레이트, 카본블랙 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.As the nano carbon, carbon nanotubes, graphenes, carbon nano plates, carbon black, and the like can be used, but the present invention is not limited thereto.
그리고 감광성 물질은 빛(적외선, 가시광선, 자외선), 열, 레이저 등 한 가지 이상의 에너지 조사에 따라 노광되는 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 에너지원은 이것에 한정되는 것은 아니다.The photosensitive material is preferably a material which is exposed to one or more energy irradiation such as light (infrared light, visible light, ultraviolet light), heat, laser, etc., and the energy source is not limited thereto.
예컨대 감광성 물질로는 수용성 감광 물질이 사용될 수 있다. 수용성 감광 물질로는 poly(vinyl alcohol), N-methyl-4(4'-formylstyryl)pyridinium methosulfate acetal 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.For example, a water-soluble photosensitive material may be used as the photosensitive material. Examples of the water-soluble photosensitive material include poly (vinyl alcohol), N-methyl-4 (4'-formylstyryl) pyridinium methosulfate acetal, and the like.
감광성 물질은 광경화 타입의 재료를 이용하여 제조된 것일 수 있는데, 아크릴계 고분자 바인더, 2 이상의 에틸렌계 이중결합을 가지는 가교성 모노머, 광중합 개시제, 표면 개질을 위한 실리콘계 또는 불소계 첨가제 및 용제를 포함할 수 있다. 더욱 상세하게는, 아크릴계 고분자 바인더 0.5 내지 50 중량%, 적어도 2개 이상의 에틸렌계 이중결합을 가지는 가교성 모노머 0.1 내지 40 중량%, 광중합 개시제 0.1 내지 5 중량%, 표면 개질을 위한 실리콘계 또는 불소계 첨가제 0.05 내지 5 중량%, 및 잔량의 용제를 포함하는 감광성 수지 조성물일 수 있다.The photosensitive material may be one prepared by using a photocurable type material, and may include an acrylic polymer binder, a crosslinkable monomer having at least two ethylenic double bonds, a photopolymerization initiator, a silicone-based or fluorine-based additive for surface modification, have. More specifically, the present invention relates to a photosensitive resin composition comprising 0.5 to 50% by weight of an acrylic polymer binder, 0.1 to 40% by weight of a crosslinkable monomer having at least two ethylenic double bonds, 0.1 to 5% by weight of a photopolymerization initiator, To 5% by weight, and a residual amount of a solvent.
이때 아크릴계 고분자 바인더는 에틸렌계 산성기를 갖는 단량체와 에틸렌계 산성기를 갖지 않는 단량체의 공중합체일 수 있다. 더욱 상세하게는 에틸렌계 산성기를 갖는 단량체 5 내지 80 중량%와, 에틸렌계 산성기를 갖지 않는 단량체 95 내지 20 중량%의 공중합체일 수 있다.In this case, the acrylic polymer binder may be a copolymer of a monomer having an ethylene-based acid group and a monomer having no ethylene-based acid group. More specifically, it may be a copolymer of 5 to 80% by weight of a monomer having an ethylene-based acid group and 95 to 20% by weight of a monomer having no ethylene-based acid group.
에틸렌계 산성기를 갖는 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산, 비닐초산 또는 이들의 산 무수물 형태, 2-아크릴로옥시에틸히드로겐프탈레이트, 2-아크릴로옥시프로필히드로겐프탈레이트, 및 2-아크릴로옥시프로필헥사히드로겐프탈레이트로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택될 수 있다.The monomer having an ethylenic acid group is selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, vinyl acetic acid or their acid anhydride form, 2-acryloxyethylhydrogenphthalate, 2-acryloxypropylhydrogenphthalate, And 2-acryloxypropylhexahydrogenphthalate. [0035] The term " a "
에틸렌계 산성기를 갖지 않는 단량체는 이소부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 알킬아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 2-히드록시아크릴레이트, 트리메톡시부틸아크릴레이트, 에틸카르비놀아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 히드록시에틸신나믹아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-아크릴옥시에틸2-히드록시프로필프탈레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트 및 이들의 메타크릴레이트류; 할로겐화합물을 포함하는 아크릴레이트 및 이들의 메타크릴레이트류; 및 실록산기를 포함하는 아크릴레이트 및 이들의 메타크릴레이트류로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택될 수 있다.The monomer having no ethylene-based acid group may be selected from the group consisting of isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, lauryl acrylate, alkyl acrylate, stearyl acrylate, cyclohexyl acrylate, isobornyl acrylate, benzyl acrylate, Phenoxyethyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, phenoxypolyethylene glycol acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl cinnamate, hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-acryloxyethyl 2-hydroxypropyl phthalate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate and methacrylates thereof; Acrylates including halogen compounds and methacrylates thereof; And acrylates containing a siloxane group, and methacrylates thereof.
적어도 2개 이상의 에틸렌계 이중 결합을 갖는 가교성 모노머는 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디펜타에리스리톨디아크릴레이트, 솔비톨트리아크릴레이트, 비스페놀 A 디아클릴레이트 유도체, 트리메틸프로판트리아크릴레이트, 디펜타에리스리톨폴리아크릴레이트, 및 이들의 메타크릴레이트류로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택될 수 있다.The crosslinkable monomer having at least two ethylenic double bonds is 1,4-butanediol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, ethylene glycol diacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, triethylene glycol di Acrylate, polyethylene glycol diacrylate, dipentaerythritol diacrylate, sorbitol triacrylate, bisphenol A diacrylate derivative, trimethylpropane triacrylate, dipentaerythritol polyacrylate, and methacrylates thereof One or more kinds selected from the group consisting of
광중합 개시제는 트리아진계 화합물, 아세토페논계 화합물, 벤조인계 화합물, 이미다졸계 화합물, 및 크산톤계 화합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.The photopolymerization initiator may be selected from the group consisting of a triazine-based compound, an acetophenone-based compound, a benzoin-based compound, an imidazole-based compound, and a xanthone-based compound.
