KR102129674B1 - 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판 및 이의 제조방법 - Google Patents

투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판은, 투명 기판; 및 상기 투명 기판 상에 구비되고 메탈메쉬 패턴을 포함하는 배선전극부; 및 상기 투명 기판 상에 구비되는 적어도 하나의 발광소자 실장부를 포함하고, 상기 배선전극부의 메탈메쉬 패턴의 상부면 및 측면 모두에 흑화층 패턴을 포함하고, 상기 발광소자 실장부의 상부면 및 측면 모두에 흑화층 패턴을 포함하지 않는다.

Description

투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판 및 이의 제조방법{ELECTRODE SUBSTRATE FOR TRANSPARENT LIGHT EMITTING DEVICE DISPLAY AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 출원은 2017년 9월 26일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2017-0124199호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 우리나라는 첨단 ICT 기술과 LED 기술의 융합을 통해 화려한 간판뿐만 아니라 공원 및 도심지 내에 다양한 경관 조명을 연출하여 도시민에게 정보 및 볼거리를 제공하고 있다. 특히, ITO 투명 전극 소재를 사용한 투명 LED 디스플레이는 Glass와 Glass 사이에 LED를 적용한 것으로써, 전선이 보이지 않아 고급스러운 연출이 가능한 장점이 있다. 이로 인해 호텔, 백화점 등의 실내 인테리어에 활용되고 있으며, 건물 외벽의 미디어 파사드 구현에 있어 그 중요성이 커지고 있다.
투명하면서도 전기가 흘러 터치스크린 등에 사용되는 투명 전극은 스마트기기가 보급되면서 그 수요가 폭발적으로 늘어났으며, 그 중 가장 많이 사용하는 투명 전극은 인듐과 주석의 산화물인 ITO(Indium Tin Oxide)이다. 그러나, ITO 투명 전극 소재의 주원료인 인듐은 전 세계적으로 매장량이 많지 않고, 중국 등 일부 국가에서만 생산되고 있으며 생산비용이 고가이다. 또한, 저항값이 일정하게 적용되지 않아 표출되는 LED 불빛이 일정하지 않다는 단점을 갖고 있다. 이로 인해 ITO를 활용한 투명 LED는 고성능 저비용의 투명전극 소재로 활용하기에는 한계가 있다.
투명전극 소재로서 ITO가 가장 많은 비중을 차지하며 사용되어 온 것은 사실이나, 경제성, 제한적 성능 등 한계로 인하여 새로운 소재를 활용한 연구와 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 차세대 신소재로 주목받고 있는 투명전극 소재로는 메탈메쉬(Metal Mesh), 나노 와이어(Ag Nanowire), 탄소나노튜브(CNT), 전도성 고분자, 그래핀(Graphene) 등이 있다. 그 중 메탈메쉬는 ITO를 대체한 물질의 85%를 차지하는 신소재로서 저비용 고전도도를 갖고 있어 그 활용도 측면에서 시장이 확대되고 있다.
메탈메쉬를 활용한 투명 LED 디스플레이는 기존 ITO 투명 디스플레이보다 유지보수가 용이하고, 자원절약, 환경오염방지를 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제조원가 절감으로 경제적이다. 또한, 다양한 용도로 확대 적용이 가능하여 새로운 투명전극 소재로서 다양한 제품에 적용 및 활용에 가능성을 갖고 있다.
대한민국 특허공개공보 제10-2015-0033169호
본 출원은 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태는,
투명 기판; 및
상기 투명 기판 상에 구비되고 메탈메쉬 패턴을 포함하는 배선전극부; 및
상기 투명 기판 상에 구비되는 적어도 하나의 발광소자 실장부를 포함하고,
상기 배선전극부의 메탈메쉬 패턴의 상부면 및 측면 모두에 흑화층 패턴을 포함하고,
상기 발광소자 실장부의 상부면 및 측면 모두에 흑화층 패턴을 포함하지 않는 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판을 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는,
투명 기판, 상기 투명 기판 상에 구비되고 메탈메쉬 패턴을 포함하는 배선전극부, 및 상기 투명 기판 상에 구비되는 적어도 하나의 발광소자 실장부를 포함하는 전극 기판을 준비하는 단계;
상기 적어도 하나의 발광소자 실장부의 상부면 및 측면 모두에 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 배선전극부의 메탈메쉬 패턴의 상부면 및 측면 모두에 흑화층 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계
를 포함하는 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판의 제조방법을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 배선전극부의 메탈메쉬 패턴의 상부면 및 측면 모두에 흑화층 패턴이 구비되므로, 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판의 시인성을 낮출 수 있는 특징이 있다.
