(57)【要約】本発明は、１）離型基材を用意するステップと、２）前記離型基材上に導電性パターン層を形成するステップと、３）前記導電性パターン層上に転写基材を位置させた後、熱及び圧力融着により離型基材上に形成された導電性パターン層を転写基材の表面に挿入または埋込させるステップと、４）前記離型基材と導電性パターン層とを分離させるステップとを含む柔軟埋込型電極フィルムの製造方法及び、これにより製造した柔軟埋込型電極フィルムに関するものである。【選択図】図１
2016502227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１）離型基材を用意するステップと、
２）前記離型基材上に導電性パターン層を形成するステップと、
３）前記導電性パターン層上に転写基材を位置させた後、熱及び圧力融着により離型基材上に形成された導電性パターン層を転写基材の表面に挿入または埋込させるステップと、
４）前記離型基材と導電性パターン層とを分離させるステップと、
を含む柔軟埋込型電極フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記離型基材は、離型剤をコーティングしたベース基材であることを特徴とする請求項１に記載の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記ベース基材の厚さは、４０〜４００μｍであることを特徴とする請求項２に記載の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法。
【請求項４】
前記離型剤は、ポリジメチルシロキサン誘導体、ノーマル−アルキル系またはフッ素系化合物であることを特徴とする請求項２に記載の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法。
【請求項５】
前記離型剤は、高分子離型剤の場合、０．１〜１０ｍｍ厚さのフィルムを形成するようにコーティングされることを特徴とする請求項２に記載の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法。
【請求項６】
前記ステップ２）で導電性パターン層の線幅は、５０ｎｍ〜２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法。
【請求項７】
前記ステップ２）で導電性パターン層の厚さは、５ｎｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法。
【請求項８】
前記ステップ２）で導電性パターン層は、相互連結された網の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法。
【請求項９】
前記ステップ３）の転写基材は、プラスチック基材であることを特徴とする請求項１に記載の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法。
【請求項１０】
前記ステップ３）で熱及び圧力融着の条件は、８０〜３００℃、１〜１００ｍｍ／ｓであることを特徴とする請求項１に記載の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法。
【請求項１１】
前記ステップ２）前に、離型基材上に犠牲層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法。
【請求項１２】
前記転写基材が熱可塑性樹脂である場合、前記ステップ４）の離型基材の分離後に紫外線を照射するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法。
【請求項１３】
基材フィルムと、
前記基材フィルムの一面に形成された刻印部または溝部と、
前記刻印部または溝部を埋め込む導電性パターンと、
を備える電極フィルムであって、
前記導電性パターンは、相互連結された網の形状を有し、請求項１の製造方法により製造されることを特徴とする柔軟埋込型電極フィルム。
【請求項１４】
前記導電性パターンの線幅は、５０ｎｍ〜２０μｍであることを特徴とする請求項１３に記載の柔軟埋込型電極フィルム。
【請求項１５】
前記導電性パターンの厚さは、５ｎｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項１３に記載の柔軟埋込型電極フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱融着転写を用いた柔軟埋込型電極フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気産業及び電子産業の技術開発につれて様々な家電製品及び電子製品が開発されており、技術の発展推移によって電子製品の小型化及び薄型化に対する技術的需要に対応して様々な研究開発が活発に進まれている。