그리고 감광성 물질에 포함되는 용제는 에틸아세테이트, 이소프로필아세테이트, 부틸아세테이트, 아세톤, 메틸에틸키톤, 톨루엔, 테트라닌, 사이클로헥사논, 헥산, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 시클로헥사논, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산메틸, 및 3-에톡시프로피온산에틸로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택될 수 있다.And the solvent included in the photosensitive material is at least one selected from the group consisting of ethyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, toluene, tetranin, cyclohexanone, hexane, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, Methyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, cyclohexanone, ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, and ethyl 3-ethoxypropionate One or more kinds selected from the group consisting of
또는 감광성 물질로는 광분해 타입의 재료를 이용하여 제조된 것일 수 있는데, 고분자 바인더, 광분해 아크릴 성분, 가교제, 표면 개질을 위한 실리콘계 또는 불소계 첨가제, 및 용제를 포함할 수 있다.Alternatively, the photosensitive material may be one produced by using a photolytic type material, and may include a polymer binder, a photocatalytic acrylic component, a cross-linking agent, a silicone-based or fluorine-based additive for surface modification, and a solvent.
여기서 고분자 바인더는 에틸렌계 산성기를 갖는 단량체와 에틸렌계 산성기를 갖지 않는 단량체를 포함하는 3종 이상의 단량체의 공중합체일 수 있다. 또한, 광분해 아크릴 성분은 나프토퀴논디아지드계 화합물을 포함할 수 있고, 가교제는 실란계 및 실록산계 화합물을 포함할 수 있다. 그리고 제1 감광막에 포함되는 용제는 아세테이트류 및 에테르류로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 혼합한 것일 수 있다.Here, the polymer binder may be a copolymer of three or more monomers including a monomer having an ethylene-based acid group and a monomer having no ethylene-based acid group. In addition, the photocatalytic acrylic component may include a naphthoquinone diazide compound, and the crosslinking agent may include a silane-based compound and a siloxane-based compound. The solvent included in the first photoresist layer may be a mixture of at least one selected from the group consisting of acetates and ethers.
이러한 전도성 박막(20)은 기판(10) 위에 균일하게 형성된 전도성 나노 구조체(21)를 포함한다. 전도성 박막(20)은 노광된 영역(25)과 비노광된 영역(27)을 포함하고, 비노광된 영역(27)이 배선 패턴(29)을 형성할 수 있다. 노광된 영역(25)과 비노광된 영역(27)의 전기전도도는 5배 이상의 차이를 가질 수 있다.This conductive
또한 전도성 박막(20)은 전도성 나노 구조체(21)와 감광성 물질을 포함하여 하나의 층으로 형성되거나, 전도성 나노 구조체층 위에 감광성 물질층이 형성된 구조를 가질 수 있다.The conductive
이와 같이 본 발명에 따른 전도성 박막(20)에 있어서, 노광된 영역(25)과 비노광된 영역(27) 간에 전기전도도에 있어서 차이가 발생하는 이유는 다음과 같다. 전도성 박막(20)으로 형성되기 전, 즉 노광 및 세척되기 전의 전도성 나노 구조체(21)와 감광성 물질을 포함하는 감광성 박막은 감광성 물질 및 기타 조성물에 의해 아주 낮은 전기전도도를 갖는다.As described above, in the conductive
그런데 감광성 박막을 노광하게 되면, 감광성 물질 간 또는 감광성 물질과 기타 조성물 간의 물리적 또는 화학적 결합이 형성되거나 끊어져 특정 용매에 대해 용해도 차이를 형성하게 된다. 반면에 노광 과정에서 전도성 나노 구조체(21)의 화학적 또는 물리적 특성 변화는 거의 없다. 이때 특정 용매는 감광성 물질에 대해서 선택적으로 높은 용해도를 갖는 용매일 수 있다. 예컨대 감광성 물질로 수용성 감광 물질을 사용할 경우, 물에 대해서 용해도 차이를 형성하게 된다.However, when the photosensitive thin film is exposed, a physical or chemical bond between the photosensitive material or between the photosensitive material and the other composition is formed or broken to form a difference in solubility with respect to a specific solvent. On the other hand, there is little change in the chemical or physical properties of the
즉 감광성 물질은 노광되지 전에는 특정 용매에 대해 높은 용해도 특성을 갖지만, 노광되면 경화되기 때문에 해당 용매에 대한 용해도가 떨어지는 특성을 가질 수 있다. 따라서 본 발명은 감광성 물질이 갖는 특정 용매에 대한 용해도 차이를 이용하여 배선 패턴(29)을 형성한다.That is, the photosensitive material has a high solubility characteristic with respect to a specific solvent before being exposed, but may have a property that the solubility of the photosensitive material is lowered due to curing when exposed. Accordingly, the present invention forms the