또한, 상기 흑화층 패턴은 배선전극부의 메탈메쉬 패턴의 상부면 및 측면 모두에만 구비되고, 상기 발광소자 실장부의 상부면 및 측면에는 구비되지 않으므로, 투명 발광소자 디스플레이의 제조시 상기 발광소자 실장부 상에 구비되는 솔더(solder)의 부착력이 유지되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부에 선폭, 선고 및 피치가 동일한 메탈메쉬 패턴을 적용함으로써 배선의 인지성을 낮출 수 있다. 또한, 상기 배선전극부의 메탈메쉬 패턴은 상기 발광소자 실장부 패턴을 제외한 투명 기판 상부면의 유효화면부 전체 영역에 구비됨으로써, 공통전극 배선부의 넓이를 최대화하여 저항을 낮출 수 있다.
도 1은 본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 3은 본 출원의 실시예 1에 따른 투명 발광소자 디스플레이의 구조, 카메라이미지 및 현미경 이미지를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 4는 본 출원의 비교예 1에 따른 투명 발광소자 디스플레이의 구조, 카메라이미지 및 현미경 이미지를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 5는 본 출원의 비교예 2에 따른 투명 발광소자 디스플레이의 구조, 카메라이미지 및 현미경 이미지를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 6은 본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이의 배선전극부 및 발광소자 실장부를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 7은 본 출원의 일 실시상태에 따른 메탈메쉬 패턴의 선폭, 선고 및 피치를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 8은 본 출원의 실시예 1의 열처리 후 솔더 형상 및 부착평가 후의 사진을 나타낸 도이다.
도 9는 본 출원의 비교예 2의 열처리 후 솔더 형상 및 부착평가 후의 사진을 나타낸 도이다.
이하 본 출원에 대하여 상세히 설명한다.
본 출원에 있어서, "투명"은 가시광선 영역(400nm 내지 700nm)에서 약 80% 이상의 투과율 특성을 갖는 것을 의미하기로 한다.
투명 LED 디스플레이는 정보제공 서비스 및 경관연출 등을 통하여 도시민에게 다양한 볼거리를 제공하고 있으며 다양한 분야에서 수요가 증가하고 있다. 지금까지 투명전극 소재로서 ITO가 가장 많은 비중을 차지하며 사용되어 온 것은 사실이나, 경제성, 제한적 성능 등 한계로 인하여 새로운 소재를 활용한 연구와 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
보다 구체적으로, 종래의 투명 LED 디스플레이를 구현함에 있어서, Ag 나노와이어나 투명 금속 산화물(ITO, IZO 등)을 도입하여 투명 전극 배선을 형성하였다. 그러나, Ag 나노와이어나 투명 금속 산화물(ITO, IZO 등)은 저항이 높기 때문에, LED 구동개수에 제한이 있어 투명 LED 디스플레이를 대면적화하는데 한계가 있다. 또한, 저항을 낮추기 위하여, 상기 Ag 나노와이어나 투명 금속 산화물의 두께를 높이게 되면, 투명 LED 디스플레이의 투과율이 떨어지는 문제가 있다.
이에 본 출원에서는 저항 특성, 시인성 등이 우수한 투명 발광소자 디스플레이를 제공하기 위하여, 투명 발광소자 디스플레이의 전극 기판에 금속 전극을 적용하고자 한다. 상기 금속 전극을 적용하는 경우에는, 낮은 저항을 확보할 수 있는 장점이 있으나 반사율 및 YI(Yellow Index) 증가로 인해 외관 시인성이 증가되는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 현상을 억제하기 위하여 금속 전극 표면에 흑화층을 형성하는 경우에는, LED 실장부에 솔더(solder) 부착력이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 출원에서는, 저항 특성, 시인성 등이 우수할 뿐만 아니라, LED 실장부에서의 솔더 부착력이 유지될 수 있는 투명 발광소자 디스플레이를 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광 소자 디스플레이용 전극 기판은, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 구비되고 메탈메쉬 패턴을 포함하는 배선전극부; 및 상기 투명 기판 상에 구비되는 적어도 하나의 발광소자 실장부를 포함하고, 상기 배선전극부의 메탈메쉬 패턴의 상부면 및 측면 모두에 흑화층 패턴을 포함한다.