【０００３】
回路基板は、電気素子、電子素子、及び半導体パッケージを電気的に接続する回路配線を含む。従来技術による回路配線は、絶縁基板上に形成された金属配線のパターンで構成されるが、絶縁基板上に形成された回路配線が同一平面上で交差される場合、回路配線間に短絡（ｓｈｏｒｔ）が発生するため、一般的に回路基板は、電気的に絶縁された複層回路パターンを含む。
【０００４】
しかし、回路基板に複層回路パターンを形成するためには、付加的な一連の複雑な工程が追加されなければならず、このため、製造工程中、配線不良が発生する。また、基板上にさらに複雑かつ多い配線を形成するために、より小さい線幅の配線が不回避に要求されるが、配線の幅が狭くなるほど、断面積は減少するようになり、これにより、抵抗が大きくなり、電力効率が減少して発熱の問題が発生する。これを解決するために、比抵抗値を下げるか、配線長を短くするか、配線高さ（厚さ）を厚くする方案が提案されている。
【０００５】
しかし、既存に使用する銅やアルミニウム、または銀以上に比抵抗値が低い物質を開発することは、物質開発による相当な努力と時間が求められる。
【０００６】
既存の電極製造技術では、最も広く使用されている物質は、酸化インジウム錫（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）である。しかし、ＩＴＯの主原料であるインジウムは導電性金属酸化物であって、高い脆性のため、柔軟性が必要なプラスチック基板上に導入された柔軟電極の応用には適していない。したがって、酸化インジウム錫を用いた電極製造の問題点の解決のために、炭素ナノチューブや導電性高分子物質を用いた製造技術が研究されているが、現在までは研究段階に留まっており、実際製品開発による製造工程の開発には時間がさらに必要な実情である。
【０００７】
そして、短い配線長を介しての抵抗値の回路設計は、様々な電子素子の実現において現実的に適用し難い。最後に、配線の高さを上げる方法は、工程上の困難だけでなく、配線の崩れ及び配線間短絡の問題を伴う。
【０００８】
したがって、上記の種々の問題に対する代案として、金属パターンを用いた配線を埋込方式により形成する技術が提案されてきた。例えば、大韓民国登録特許１０−０９５７４８７号は、微細パターンが形成された金型を用いたインプリント（ｉｍｐｒｉｎｔ）工程によって陰刻のパターンを形成した後、陰刻パターンされた溝に導電性物質を充填し、刻印部の他の部分の導電性物質を除去した後、電気抵抗を与えるために、選択的ウェットメッキ及び透明導電性物質をコーティングして、電極回路がフィルムに埋め込まれた形態のプラスチック電極を製造する方法を提案する。しかし、上記の技術は、パターン刻印、導電性物質の刻印部（溝部）選択的充填、導電性膜形成などの種々の工程が要求されるので、工程が複雑であり、刻印部の他の部分の導電性物質の完壁な除去が難しいだけでなく、各工程でもたらされる汚染を避けることが難しいという短所がある。
【０００９】
また、大韓民国登録特許１０−１１９１８６５号（特許文献１）は、基板の上部に犠牲層を形成し、金属電極配線のパターンを形成した後、硬化性高分子をコーティングしてから、犠牲層の選択的除去によって基板から電極配線が含まれた硬化性高分子層を剥離して柔軟導電性フィルムを製造する方法を提案する。しかし、上記の技術は、硬化性高分子層のコーティング及び硬化、ウェット剥離工程などが追加されて工程が複雑であるという短所がある。また、犠牲層のウェット剥離工程でフィルムの側面方向に犠牲層の露出面積が小さくてウェット溶解速度が低いしかないので、大面積の導電性フィルムの製作が難しいという短所がある。
【００１０】
これに、本発明者は、より単純な工程による導電性パターンが埋め込まれた柔軟フィルムの製造方法を提案するようになった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】大韓民国登録特許１０−１１９１８６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来技術の問題点を解決するために、本発明は、より単純な工程による導電性パターンが埋め込まれた柔軟電極フィルムの製造方法及び、これにより製造される柔軟埋込型電極フィルムを提供することに目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明は、１）離型基材を用意するステップと、２）前記離型基材上に導電性パターン層を形成するステップと、３）前記導電性パターン層上に転写基材を位置させた後、熱及び圧力融着により離型基材上に形成された導電性パターン層を転写基材の表面に挿入または埋込させるステップと、４）前記離型基材と導電性パターン層とを分離させるステップとを含む柔軟埋込型電極フィルムの製造方法を提供する。