따라서 감광성 박막에 있어서, 노광된 영역(25)과 비노광된 영역(29)은 특정 용매에 대해서 용해도 차이를 형성한다. 특히 감광성 박막에 기타 조성물이 다량 포함되어 있는 경우에는, 두 영역 간의 전기전도도 차이가 크게 형성되어 투명 전극 및 회로 전극의 패턴을 형성할 만큼 전기전도도 차이가 크게 나타난다. 보통 용매에 접촉했을 때 감광성 물질 및 기타 조성물이 많이 제거된 영역은 높은 전기전도성을 나타내게 되고, 감광성 물질 및 기타 조성물이 적게 제거된 영역은 낮은 전기전도성을 나타내게 된다.Therefore, in the photosensitive thin film, the exposed
예컨대 비노광된 영역(27)이 노광된 영역(25)에 비해서 용매에 대한 용해도가 높은 경우, 비노광된 영역(27)이 배선 패턴(29)으로 형성된다.For example, if the
한편 본 발명에서는 비노광된 영역(27)이 노광된 영역(25)에 비해서 용해도가 높은 예를 개시하였지만, 감광성 물질의 종류에 따라서 반대의 특성을 나타낼 수도 있다. 즉 노광된 영역(25)이 비노광된 영역(27)에 비해서 용해도가 높은 경우, 노광된 영역(25)이 배선 패턴으로 형성될 수 있다.In the present invention, the
전도성 박막(20)을 형성하는 노광된 영역(25)과 비노광된 영역(27)의 폭은 1㎛ 이상이며, 배선 패턴(29)의 형상은 노광에 의해 결정된다. 통상 배선 패턴(29)의 형상은 노광에 사용되는 섀도우 마스크의 형태에 따라 결정된다.The widths of the exposed
이와 같은 본 발명에 따른 전도성 기판(100)의 제조 방법에 대해서 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 3은 도 1의 전도성 기판(100)의 제조 방법에 따른 흐름도이다. 그리고 도 4 내지 도 7은 도 3의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.A method of manufacturing the
먼저 도 4에 도시된 바와 같이, 전도성 박막을 형성할 기판(10)을 준비한다.First, as shown in FIG. 4, a
다음으로 도 5에 도시된 바와 같이, S51단계에서 기판(10) 위에 전도성 나노 구조체와 감광성 물질을 포함하는 감광성 박막(23)을 형성을 형성한다.Next, as shown in FIG. 5, a photosensitive
이때 감광성 박막(23)은 전도성 나노 구조체와 감광성 물질을 포함하여 하나의 층으로 형성되거나, 전도성 나노 구조체층 위에 감광성 물질층이 형성된 구조를 가질 수 있다. 전자와 같이 감광성 박막(23)이 하나의 층으로 형성하는 경우, 분산제, 바인더, 첨가제 등의 기타 조성물이 함께 포함될 수 있다. 후자의 감광성 박막(23)의 경우, 분산제, 바인더, 첨가제 등의 기타 조성물은 전도성 나노 구조체층에 포함된다.At this time, the photosensitive
이어서 도 6에 도시된 바와 같이, S53단계에서 감광성 박막의 일부 영역을 노광한다. 즉 노광할 영역에 대응되게 패턴홀(31)이 형성된 섀도우 마스크(30)를 이용하여 감광성 박막(23)을 노광한다.Subsequently, as shown in FIG. 6, in step S53, a part of the photosensitive thin film is exposed. That is, the photosensitive
그리고 도 7에 도시된 바와 같이, S55단계에서 노광된 감광성 박막을 용매로 세척 및 건조하여 배선 패턴(29)을 갖는 전도성 박막(20)을 형성한다. 즉 비노광된 영역(27)이 노광된 영역(25)에 비해서 용매에 대한 용해도가 상대적으로 높기 때문에, 비노광된 영역(27)에서 감광성 물질 및 기타 조성물의 제거가 더 많이 이루어진다.7, the photosensitive thin film exposed in step S55 is washed with a solvent and dried to form a conductive
이와 같은 본 발명의 제조 방법으로 제조된 전도성 기판(100)은 전도성 박막(20)의 직접 식각이 없으며, 전도성 박막(20)의 특정 영역에서 전도성 박막(20)의 전도성 필러인 전도성 나노 구조체의 손상 및 화학적 변환이 없이 특정 영역에서 전기전도성을 조절하여 전기흐름을 형성할 수 있는 배선 패턴(29)을 갖는 전도성 박막(20)을 형성할 수 있다.The
본 발명에 따른 감광성 박막은 전도성 나노 구조체와 감광성 물질이 포함되어 있으며, 바인더, 분산제, 첨가제 등 기타 조성물 물질이 포함되어 있다. 감광성 박막의 표면 저항은 10,000 Ω/sq 이상이며, 자외선 노광 후 노광된 영역의 저항은 10,000 Ω/sq 이상이다. 노광된 감광성 박막을 감광성 물질의 용매, 기타 조성물의 용매에 세척하면 비노광된 영역(27)과 노광된 영역(25)에서 감광성 물질 및 기타 조성물에 대한 용해도 차이로 인해 전기전도도 차이가 나타나게 된다. 노광된 부분(25)과 비노광된 부분(27) 중에서 기타 조성물에 대해 용해도가 높은 부분이 높은 전기전도도성을 가지게 되고, 면저항 값은 2,000 Ω/sq 이하의 값을 나타내게 된다.The photosensitive thin film according to the present invention includes a conductive nanostructure and a photosensitive material, and includes other composition materials such as a binder, a dispersant, and an additive. The surface resistivity of the photosensitive thin film is 10,000 Ω / sq or more, and the resistance of the exposed area after ultraviolet exposure is 10,000 Ω / sq or more. If the exposed photosensitive thin film is washed in a solvent of a photosensitive material or other solvent of the composition, a difference in electric conductivity is caused due to a difference in solubility of the photosensitive material and other compositions in the
이와 같이 본 발명에 따른 전도성 기판(100)은 기판(10) 위에 전도성 나노 구조체와 함께 감광성 물질을 포함하는 감광성 박막을 형성한 후, 형성할 배선 패턴(29)의 형태에 맞게 노광한 후 세척함으로써, 노광된 영역(25)과 비노광된 영역(27) 간의 전기전도성 차이를 갖는 배선 패턴(29)을 형성할 수 있다.As described above, the