본 출원에 있어서, 상기 투명 기판은 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 전자 소자에 통상적으로 사용되는 투명 기판이면 제한되지 않는다. 구체적으로, 상기 투명 기판으는 유리; 우레탄 수지; 폴리이미드 수지; 폴리에스테르수지; (메타)아크릴레이트계 고분자 수지; 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지 등으로 이루어진 것이 될 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 배선전극부는 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 모두 선폭, 선고 및 피치가 동일한 메탈메쉬 패턴을 포함하고, 상기 메탈메쉬 패턴은 상기 발광소자 실장부를 제외한 투명 기판 상의 유효화면부 전체 영역에 구비될 수 있다.
상기 신호전극 배선부는 제1 공통전극 배선부와 제2 공통전극 배선부 사이에 구비될 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부는 (+) 공통전극 배선부이고, 상기 제2 공통전극 배선부는 (-) 공통전극 배선부일 수 있다. 또한, 상기 제1 공통전극 배선부는 (-) 공통전극 배선부이고, 상기 제2 공통전극 배선부는 (+) 공통전극 배선부일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이의 배선전극부 및 발광소자 실장부를 하기 도 6에 개략적으로 나타내었다.
본 출원에 따르면, (+) 공통전극 배선부와 (-) 공통전극 배선부 사이로 신호전극 배선부가 지나가는 구조로 채널이 형성되어, 각각의 발광소자마다 따로 전극 배선이 나오지 않고, 상기 (+) 공통전극 배선부와 (-) 공통전극 배선부에 공통전극으로서 연결될 수 있다.
상기 발광소자 실장부는 솔더(solder)를 이용하여 발광소자가 실장되는 위치에 구비되는 구성으로서, 상기 투명 기판 상에 2개 이상 구비될 수 있고, 상기 발광소자의 개수는 투명 발광소자 디스플레이의 용도 등을 고려하여, 당업자가 적절하게 선택할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 상기 발광소자의 개수는 전극의 저항과 관련이 있으며, 전극이 충분히 저저항이고 디스플레이의 면적이 클수록 발광소자의 개수는 늘어날 수 있다. 동일 면적에 발광소자의 개수가 늘어나면 해상도가 높아지고, 동일 간격으로 발광소자의 개수가 늘어나면 디스플레이의 면적이 커져서 전력 공급부의 전선 라인이 감소할 수 있으므로, 상기 발광소자의 개수는 투명 발광소자 디스플레이의 용도 등을 고려하여, 당업자가 적절하게 선택할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에서, 상기 2개 이상의 발광소자는 신호전극 배선부와 직렬 연결될 수 있고, 제1 공통전극 배선부 및 제2 공통전극 배선부와 직렬 연결될 수 있다. 상기 제1 공통전극 배선부 및 제2 공통전극 배선부는 발광소자가 구동할 수 있는 충분한 전류량을 제공해주며, 발광소자의 색 신호를 보내는 것은 낮은 전류만으로도 신호를 보낼 수 있기 때문에 신호전극 배선부와 직렬 연결될 수 있다. 만약 모든 발광소자의 구동 및 신호를 위해 본 출원과 같은 구조가 아니라 전원 공급부에 각각의 전극으로 병렬로 연결되어 있다면 발광소자의 배치 거리에 따라 저항값을 맞추기 위해 각각 전극폭을 모두 다르게 해야 하며(가장 먼 발광소자에 연결되는 전극 폭이 가장 큼), 다수의 발광소자가 구비되는 특성상 전극 배치 영역의 공간적 제약으로 저저항의 전극을 구성하기 어렵다.