【００１４】
また、本発明は、基材フィルムと、前記基材フィルムの一面に形成された刻印部または溝部と、前記刻印部または溝部を埋め込む導電性パターンとを備える電極フィルムであって、前記導電性パターンは、相互連結された網の形状を有し、本発明の製造方法により製造されることを特徴とする柔軟埋込型電極フィルムを提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法は、プラスチックフィルムに導電性微細パターンを挿入または埋込することにより、金属配線の高さの制限を受けずに低い抵抗の配線を容易に形成することができる。
【００１６】
本発明の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法は、熱及び圧力による融着による転写工程を利用するので、工程が単純で大面積のプラスチック電極フィルムを極めて効果的に製造することができる。
【００１７】
本発明によって製造した柔軟埋込型電極フィルムは、プラスチックフィルムに導電性微細パターンが陥没または埋込される構造であるから、微細パターンの縦横比を増加させることにより、パターンが崩れるか短絡する問題を発生させないので、耐久性が極めて優れ、密着力に優れているだけでなく、フィルム表面の汚染を最小化することにより、透過率が高く、優れた抵抗値を有することができるだけでなく、導電層と基材との間の段差の発生を完壁に除去することができ、タッチパネル及びフレキシブルディスプレイ電極基板、ディスプレイ透明基板の補助電極、太陽電池用負極板、ＦＰＣＢなどに有利に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法を概略的に示した図である。
【図２】実施例１においてエッチング後、離型基材の上部に残っているＡｌパターンの光学顕微鏡イメージである。
【図３】実施例１の最終製作された埋込型電極フィルムの光学顕微鏡イメージである。
【図４】実施例１の最終製作された埋込型電極フィルムの電子顕微鏡イメージである。
【図５】実施例１の最終製作された埋込型電極フィルムの全体イメージ及び接写イメージである。
【図６】比較例１の銀ナノ粒子溶液を用いた溶液工程によって製作した埋込電極フィルムの電子顕微鏡イメージである。（線幅１．５μｍ、高さ１μｍ、グリッド間隔４０μｍメッシュパターン）
【図７】比較例１の銀パターンの刻印部にナノ粒子充填後、パターンの突出部に存在する段差を見せる電子顕微鏡イメージである。（線幅５μｍ、高さ０．５μｍ、グリッド間隔３００μｍを有するメッシュパターン）
【図８】比較例１の溶液工程によって刻印部に銀ナノ粒子の選択的充填を介しての導電性パターンの最終結果物でパターンの突出部に所望しなかった導電性残渣物が残っていることを見せる光学、電子顕微鏡イメージである。（（左）線幅１．５μｍ、高さ１μｍ、グリッド間隔４０μｍメッシュパターン；（右）線幅５μｍ、高さ０．５μｍ、グリッド間隔３００μｍを有するメッシュパターン）
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２０】
本発明は、１）離型基材を用意するステップと、２）前記離型基材上に導電性パターン層を形成するステップと、３）前記導電性パターン層上に転写基材を位置させた後、熱及び圧力融着により離型基材上に形成された導電性パターン層を転写基材の表面に挿入または埋込させるステップと、４）前記離型基材と導電性パターン層とを分離させるステップとを含む柔軟埋込型電極フィルムの製造方法に関するものである。
【００２１】
前記本発明の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法を概略的に示した図面を図１に図示した。
【００２２】
前記離型基材は、離型性が確保された基材であるか、離型剤をコーティングしたベース基材でありうる。
【００２３】
前記ベース基材は、格別に制限されるものではないが、ガラス基材、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）、ポリスルホン（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ、ＰＳＦ）、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ、ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）、シクロオレフィン高分子（ｃｙｃｌｏ  ｏｌｅｆｉｎ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ、ＣＯＰ）などのプラスチック基材、ＳＴＳ基板、アルミニウム基板、銅基板などの金属基材を使用することができる。