즉 감광성 박막에는 전도성 나노 구조체 이외에, 분산제, 바인더 및 첨가제 등과 같은 기타 조성물이 포함되어 있다. 감광성 박막이 광에 노출되면, 감광성 물질과 기타 조성물 간의 물리적 또는 화학적 결합이 형성되거나 끊어져 물과 같은 특정 용매에 대해서 용해도 차이를 형성하게 된다. 용매에 접촉했을 때 감광성 물질 및 기타 조성물이 많이 제거된 영역은 높은 전기전도성을 나타내게 되고, 감광 물질 및 기타 조성물이 적게 제거된 영역은 낮은 전기전도성을 나타내게 된다. 예컨대 감광성 박막에 대한 노광 후 용매로 세척하면, 노광된 부분(25)에 비해서 비노광된 부분(27)에서 감광성 물질 및 기타 조성물이 상대적으로 많이 제거되기 때문에, 노광된 부분(25)과 비노광된 부분(27)은 전기 흐름의 패턴을 형성할 수 있을 정도로 전기전도도의 차이를 갖게 된다.That is, the photosensitive thin film includes other compositions such as a dispersing agent, a binder and an additive in addition to the conductive nanostructure. When the photosensitive thin film is exposed to light, a physical or chemical bond between the photosensitive material and the other composition is formed or broken to form a difference in solubility with respect to a specific solvent such as water. The region where the photosensitive material and other composition are removed much when exposed to the solvent exhibits high electrical conductivity and the region where the photosensitive material and other composition is less removed shows a low electrical conductivity. For example, washing with a post-exposure solvent for the photosensitive film results in relatively less exposure of the exposed
이와 같이 본 발명은 전도성 나노 구조체를 포함하는 전도성 박막(20)에 대한 직접적인 에칭 없이 간단한 노광 방법을 이용하여 전도성 박막(20)의 국부적 영역에서 전기전도도 차이를 형성하여 특정 패턴 형태로 전기가 흐를 수 있는 배선 패턴(29)을 형성할 수 있다.As described above, according to the present invention, by using a simple exposure method without directly etching the conductive
또한 본 발명에 따른 전도성 기판(100)은 노광 후 세척 공정으로 배선 패턴(29)을 형성함으로써, 국부 영역에 있어 전기전도도가 차이가 있는 전도성 박막(20)을 형성하지만 전도성 박막(20)의 전도성 필러에 해당하는 전도성 나노 구조체가 전기전도도가 서로 다른 영역에 대해서도 분포 밀도 차이가 없이 전도성 박막(20) 전체에 대해 균일하게 분포시킬 수 있다.The
또한 본 발명은 전도성 박막(20)의 특정 영역에서 화학적 및 물리적으로 에칭 되지 않고, 화학적 방법으로 산화되거나 황화물이 형성되지 않고, 물리적으로 전도성 나노 구조체가 손상되지 않는 전도성 나노 구조체를 포함하는 전도성 기판(100)을 제공할 수 있다.
The present invention also relates to a conductive substrate comprising a conductive nanostructure that is not chemically and physically etched in a specific region of the conductive
이와 같은 본 발명에 따른 전도성 기판에 대해서 구체적인 실시예를 통하여 전도성 박막의 특성을 알아보면 다음과 같다.The characteristics of the conductive thin film according to the present invention will now be described.
제1 실시예First Embodiment
본 발명의 제1 실시예에 따른 전도성 기판은 기판으로는 PET 필름을 사용하였고, 전도성 나노 구조체로는 은나노와이어를 사용하였다.The conductive substrate according to the first embodiment of the present invention uses a PET film as a substrate and silver nano wire as a conductive nanostructure.
즉 제1 실시예에서는, 은나노와이어 수분산액과 수용성 감광 물질을 이용하여 전도도가 높은 영역과 전도도가 낮은 영역으로 구성된 패턴을 형성하였다. 은나노와이어 수분산액에는 은나노와이는 직경 25~40nm, 길이 10~50㎛ 물질을 이용하였고, 수용성 분산제 및 바인더, 코팅성 개선을 위한 나노 입자 첨가제가 포함되어 있다. 수용성 감광물질로는 poly(vinyl alcohol), N-methyl-4(4'-formylstyryl)pyridinium methosulfate acetal을 사용하였다. 은나노와이어 수분산액은 바코팅 방법으로 PET 필름에 코팅하였다. 코팅된 기판은 온도 120℃에서 5분 동안 건조하였다.That is, in the first embodiment, a pattern composed of a region having a high conductivity and a region having a low conductivity is formed using a silver nanowire dispersion liquid and an aqueous photosensitive material. The silver nano wire water dispersion uses silver nano and a material having a diameter of 25 to 40 nm and a length of 10 to 50 μm, and includes a water-soluble dispersant, a binder, and a nanoparticle additive for improving coating properties. Poly (vinyl alcohol), N-methyl-4 (4'-formylstyryl) pyridinium methosulfate acetal was used as a water-soluble photosensitive material. The silver nanowire water dispersion was coated on the PET film by a bar coating method. The coated substrate was dried at a temperature of 120 < 0 > C for 5 minutes.