상기 발광소자 실장부는 금, 은, 알루미늄, 구리, 네오디뮴, 몰리브덴, 니켈 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원에 있어서, 상기 발광소자 실장부는 솔더(solder)를 이용하여 발광소자가 실장되는 위치에 구비되는 구성으로서, 개개의 발광소자 실장부는 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부와 전기적으로 연결되는 적어도 4개의 전극패드부를 포함할 수 있다. 상기 적어도 4개의 전극패드부는 2개의 신호전극 패드부, 1개의 제1 공통전극 패드부 및 1개의 제2 공통전극 패드부를 포함할 수 있다. 상기 2개의 신호전극 패드부는 발광소자의 신호 In-out 패드부로서 각각 신호전극 배선부의 말단에 구비될 수 있고, 제1 공통전극 패드부 및 제2 공통전극 패드부는 각각 제1 공통전극 배선부와 제2 공통전극 배선부의 말단에 구비될 수 있다.
또한, 상기 투명 기판 상에는 적어도 하나의 캐패시터 패드부를 추가로 포함할 수 있다. 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 캐패시터 패드부는 2개 포함할 수 있다. 상기 캐패시터 패드부는 캐패시터가 부착되는 패드로서, 상기 캐패시터는 발광소자에 공급하는 전류를 안정적이게 하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 적어도 4개의 전극패드부는 각각 메탈메쉬 패턴을 포함하지 않고, 각각의 패드부 전체 영역이 금속으로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전극패드부는 용접되는 발광소자에 의해 가려지는 부분이므로, 메탈메쉬 패턴을 포함하지 않고, 각각의 패드부 전체 영역이 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 적어도 4개의 전극패드부 간의 각각의 간격은 0.1mm 내지 1mm 일 수 있다. 상기와 같은 간격을 가짐으로써, 추후 발광소자 형성을 위한 솔더 페이스트의 스크린 프린팅시 공차를 고려하여 쇼트를 방지할 수 있다.
상기 전극패드부 및 캐패시터 패드부의 형태는 특별히 제한되는 것은 아니며, 사각형 형태일 수 있다. 또한, 상기 전극패드부 및 캐패시터 패드부의 크기는 0.1mm2 내지 1mm2 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 4개의 전극패드부는 1개의 발광소자와 접합될 수 있다. 즉, 본 출원의 일 실시상태에서, 투명 기판 상에 다수의 발광소자가 구비되는 경우에, 각각의 발광소자는 4개의 전극패드부와 접합될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 모두 선폭, 선고 및 피치가 동일한 메탈메쉬 패턴을 포함할 수 있다. 본 출원에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴의 선폭이 동일하다는 것은 선폭의 표준편차가 20% 이하, 바람직하게는 10% 이하, 더욱 바람직하게는 5% 이하인 것을 의미한다. 또한, 본 출원에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴의 선고가 동일하다는 것은 선고의 표준편차가 10% 이하, 바람직하게는 5% 이하, 더욱 바람직하게는 2% 이하인 것을 의미한다. 또한, 본 출원에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴의 피치가 동일하다는 것은 피치의 표준편차가 10% 이하, 바람직하게는 5% 이하, 더욱 바람직하게는 2% 이하인 것을 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴은 발광소자가 구비되는 영역을 제외한 투명 기판 상의 유효화면부 전체 영역에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 메탈메쉬 패턴은 상기 투명 기판 상의 전체 면적 대비 80% 이상의 면적의 영역에 구비될 수 있고, 99.5% 이하의 면적에 구비될 수 있다. 또한, 상기 메탈메쉬 패턴은 상기 투명 기판 상의 전체 면적을 기준으로, 투명 기판 상에 구비되는 FPCB 패드부 영역과 발광소자 패드부 영역을 제외한 면적의 80% 이상의 면적의 영역에 구비될 수 있고, 99.5% 이하의 면적에 구비될 수 있다. 본 출원에 있어서, 상기 FPCB 패드부 영역은 외부 전원을 인가하는 FPCB 패드부를 포함하고, 그 면적은 FPCB 패드부의 전체 면적 이상, FPCB 패드부의 전체 면적의 3배 이하일 수 있다. 또한, 본 출원에 있어서, 상기 발광소자 패드부 영역은 전술한 전극 패드부를 포함하고, 그 면적은 전극 패드부 전체 면적의 1.5배 이상, 전극 패드부 전체 면적의 3배 이하일 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 배선전극부의 메탈메쉬 패턴은 당 기술분야의 패턴 형태가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 메탈메쉬 패턴은 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 및 팔각형 중 하나 이상의 형태를 포함하는 다각형 패턴을 포함할 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴은 직선, 곡선, 또는 직선이나 곡선으로 이루어진 폐곡선을 포함할 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴은 발광소자 실장부가 구비되는 영역을 제외한 투명 기판 상부면의 유효화면부 전체 영역에 구비되므로, 허용되는 