【００２４】
前記ベース基材の厚さは、格別の制限はないが、ロールツーロール（ｒｏｌｌ  ｔｏ  ｒｏｌｌ）基盤の連続工程の製造特性を考慮するとき、４０〜４００μｍであることが好ましい。
【００２５】
前記離型剤は、後続の第４ステップで離型基材上に形成された導電性パターンと離型基材との分離が可能なように離型基材に離型性、すなわち、低い表面エネルギーを有する界面を与える。離型剤として高分子物質及び単分子物質を共に使用可能であり、好ましくは、高分子物質であるポリジメチルシロキサン誘導体（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ、ＰＤＭＳ）などのようなシリコン系化合物、ノーマル−アルキル系（ｎ−ａｌｋｙｌ  ｇｒｏｕｐ（ｓａｔｕｒａｔｅｄ  ａｌｋｙｌ  ｇｒｏｕｐ））、フッ素置換エーテル高分子（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｅｔｈｅｒ、ＰＦＰＥ）、テフロン（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＴＦＥ）などのフッ素系化合物などを使用することができる。このような高分子物質の離型剤を使用する場合、離型剤自体がベース基材の役割を同時にすることができる。このとき、ベース基材の役割を同時にするための離型剤の厚さは、前記ベース基材の厚さとは関係ない。
【００２６】
高分子物質の離型剤の他にも、単分子構造の表面処理用シラン系フッ素化合物、例えば、パーフルオロアルキルシラン（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌ  ｓｉｌａｎｅ）、部分フルオロアルキルシラン（ｐａｒｔｉａｌｌｙｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌ  ｓｉｌａｎｅ）、シラン系炭化水素化合物（ａｌｋｙｌまたはａｌｋｏｘｙ  ｓｉｌａｎｅ）などを用いて基板表面の表面エネルギーを下げて離型性を与えることができる。これは、基材表面上に自然的に存在するか、人為的に導入された水酸化基（−ＯＨ、ｈｙｄｒｏｘｙｌ  ｇｒｏｕｐ）とシラン基（Ｒ−Ｓｉ−Ｘ3、Ｒ＝フッ素化合物、アルキル基、Ｘ＝１つ以上のアルキル基、アルコキシ基、及びハロゲン化物のうちの１つに置換された化合物）が反応して基材表面をフッ素化及び炭化水素化して基板表面の表面エネルギーを下げて離型性を与えるためである。
【００２７】
工程の側面で高分子離型剤は、コーティング、硬化、または乾燥工程が要求され、単分子離型剤は、優れた離型性を与えるために、基材に水酸化基がない場合には、人為的に基材表面に酸化物膜のコーティングまたは紫外線オゾン、酸素プラズマ工程による水酸化基の導入が要求され、コーティング及び乾燥工程が必要である。
【００２８】
離型剤は、前記記載された物質の種類に限定されず、工程の性格及び離型性格（或いは、剥離強度）によって適切な材料の使用が決定され得る。
【００２９】
前記ベース基材に離型剤をコーティングする方法として、高分子離型剤や表面処理用シラン系化合物の種類に関係なく、スピンコート、バーコート、ロールコート、グラビアコートなどのコーティング法を利用することができ、離型剤の乾燥及び硬化のためには、５０〜１５０℃の温度で熱風乾燥することが好ましく、風量によって異なるが、乾燥時間は、１分ないし８時間であることが好ましい。
【００３０】
前記離型剤を前記ベース基材にコーティングするとき、導電性パターン層との剥離強度に鑑みてコーティング厚さを調節する。
【００３１】
離型層の厚さがあまり薄かった場合、離型基材とターゲットプラスチック基板との間の均一な接触が難しくて、全領域での完壁なパターン転写が起こらず、局所領域でパターンの転写が起こらない部分が形成され得る。逆に、離型基材の離型層の厚さがあまり厚かった場合、印加される圧力と温度条件によって異なるが、転写後、導電層パターンが埋め込まれたプラスチックフィルムの厚さ偏差が発生するか、導電性パターンがプラスチック基材の上部に均一に埋め込まれずに転写されるパターンがフィルム全体の一部領域で部分的に埋め込まれるか、完全挿入されるなど、パターンの埋込程度が領域によって異なるようになる不均一な平滑度を表すことができる。
【００３２】