건조된 감광성 박막의 면저항 값은 10 MΩ/sq 이상 수준으로 계측기 한계를 초과하였다. 섀도우 마스크를 이용하여 자외선을 국부적으로 조사하였고 물로 세척하거 건조하였다.The sheet resistance of the dried photosensitive thin film exceeded the instrument limit to a level of 10 MΩ / sq or more. Ultraviolet light was locally irradiated using a shadow mask, washed with water and dried.
자외선이 조사된 부분(노광된 영역)과 자외선이 조사되지 않은 영역(비노광된 영역)의 전기저항을 측정하였고 경계 영역에 SEM(Scanning Electron Microscopy), OM(Optical Microscopy)으로 전도성 박막의 표면을 관찰하였다.The electrical resistivity of the area irradiated with ultraviolet rays (exposed area) and the area not irradiated with ultraviolet rays (non-exposed area) were measured. Scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy (OM) Respectively.
전기저항 측정 결과 자외선이 조사된 부분은 전기저항 값이 10 MΩ/sq 이상 수준으로 계측기 한계를 초과하는 매우 낮은 전기전도성을 나타내고, 자외선이 조사되지 않은 부분의 저항은 0.2 ㏀/sq 미만으로 높은 전기전도성을 나타내는 것을 확인하였다.As a result of the electrical resistance measurement, the portion irradiated with ultraviolet rays exhibits a very low electrical conductivity having an electric resistance value of more than 10 MΩ / sq, exceeding the limit of the meter, and the resistance of the portion not irradiated with ultraviolet rays is less than 0.2 ㏀ / Conductivity.
도 8의 광학현미경 사진 및 도 9의 전자현미경 사진은 자외선 조사 영역과 조사되지 않은 영역을 나타나는 것이다. 광학현미경 사진에서는 희미하게 영역의 경계가 보이지만 확대된 전자현미경 사진에서는 노광된 영역과 비노광된 영역의 경계가 보이지 않고, 영역에 관계없이 두 영역 모두에서 은나노와이어가 연속적으로 존재하고, 전도성 박막의 형상 차이가 크지 않다는 것을 확인할 수 있다.
The optical microscope photograph of Fig. 8 and the electron microscope photograph of Fig. 9 show the ultraviolet irradiated region and the unexposed region. In the optical microscope photograph, the boundary of the region is blurred, but in the enlarged electron microscopic photograph, the boundary between the exposed region and the non-exposed region is not visible, and silver nano wires are continuously present in both regions regardless of the region. It can be confirmed that the shape difference is not large.
제2 실시예Second Embodiment
제2 실시예로 탄소나노튜브/은나노와이어 수분산액과 수용성 감광 물질을 이용하여 전도도가 높은 영역과 전도도가 낮은 영역으로 구성된 패턴을 형성하였다. 탄소나노튜브/은나노와이어 수분산액에는 단일벽 탄소나노튜브와 직경 25~40nm, 길이 10~50㎛ 의 은나노와이어가 포함되어 있고, 수용성 분산제 및 바인더, 코팅성 개선을 위한 나노입자 첨가제가 포함되어 있다. 수용성 감광물질로는 poly(vinyl alcohol), N-methyl-4(4'-formylstyryl)pyridinium methosulfate acetal을 포함되어 있다. 탄소나노튜브/은나노와이어 수분산액은 바코팅 방법으로 PET 필름에 코팅하였다. 코팅된 기판은 온도 120℃에서 5분 동안 건조하였다.As a second embodiment, a pattern composed of a region having a high conductivity and a region having a low conductivity was formed using a carbon nanotube / silver nano wire aqueous dispersion and a water-soluble photosensitive material. Single-walled carbon nanotubes and silver nanowires of 25 to 40 nm in diameter and 10 to 50 μm in length are included in the carbon nanotube / silver nanowire water dispersion, and include water-soluble dispersants, binders, and nanoparticle additives for improving coating properties . The water-soluble photosensitive material includes poly (vinyl alcohol), N-methyl-4 (4'-formylstyryl) pyridinium methosulfate acetal. The carbon nanotube / silver nanowire water dispersion was coated on the PET film by a bar coating method. The coated substrate was dried at a temperature of 120 < 0 > C for 5 minutes.
코팅된 감광성 박막의 면저항은 1 MΩ/sq 이상이었다. 감광성 박막에 섀도우 마스크를 이용하여 자외선을 국부적으로 조사하였고 물로 세척하고 건조하였다.The sheet resistance of the coated photosensitive thin film was 1 M? / Sq or more. The photosensitive thin film was locally irradiated with ultraviolet light using a shadow mask, washed with water and dried.
자외선이 조사된 부분과 자외선이 조사되지 않은 부분의 전기저항을 측정하였고 경계 영역에서 SEM, OM으로 전도막 표면을 관찰하였다.The electrical resistivity of the UV irradiated part and the UV irradiated part were measured and the surface of the conducting film was observed by SEM and OM at the boundary area.
전기저항 측정 결과, 자외선이 조사된 부분은 전기저항 값이 1 ㏁/sq 이상으로 낮은 전기전도성을 나타내고, 자외선이 조사되지 않은 부분은 0.3 ㏀/sq 미만으로 높은 전기전도성을 나타내는 것을 확인하였다.As a result of the measurement of electrical resistance, it was confirmed that the portion irradiated with ultraviolet rays exhibited low electrical conductivity of 1 M? / Sq or more in electrical resistance and less than 0.3 k? / Sq in portions not irradiated with ultraviolet rays.