최대한의 배선영역을 확보할 수 있고, 이에 따라 투명 발광소자 디스플레이의 저항 특성을 개선할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 메탈메쉬 패턴의 면저항은 0.1 Ω/sq 이하일 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴의 피치는 100㎛ 내지 1,000㎛ 일 수 있고, 100㎛ 내지 600㎛ 일 수 있으며, 100㎛ 내지 300㎛ 일 수 있으나, 이는 당업자가 원하는 투과율 및 전도도에 따라 조절할 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴의 재료는 특별히 한정되지 않지만, 금속 및 금속 합금 중 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 메탈메쉬 패턴은 금, 은, 알루미늄, 구리, 네오디뮴, 몰리브덴, 니켈 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 메탈메쉬 패턴의 선고는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 메탈메쉬 패턴의 전도도 및 형성 공정의 경제성 측면에서 3㎛ 이상일 수 있고, 3㎛ 내지 10㎛ 일 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴의 선폭은 25㎛ 이하일 수 있고, 20㎛ 이하일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 메탈메쉬 패턴의 선폭이 작을수록 투과율과 배선 인지성 측면에서 유리할 수 있으나 저항 감소를 야기할 수 있고, 이 때 메탈메쉬 패턴의 선고를 높이면 상기 저항 감소를 개선할 수 있다. 상기 메탈메쉬 패턴의 선폭은 5㎛ 이상일 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴의 개구율, 즉 패턴에 의하여 덮여지지 않는 면적 비율은 70% 이상일 수 있고, 85% 이상일 수 있으며, 95% 이상일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부에 선폭, 선고 및 피치가 동일한 메탈메쉬 패턴을 적용함으로써 배선의 인지성을 낮출 수 있다. 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴의 선폭, 피치 또는 선고가 동일하지 않은 경우에는, 배선전극부의 인지성이 증가할 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 출원에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴은 각각 단선부에 의하여 서로 분리될 수 있다. 상기 단선부는 메탈메쉬 패턴 중 그 일부가 단선되어 전기적 연결을 서로 단절시키는 영역을 의미한다. 상기 단선부의 폭은 이격된 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부 간의 최인접 말단간의 거리를 의미할 수 있다. 상기 단선부의 폭은 80㎛ 이하일 수 있고, 60㎛ 이하일 수 있으며, 40㎛ 이하일 수 있고, 30㎛ 이하일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 단선부의 폭은 5㎛ 이상일 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 메탈메쉬 패턴의 선폭(140), 선고(150) 및 피치(160)를 하기 도 7에 개략적으로 나타내었다. 상기 메탈메쉬 패턴의 선폭, 선고 및 피치는 당 기술분야에 알려진 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 예컨대, SEM 단면을 관찰하고 측정하는 방법, 비접촉 표면형상 측정기(Optical Profiler)로 측정하는 방법, 촉침식 표면 단차 측정기(알파스텝 또는 Surfacer Profiler)로 측정하는 방법 등을 이용할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴을 각각 분리하는 단선부의 폭을 최소화함으로써, 배선의 인지성을 낮출 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴은 각각 독립적인 인쇄공정으로 형성할 수도 있고, 1회의 인쇄공정에 의하여 동시에 형성할 수도 있다. 이에 따라, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴은 서로 동일한 선고를 가질 수 있다. 본 출원에 있어서, 선고가 동일하다는 것은 선고의 표준편차가 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만, 또는 더욱 바람직하게는 2% 미만인 것을 의미한다.
본 출원에서는 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴을 형성하기 위하여, 인쇄법을 이용함으로써 투명 기판 상에 선폭이 얇으며 정밀한 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴을 형성할 수 있다. 상기 인쇄법으로는 특별히 한정되지 않으며, 오프셋 인쇄, 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 플렉소　인쇄, 잉크젯　인쇄, 나노 임프린트 등의 인쇄법이 사용될 수 있으며, 이들 중 １종 이상의 복합방법이 사용될 수도 있다. 상기 인쇄법은 롤 대 롤(roll to roll) 방법, 롤 대 평판(roll to plate), 평판 대 롤(plate to roll) 또는 평판 대 평판(plate to plate) 방법을 사용할 수 있다.