高分子離型剤を使用する場合、好ましくは、０．０１〜１０ｍｍ厚さのフィルムを形成するようにコーティングされることが好ましい。厚さが前記範囲を外れる場合は、転写されたパターンの均一度の低下が発生し得る。
【００３３】
ターゲット基板の溶融転写工程で一定厚さの離型層は、導電性パターン層を含む離型基材とターゲットプラスチック基板との間の均一な接触を手伝う役割をするが、これに、離型層として弾性係数（Ｙｏｕｎｇ’ｓ  ｍｏｄｕｌｕｓ）が低いポリジメチルシロキサンやフッ素置換ポリエーテル高分子層の使用が有利でありうる。
【００３４】
本発明の好ましい具体例では、ポリジメチルシロキサン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）をスピンコートを利用してＰＥＴ基板上にコーティングした。
【００３５】
前記ステップ２）では、上記のように離型性が確保された離型基材上に導電性パターン層を形成する。
【００３６】
前記導電性パターン層は、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタニウム（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）などの金属またはこれらの合金を含むことができ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、インジウムジンクオキシド（ＩＺＯ）、アルミニウムジンクオキシド（ＡＺＯ）、インジウムジンクチンオキシド（ＩＺＴＯ）、アルミニウムジンクオキシド−銀−アルミニウムジンクオキシド（ＡＺＯ−Ａｇ−ＡＺＯ）、インジウムジンクオキシド−銀−インジウムジンクオキシド（ＩＺＯ−Ａｇ−ＩＺＯ）、インジウムチンオキシド−銀−インジウムチンオキシド（ＩＴＯ−Ａｇ−ＩＴＯ）、インジウムジンクチンオキシド−銀−インジウムジンクチンオキシド（ＩＺＴＯ−Ａｇ−ＩＺＴＯ）などの酸化物及び金属を含む混合電極物質を含むことができる。
【００３７】
前記導電性パターン層の形成方法としては、フォトリソグラフィ、インクジェット、グラビア、インプリンティング、オフセットなどのような印刷方式のプリンティング、電気メッキ、真空蒸着、熱蒸着、スパッタリング、電子ビーム蒸着などの方法を使用することができるが、必ずこれに制限されない。
【００３８】
前記導電性パターン層の線幅は、格別の制限はないが、５０ｎｍ〜２０μｍでありうる。
【００３９】
また、前記導電性パターン層の厚さ（高さ）に対する格別の制限はないが、５ｎｍ〜５μｍでありうる。
【００４０】
前記導電性パターン層の厚さ（高さ）は、パターンの線幅及び応用素子の電気的特性（伝導度及び比抵抗）要求値によって変わることができる。
【００４１】
本発明の柔軟埋込型電極フィルム構造は、線幅が微細化されるにつれて、その効用性の高い電極構造であるから、パターンの縦横比（ａｓｐｅｃｔ  ｒａｔｉｏ）、すなわち、パターンの線幅に対する高さの割合によって製造工程に対する難易度が決定される。しかし、パターンの縦横比が製造工程の難易度に及ぼす影響は、パターンの構造によって緩和されることができる。
【００４２】
パターンの構造は、相互連結された網の形状や、或いは互いに分離及び独立した単一線、またはこのような線からなる配線に大きく区分することができる。本発明では、パターンの構造が相互連結された網の形状であることが好ましい。
【００４３】
相互連結された網形状の導電性配線の場合、転写されるパターンの縦横比が２以上に若干高くても、導電性パターン層が互いに連結されており、溶融転写工程の際に、ターゲット基材と金属及び金属酸化物並びに離型剤を含む基材間の均一な接触とターゲット基材の表面溶融及び各層間の熱膨張係数の差による熱的ストレスを考慮した工程の最適化過程を介して最終的に転写及び埋込されたパターンの歪み現象を最小化することができる。
【００４４】
しかし、パターンの構造が互いに分離及び独立した単一線またはこのような線からなる配線は、縦横比が２以上であれば、溶融転写工程の際に、離型層上部の導電性パターンがターゲット基材に傾いた角度で埋込がなされ得る。
【００４５】
特に、既存のナノインプリント工程のような平板型の基材間の平行接触及び加圧、加熱工程とは異なり、本発明のように、ロールインプリント基盤の連続工程を利用した熱融着転写工程では、パターン縦横比によって導電性配線のパターン埋込の際に、パターンが一定の傾きを有して斜めに埋め込まれることができるが、本発明は、前記相互連結された網の形状の導電性パターンを形成することにより、このような現象を最小化することができる。
【００４６】
離型基材上に導電性パターン層を形成するにおいて、後続の第３ステップの離型基材と転写基材の剥離ないし除去のために、離型基材と導電性パターン層との間の剥離強度は、導電層パターンの構造及び厚さ、転写工程の温度及び圧力、ターゲット基材の物性など、様々な変数に左右され得る。