도 10 및 도 11에 따른 전자현미경 사진은 자외선 조사 영역(도 10)과 조사되지 않은 영역(도 11)을 나타나는 것으로 두 영역 모두에서 탄소나노튜브/은나노와이어가 연속적으로 존재하고, 전도성 박막의 형상 차이가 크지 않다는 것을 알 수 있다
10 and 11 show the ultraviolet ray irradiation region (FIG. 10) and the unirradiated region (FIG. 11), in which carbon nanotubes / silver nano wires are continuously present in both regions and the shape of the conductive thin film You can see that the difference is not large
제3 실시예Third Embodiment
제3 실시예로 탄소나노튜브수분산액과 수용성 감광 물질을 이용하여 전도도가 높은 영역과 전도도가 낮은 영역으로 구성된 패턴을 형성하였다. 탄소나노튜브 수분산액에는 단일벽 탄소나노튜브가 포함되어 있고, 수용성 분산제 및 바인더, 코팅성 개선을 위한 나노입자 첨가제가 포함되어 있다. 수용성 감광물질로는 poly(vinyl alcohol), N-methyl-4(4'-formylstyryl)pyridinium methosulfate acetal을 포함되어 있다. 탄소나노튜브 수분산액은 바코팅 방법으로 PET 필름에 코팅하였고, 코팅된 기판은 온도 120℃에서 5분 동안 건조하여 감광성 박막을 형성하였다.In the third embodiment, a carbon nanotube water dispersion and a water-soluble photosensitive material were used to form a pattern of a region having a high conductivity and a region having a low conductivity. The carbon nanotube water dispersion contains single-walled carbon nanotubes, water-soluble dispersants and binders, and nanoparticle additives for improving coating properties. The water-soluble photosensitive material includes poly (vinyl alcohol), N-methyl-4 (4'-formylstyryl) pyridinium methosulfate acetal. The carbon nanotube water dispersion was coated on a PET film by a bar coating method, and the coated substrate was dried at 120 ° C for 5 minutes to form a photosensitive thin film.
감광성 박막의 면저항 값은 100 kΩ/sq 수준이었다. 감광성 박막에 섀도우 마스크를 이용하여 자외선을 국부적으로 조사하였고 물로 세척하고 건조하였다.The sheet resistance of the photosensitive thin film was 100 kΩ / sq. The photosensitive thin film was locally irradiated with ultraviolet light using a shadow mask, washed with water and dried.
자외선이 조사된 부분과 자외선이 조사되지 않은 부분의 전기저항을 측정하였고 경계 영역에서 전자현미경으로 전도성 박막의 표면을 관찰하였다.The electrical resistivity of the irradiated part and the part not irradiated with ultraviolet ray were measured and the surface of the conductive thin film was observed with an electron microscope in the boundary area.
전기저항 측정 결과, 자외선이 조사된 부분은 전기저항 값이 10kΩ 수준으로 낮은 전기전도성을 나타내고, 자외선이 조사되지 않은 부분은 1 ㏀ 미만으로 높은 전기전도성을 나타내는 것을 확인하였다. As a result of the measurement of electrical resistance, it was confirmed that the portion irradiated with ultraviolet rays exhibited low electrical conductivity of 10 kΩ and the portion of the portion not irradiated with ultraviolet ray exhibited high electrical conductivity of less than 1 kΩ.
도 12 내지 도 14에 따른 전자현미경 사진은 자외선 조사 영역(도 12), 조사되지 않은 영역(도 13), 그리고 두 영역을 모두 포함하는 전자현미경 사진(도 14)을 나타나는 것으로, 두 영역 모두에서 탄소나노튜브가 연속적으로 존재하며, 분포 밀도 차이가 거의 없음을 알 수 있다. 또한 도 14의 두 영역을 모두 포함하는 사진에서 영역 경계가 모호하여 영역 간의 구분이 거의 없는 것을 알 수 있다.
The electron microscope photographs according to Figs. 12 to 14 show an electron microscope photograph (Fig. 14) including both the ultraviolet ray irradiation region (Fig. 12), the unirradiated region (Fig. 13) It can be seen that the carbon nanotubes are present continuously and there is almost no difference in the distribution density. Also, it can be seen that the region boundary is ambiguous in the photographs including both the regions of FIG. 14, and the regions are hardly distinguished from each other.
제4 실시예Fourth Embodiment
제1 내지 제3 실시예에서는 전도성 나노 구조체와 감광성 물질을 포함하여 하나의 층으로 형성된 전도성 박막을 개시하였지만, 제4 실시예에서는 전도성 나노 구조체층 위에 감광성 물질층이 형성된 구조를 갖는 전도성 박막을 개시하였다.In the first to third embodiments, a conductive thin film formed of one layer including a conductive nanostructure and a photosensitive material is disclosed. In the fourth embodiment, a conductive thin film having a structure in which a photosensitive material layer is formed on a conductive nanostructure layer is disclosed Respectively.