본 출원에서는 정밀한 메탈메쉬 패턴을 구현하기 위해서 리버스 오프셋 인쇄법을 응용하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 본 출원에서는 블랭킷이라 부르는 실리콘계 고무 위에 에칭시 레지스트 역할을 수행할 수 있는 잉크를 전면적에 걸쳐 코팅한 후 이를 1차 클리쉐라 부르는 패턴이 새겨져 있는 요판을 통하여 필요 없는 부분을 제거하고 2차로 블랭킷에 남아 있는 인쇄 패턴을 메탈 등이 증착되어 있는 필름 혹은 유리와 같은 기재에 전사한 후 이를 소성 및 에칭공정을 거쳐 원하는 패턴을 형성하는 방법을 수행할 수 있다. 이러한 방법을 이용하는 경우 메탈 증착된 기재를 이용함에 따라 전 영역에서의 선고의 균일성이 확보됨에 따라 두께 방향의 저항을 균일하게 유지할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 이외에도 본 출원에서는 앞서 구술한 리버스 오프셋 프린팅 방법을 이용하여 전도성 잉크를 직접 인쇄한 후 소성함으로써 원하는 패턴을 형성하는 직접 인쇄방식을 포함할 수 있다. 이 때 패턴의 선고는 누르는 인압에 의하여 평탄화되며, 전도도의 부여는 금속 나노 입자의 상호 표면융착으로 인한 연결을 목적으로 하는 열소성 공정이나 혹은 마이크로웨이브 소성 공정 / 레이저 부분 소성 공정 등으로 부여할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판을 하기 도 1에 개략적으로 나타내었다. 하기 도면과 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판은 투명 기판(10); 상기 투명 기판(10) 상에 구비되고 메탈메쉬 패턴을 포함하는 배선전극부(20); 및 상기 투명 기판(10) 상에 구비되는 적어도 하나의 발광소자 실장부(30)를 포함하고, 상기 배선전극부(20)의 메탈메쉬 패턴의 상부면 및 측면 모두에 흑화층 패턴(40)을 포함하고, 상기 발광소자 실장부(30)의 상부면 및 측면 모두에 흑화층 패턴을 포함하지 않는다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판의 제조방법은, 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 구비되고 메탈메쉬 패턴을 포함하는 배선전극부, 및 상기 투명 기판 상에 구비되는 적어도 하나의 발광소자 실장부를 포함하는 전극 기판을 준비하는 단계; 상기 적어도 하나의 발광소자 실장부의 상부면 및 측면 모두에 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 배선전극부의 메탈메쉬 패턴의 상부면 및 측면 모두에 흑화층 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.
본 출원에 있어서, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 당 기술분야에 알려진 방법을 이용할 수 있고, 보다 구체적으로 포토리소그래피, 잉크젯 프린팅 또는 스크린 프린팅 방법으로 수행될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 레지스트 패턴은 크레졸 노블락 수지, 페놀 노블락 수지, 에폭시 페놀 노블락 수지, 폴리히드록시 스티렌 수지 등을 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원에 있어서, 상기 흑화층 패턴을 형성하는 단계는, 구리, 셀레늄, 코발트, 니켈, 망간, 마그네슘, 나트륨, 이들의 산화물 및 이들의 수산화물 중 1종 이상을 포함하는 도금 용액을 이용한 도금 공정에 의하여 수행될 수 있다. 상기 도금 공정은 전해 도금 공정, 무전해 도금 공정 등일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판의 제조방법을 하기 도 2에 개략적으로 나타내었다.
또한, 본 출원의 일 실시상태는 상기 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판을 포함하는 투명 발광소자 디스플레이를 제공한다.
상기 투명 발광소자 디스플레이는 상기 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판의 발광소자 실장부 상에 솔더가 구비되고, 상기 솔더 상에 발광소자가 구비되는 구조일 수 있다. 상기 투명 발광소자 디스플레이의 제조방법은, 본 출원에 따른 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판을 이용한 것을 제외하고는, 당 기술분야에 알려진 방법을 이용하여 제조할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 명세서에 기재된 실시상태를 예시한다. 그러나, 이하의 실시예에 의하여 상기 실시상태들의 범위가 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.
< 실시예 >
< 비교예 1>
250㎛ 두께의 PET 필름 상에 전해도금 공정을 통해 구리를 8㎛ 두께로 증착하였다. 상기 증착 기재 상부에 리버스 오프셋 인쇄 공정을 통하여 레지스트 패턴을 형성하였다. 10% 농도의 염화제2철계 구리 식각액 및 스프레이 식각 설비를 활용하여 레지스트 패턴이 구비되어 있지 않은 영역의 구리를 제거하였다. NaOH 1wt% 수용액을 이용하여 잔존하는 레지스트 패턴을 제거함으로써 전극 기판을 제조하였다.
상기 비교예 1에 따른 투명 발광소자 디스플레이의 구조, 카메라이미지 및 현미경 이미지를 하기 도 4에 개략적으로 나타내었다.
< 비교예 2>
상기 비교예 1의 전극 기판을 YMT사 구리 흑화처리제인 YBM-100을 초순수에 10% 농도로 희석한 용액에 상온에서 30초간 침지한 후 수세 및 건조 공정을 진행하였다. 이에 따라 전면 흑화 공정이 완료된 전극 기판을 제조하였다.
상기 비교예 2에 따른 투명 발광소자 디스플레이의 구조, 카메라이미지 및 현미경 이미지를 하기 도 5에 개략적으로 나타내었다.
< 실시예 1>
상기 비교예 1의 전극 기판 상에 레지스트 페이스트를 스크린 프린팅 방법을 이용하여 발광소자 실장부에 선택적으로 인쇄하였다. 상기 스크린 프린팅용 레지스트는 중량 평균 분자량이 10,000 g/mol인 크레졸 노블락 수지 40g과 Tego사 계면활성제 Glide-410 0.1g을 PGMEA 59.9g에 용해하여 제조하였다.
상기 레지스트 패턴이 구비되어 있는 전극 기판을 YMT사 구리 흑화처리제인 YBM-100을 초순수에 10% 농도로 희석한 용액에 상온에서 30초간 침지한 후 수세 및 건조 공정을 진행하여 흑화 공정을 완료하였다.
상기 흑화 처리가 완료된 전극 기판을 NaOH 1wt% 수용액에 30초간 침지하여 잔존하는 레지스트 패턴을 제거한 후 수세 및 건조 공정을 진행하여 선택 흑화 처리가 완료된 전극 기판을 제조하였다.
상기 실시예 1에 따른 투명 발광소자 디스플레이의 구조, 카메라이미지 및 현미경 이미지를 하기 도 3에 개략적으로 나타내었다.
< 실험예 >
상기 실시예 1 및 비교예 1 ~ 2의 전극 기판의 특성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
하기 발광소자 실장부 패턴의 솔더 부착력은 아래와 같이 평가하였다. 상기 발광소자 실장부 패턴에 스크린 프린팅을 이용하여 솔더 페이스트 패턴을 형성하고, 150℃, 5분간 전극 기판을 열처리하였다. 그 후, 3M Magic Tape Test를 통해 상기 발광소자 실장부 패턴에서 탈착된 솔더 페이스트 패턴의 개수를 측정하였다. 총 20개의 솔더 페이스트 패턴을 기준으로 탈착된 패턴의 개수가 0개일 때 OK, 3개 이상일 때 NG로 평가하였다. 상기 실시예 1의 열처리 후 솔더 형상 및 부착평가 후의 사진을 하기 도 8에 나타내었고, 비교예 2의 열처리 후 솔더 형상 및 부착평가 후의 사진을 하기 도 9에 나타내었다. 하기 도 9의 결과와 같이, 비교예 2에서는 부착평가 후 솔더가 탈리되는 현상을 확인할 수 있었다.
하기 반사율 및 Yellow Index는 스펙트로포토미터(SPECTROPHOTOMETER, SolidSpec-3700, Shimadzu Corp.)를 사용하여 측정하였다.
[표 1]
Figure 112018091592694-pat00001
상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 배선전극부의 메탈메쉬 패턴의 상부면 및 측면 모두에 흑화층 패턴이 구비되므로, 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판의 시인성을 낮출 수 있는 특징이 있다.