즉 제4 실시예로 탄소나노튜브/은나노와이어 수분산액과 수용성 감광 물질을 이용하여 전도도가 높은 영역과 전도도가 낮은 영역으로 구성된 패턴을 형성하였다. 탄소나노튜브/은나노와이어 수분산액에는 단일벽 탄소나노튜브와 직경 25~40nm, 길이 10~50㎛ 의 은나노와이어가 포함되어 있고, 수용성 분산제 및 바인더, 코팅성 개선을 위한 나노입자 첨가제가 포함되어 있다. 탄소나노튜브/은나노와이어 수분산액은 바코팅 방법으로 PET 필름에 코팅하였고, 코팅된 기판은 온도 120℃에서 5분 동안 건조하였다.That is, the carbon nanotube / silver nano wire aqueous dispersion and the water-soluble photosensitive material were used as the fourth embodiment to form a pattern of a region having a high conductivity and a region having a low conductivity. Single-walled carbon nanotubes and silver nanowires of 25 to 40 nm in diameter and 10 to 50 μm in length are included in the carbon nanotube / silver nanowire water dispersion, and include water-soluble dispersants, binders, and nanoparticle additives for improving coating properties . The carbon nanotube / silver nanowire water dispersion was coated on the PET film by a bar coating method, and the coated substrate was dried at a temperature of 120 ° C for 5 minutes.
그리고 수용성 감광물질로는 poly(vinyl alcohol), N-methyl-4(4'-formylstyryl)pyridinium methosulfate acetal을 탄소나노튜브/은나노와이어 위에 오버코팅 하여 감광성 박막을 형성하였다.As a water-soluble photosensitive material, a photosensitive thin film was formed by overcoating poly (vinyl alcohol), N-methyl-4 (4'-formylstyryl) pyridinium methosulfate acetal on carbon nanotubes / silver nano wires.
감광성 박막의 면저항 값은 100 kΩ/sq 수준이었다. 감광성 박막에 섀도우 마스크를 이용하여 자외선을 국부적으로 조사하였고 물로 세척하고 건조하였다.The sheet resistance of the photosensitive thin film was 100 kΩ / sq. The photosensitive thin film was locally irradiated with ultraviolet light using a shadow mask, washed with water and dried.
전기저항 측정 결과, 자외선이 조사된 부분은 전기저항 값이 1 ㏁ 수준으로 낮은 전기전도성을 나타내고, 자외선이 조사되지 않은 부분은 2 ㏀ 미만으로 높은 전기전도성을 나타내는 것을 확인하였다.As a result of the electrical resistance measurement, it was confirmed that the portion irradiated with ultraviolet rays exhibited low electrical conductivity of 1 MΩ level and the portion of the portion not irradiated with ultraviolet ray showed high electrical conductivity of less than 2 kΩ.
이와 같이 본 발명은 전도성 나노 구조체와 감광성 물질을 포함하는 감광성 박막에 대한 노광 및 세척을 통하여 배선 패턴을 포함하는 전도성 박막을 형성한다. 특히 전도성 박막을 형성할 때, 노광된 감광성 박막에 대한 직접 에칭을 수행하지 않기 때문에, 제조된 전도성 박막에 전도성 나노 구조체는 전체적으로 균일하게 분산된 상태를 유지시킬 수 있다. 또한 전도성 박막은 에칭에 따른 노광된 영역과 비노광된 영역 간에 높이 차가 거의 발생되지 않기 때문에, 배선 패턴이 시인되는 문제를 해소할 수 있다.As described above, the present invention forms a conductive thin film including a wiring pattern through exposure and cleaning of a photosensitive thin film containing a conductive nanostructure and a photosensitive material. In particular, when the conductive thin film is formed, since the direct etching of the exposed photosensitive thin film is not performed, the conductive nanostructure can be uniformly dispersed throughout the conductive thin film. Further, since the conductive thin film hardly generates a height difference between the exposed region and the non-exposed region due to the etching, the problem of visibility of the wiring pattern can be solved.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
10 : 기판
21 : 전도성 나노 구조체
23 : 감광성 박막
25 : 노광된 영역
27 : 비노광된 영역
29 : 배선 패턴
20 : 전도성 박막
30 : 섀도우 마스크
31 : 패턴홀
100 : 전도성 기판10: substrate
21: Conductive nanostructure
23: Photosensitive thin film
25: exposed area
27: unexposed area
29: wiring pattern
20: Conductive thin film
30: Shadow mask
31: pattern hole
100: conductive substrate
Claims (9)
상기 기판 위에 형성되며, 전도성 나노 구조체와 감광성 물질을 포함하며 노광 및 세척에 의해 형성된 배선 패턴이 형성된 전도성 박막;을 포함하며,
상기 전도성 나노 구조체는 금속나노와이어 또는 나노탄소이고,
상기 감광성 물질은 poly(vinyl alcohol), N-methyl-4(4'-formylstyryl)pyridinium methosulfate acetal의 수용성 감광 물질이고,
상기 전도성 박막은 노광 및 세척에 의해 상기 기판 위에 형성된 노광된 영역과 비노광된 영역을 포함하고, 상기 노광된 영역과 비노광된 영역은 서로 동등한 두께를 갖고,
상기 노광된 영역과 비노광된 영역에 균일하게 상기 전도성 나노 구조체가 분포하고,
노광에 의해 상기 감광성 물질이 경화되어 상기 전도성 나노 구조체와 함께 상기 노광된 영역을 형성하고, 상기 노광된 영역 및 비노광된 영역 중 세척에 의한 용해도가 낮은 상기 노광된 영역에는 감광성 물질이 잔류하여 상기 노광된 영역의 표면 저항이 10,000 Ω/sq 이상이고,
상기 노광된 영역 및 비노광된 영역 중 세척에 의한 용해도가 높은 상기 비노광된 영역에서는 감광성 물질이 제거되어 상기 비노광된 영역의 표면 저항이 2,000 Ω/sq 이하이고, 상기 비노광된 영역이 상기 배선 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전도성 기판.Board;
And a conductive thin film formed on the substrate, the conductive thin film including a conductive nanostructure and a photosensitive material and having a wiring pattern formed by exposure and washing,
The conductive nanostructure may be a metal nanowire or nanocarbon,
The photosensitive material is a water-soluble photosensitive material of poly (vinyl alcohol), N-methyl-4 (4'-formylstyryl) pyridinium methosulfate acetal,
Wherein the conductive thin film comprises an exposed area and an unexposed area formed on the substrate by exposure and cleaning, the exposed area and the unexposed area having a thickness equal to each other,
Wherein the conductive nanostructure is uniformly distributed in the exposed region and the non-exposed region,
Wherein the photosensitive material is cured by exposure to form the exposed region with the conductive nanostructure and a photosensitive material remains in the exposed region of the exposed and unexposed regions having low solubility by washing, A surface resistance of the exposed area is 10,000? / Sq or more,
Wherein in the unexposed areas of the exposed and unexposed areas having high solubility by washing, the photosensitive material is removed so that the surface resistivity of the unexposed areas is less than or equal to 2,000 OMEGA / sq, Wherein the conductive pattern is formed in a wiring pattern.