또한, 상기 흑화층 패턴은 배선전극부의 메탈메쉬 패턴의 상부면 및 측면 모두에만 구비되고, 상기 발광소자 실장부의 상부면 및 측면에는 구비되지 않으므로, 투명 발광소자 디스플레이의 제조시 상기 발광소자 실장부 상에 구비되는 솔더(solder)의 부착력이 유지되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부에 선폭, 선고 및 피치가 동일한 메탈메쉬 패턴을 적용함으로써 배선의 인지성을 낮출 수 있다. 또한, 상기 배선전극부의 메탈메쉬 패턴은 상기 발광소자 실장부 패턴을 제외한 투명 기판 상부면의 유효화면부 전체 영역에 구비됨으로써, 공통전극 배선부의 넓이를 최대화하여 저항을 낮출 수 있다.
10: 투명 기판
20: 배선전극부
30: 발광소자 실장부
40: 흑화층 패턴
50: 레지스트 패턴
60: 발광소자
70: 솔더(solder)
80: 제1 공통전극 배선부
90: 제2 공통전극 배선부
100: 전원 인가부
110: 신호전극 배선부
120: 단선부
130: 메탈메쉬 패턴
140: 메탈메쉬 패턴의 선폭
150: 메탈메쉬 패턴의 선고
160: 메탈메쉬 패턴의 피치

Claims (13)

  1. 투명 기판;
    상기 투명 기판 상에 구비되고 메탈메쉬 패턴을 포함하는 배선전극부; 및
    상기 투명 기판 상에 구비되는 적어도 하나의 발광소자 실장부를 포함하고,
    상기 배선전극부의 메탈메쉬 패턴의 상부면 및 측면 모두에 흑화층 패턴을 포함하고,
    상기 발광소자 실장부의 상부면 및 측면 모두에 흑화층 패턴을 포함하지 않는 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판이고,
    상기 배선전극부는 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부를 포함하며,
    상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 모두 선폭, 선고 및 피치가 동일한 메탈메쉬 패턴을 포함하고,
    상기 메탈메쉬 패턴은 상기 발광소자 실장부를 제외한 투명 기판 상의 유효화면부 전체 영역에 구비되는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴의 선폭은 25㎛ 이하이고, 피치는 100㎛ 내지 1,000㎛ 이며, 선고는 3㎛ 이상인 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴은 각각 단선부에 의하여 서로 분리되고,
    상기 단선부의 폭은 80㎛ 이하인 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 배선전극부 및 발광소자 실장부는 각각 독립적으로 금, 은, 알루미늄, 구리, 네오디뮴, 몰리브덴, 니켈 또는 이들의 합금을 포함하는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 발광소자 실장부는 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부와 전기적으로 연결되는 적어도 4개의 전극패드부를 포함하는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 적어도 4개의 전극패드부는 2개의 신호전극 패드부, 1개의 제1 공통전극 패드부 및 1개의 제2 공통전극 패드부를 포함하는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  9. 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 구비되고 메탈메쉬 패턴을 포함하는 배선전극부, 및 상기 투명 기판 상에 구비되는 적어도 하나의 발광소자 실장부를 포함하는 전극 기판을 준비하는 단계;
    상기 적어도 하나의 발광소자 실장부의 상부면 및 측면 모두에 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 배선전극부의 메탈메쉬 패턴의 상부면 및 측면 모두에 흑화층 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 배선전극부는 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부를 포함하며,
    상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 모두 선폭, 선고 및 피치가 동일한 메탈메쉬 패턴을 포함하고,
    상기 메탈메쉬 패턴은 상기 발광소자 실장부를 제외한 투명 기판 상의 유효화면부 전체 영역에 구비되는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판의 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 포토리소그래피, 잉크젯 프린팅 또는 스크린 프린팅 방법으로 수행되는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판의 제조방법.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 레지스트 패턴은 크레졸 노블락 수지, 페놀 노블락 수지, 에폭시 페놀 노블락 수지 및 폴리히드록시 스티렌 수지 중 1종 이상을 포함하는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판의 제조방법.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 흑화층 패턴을 형성하는 단계는, 구리, 셀레늄, 코발트, 니켈, 망간, 마그네슘, 나트륨, 이들의 산화물 및 이들의 수산화물 중 1종 이상을 포함하는 도금 용액을 이용한 도금 공정에 의하여 수행되는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판의 제조방법.
  13. 청구항 1, 및 4 내지 8 중 어느 한 항의 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판을 포함하는 투명 발광소자 디스플레이.
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