상기 전도성 박막의 노광된 영역은 자외선 조사에 의해 노광되는 것을 특징으로 하는 전도성 기판.The method according to claim 1,
Wherein the exposed area of the conductive thin film is exposed by ultraviolet radiation.
전도성 나노 구조체와 감광성 물질을 포함하여 하나의 층으로 형성되거나, 전도성 나노 구조체층 위에 감광성 물질층이 형성된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전도성 기판.The method according to claim 3, wherein the conductive thin film comprises:
Wherein the conductive nanostructure is formed of one layer including a conductive nanostructure and a photosensitive material, or has a structure in which a photosensitive material layer is formed on a conductive nanostructure layer.
상기 감광성 박막의 일부 영역을 노광하되, 노광되는 일부 영역의 감광성 물질은 경화되어 상기 전도성 나노 구조체와 함께 노광된 영역을 형성하고, 상기 일부 영역 이 외 영역을 비노광영역으로 형성하는 단계;
노광된 상기 감광성 박막을 용매로 세척하여 상기 노광된 영역과 상기 비노광된 영역 간의 전기전도도 차이를 발생시켜 배선 패턴을 갖는 전도성 박막을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 감광성 박막을 형성하는 단계에서,
상기 전도성 나노 구조체는 금속나노와이어 또는 나노탄소이고,
상기 감광성 물질은 poly(vinyl alcohol), N-methyl-4(4'-formylstyryl)pyridinium methosulfate acetal의 수용성 감광 물질이고,
상기 전도성 박막을 형성하는 단계에서,
상기 노광된 영역과 비노광된 영역은 서로 동등한 두께를 갖고,
상기 노광된 영역과 비노광된 영역에 균일하게 상기 전도성 나노 구조체가 분포하고,
상기 노광된 영역 및 비노광된 영역 중 세척에 의한 용해도가 낮은 상기 노광된 영역에는 감광성 물질이 잔류하여 상기 노광된 영역의 표면 저항이 10,000 Ω/sq 이상이고,
상기 노광된 영역 및 비노광된 영역 중 세척에 의한 용해도가 높은 상기 비노광된 영역에서는 감광성 물질이 제거되어 상기 비노광된 영역의 표면 저항이 2,000 Ω/sq 이하이고, 상기 비노광된 영역이 상기 배선 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전도성 기판의 제조 방법.Forming a photosensitive thin film including a conductive nanostructure and a photosensitive material on a substrate;
Exposing a portion of the photosensitive thin film, wherein the photosensitive material in the exposed region is cured to form an exposed region with the conductive nanostructure, and the portion is formed as an unexposed region;
Cleaning the exposed photosensitive thin film with a solvent to generate an electrical conductivity difference between the exposed area and the non-exposed area to form a conductive thin film having a wiring pattern,
In the step of forming the photosensitive thin film,
The conductive nanostructure may be a metal nanowire or nanocarbon,
The photosensitive material is a water-soluble photosensitive material of poly (vinyl alcohol), N-methyl-4 (4'-formylstyryl) pyridinium methosulfate acetal,
In the step of forming the conductive thin film,
Wherein the exposed area and the unexposed area have a thickness equal to each other,
Wherein the conductive nanostructure is uniformly distributed in the exposed region and the non-exposed region,
Wherein a photosensitive material remains in the exposed region of the exposed region and the non-exposed region having low solubility by washing, the surface resistance of the exposed region is 10,000 Ω / sq or more,
Wherein in the unexposed areas of the exposed and unexposed areas having high solubility by washing, the photosensitive material is removed so that the surface resistivity of the unexposed areas is less than or equal to 2,000 OMEGA / sq, Wherein the conductive pattern is formed in a wiring pattern.
전도성 나노 구조체와 감광성 물질을 포함하여 하나의 층으로 상기 감광성 박막을 형성하는 단계; 및
상기 기판 위에 전도성 나노 구조체층을 형성한 후, 상기 전도성 나노 구조체층 위에 감광성 물질층을 형성하여 상기 감광성 박막을 형성하는 단계;
중에 하나인 것을 특징으로 하는 전도성 기판의 제조 방법.7. The method of claim 6, wherein forming the photosensitive thin film comprises:
Forming the photosensitive thin film with one layer including a conductive nanostructure and a photosensitive material; And
Forming a conductive nanostructure layer on the substrate, and then forming a photosensitive material layer on the conductive nanostructure layer to form the photosensitive thin film;
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