【００４７】
これを説明すれば、まず、離型基材と導電性パターン層との間の剥離強度は、製造工程上で極めて重要な変数であるが、離型基材の上部に導電性パターンを形成する方法によって重要度が変わることができる。
【００４８】
本発明では、導電性パターンの方法に制限をおかないが、離型基材の上部に導電性ペーストや有機金属誘導体及びナノ粒子分散インキなどを用いる導電性パターンの直接印刷工程を適用する場合には、剥離強度が製造工程に及ぼす影響はあまり大きくない。
【００４９】
しかし、離型基材の上部に蒸着によって金属薄膜にレジストパターンを形成させ、エッチング工程によって導電性パターンを製作する場合、ドライエッチング工程による方法は、剥離強度が低くても工程上に大きな影響がないが、ウェットエッチングは、エッチング工程中、パターンの剥離を招くことができるので、一定強度以上の剥離強度が要求される。実際に、ドライエッチングは、真空装備などの高価の装備を必要とするので、製造工程の経済性を考慮するとき、ウェットエッチングの効用性がより高い。したがって、ウェットエッチング工程では、パターンの剥離が起こらない程度の離型層と導電性パターンとの間の最小限の接着強度が要求される。
【００５０】
一方、離型剤としてＰＤＭＳを使用する場合、何らの処理もしなかったとき、約３２０Ｎ／ｍの剥離強度を表すが、追加的に、ステアリン酸（ｓｔｅａｒｉｃ  ａｃｉｄ）のようなＰＤＭＳ硬化反応に参加しない物質を１重量％以内に添加すれば、約６０％（２００Ｎ／ｍ）程度の低い剥離強度を得ることができる。これは、ステアリン酸の存在のため、ＰＤＭＳフィルム表面の未反応ＰＤＭＳ残余物濃度が高まるためであると解析されている。
【００５１】
この他にも、ＰＤＭＳ離型層の硬化時間を調節して、ＰＤＭＳ離型層界面の表面特性を変化させて剥離強度を調節することができる。
【００５２】
一方、ＰＤＭＳ離型層の剥離強度の増大のために、ＰＤＭＳ表面に紫外線オゾン処理や常圧酸素プラズマの処理によって最大２００％以上の剥離強度を増加させることができる。
【００５３】
本発明の好ましい具体例では、３００〜５００Ｎ／ｍの剥離強度を有するとき、好ましい転写工程が形成されることを観察し、３００Ｎ／ｍ未満では、ウェットエッチング工程の際に、パターンの剥離が一部発生し、５００Ｎ／ｍ超過時には、転写工程後、パターンの一部が転写されないという問題点があった。
【００５４】
本発明の一実施例は、ロールツーロール（ｒｏｌｌ  ｔｏ  ｒｏｌｌ）工程を利用した導電性パターンの転写において、導電性パターンが含まれた離型層上部にパターンの汚染及び保護のために保護フィルムをさらに貼り合わせることができるが、このとき、保護フィルムの剥離強度は、導電性パターンと離型基材との間の剥離強度より低いほど有利でありうる。
【００５５】
本発明において、剥離強度テストは、ＰＤＭＳ離型フィルム（６０μｍ）とＡｌホイール（４０μｍ）とを貼り合わせ及び硬化した試片の積層フィルムを１８０゜に剥離してフィルムの単位幅当たりの力を測定することにより行った。このとき、Ｌｌｏｙｄ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  １０００  ｔｅｎｓｏｒｍｅｔｅｒを測定装備として使用し、５００Ｎのロードセルを用いて５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で離型させながら測定した。実際使用されるＰＤＭＳ離型フィルム及びＡｌ薄膜の厚さと測定される試片の厚さとは、僅かの差がありうるが、ＰＤＭＳとＡｌ物質との間の界面で剥離強度の定量化のために、実験の便宜上、前記のような規格で剥離強度を測定した。より具体的に、試片は、幅３０ｍｍ、最小１００ｍｍ長で製作してテストを進め、初期２５ｍｍの剥離は除き、７５ｍｍ剥離試験で測定された剥離強度を測定した。
【００５６】
前記ステップ３）は、前記離型基材と転写基材を熱及び圧力融着して貼り合わせることにより、離型基材上に形成された導電性パターン層を転写基材の表面に転写させるステップである。
【００５７】
前記ステップ３）で使用する転写基材は、プラスチック基材であることが好ましい。
【００５８】
前記プラスチック基材は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、アモルファスポリエチレンテレフタレート（ＡＰＥＴ）、ポリプロピレンテレフタレート（ＰＰＴ）、ポリエチレンテレフタレートグリセロール（ＰＥＴＧ）、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴＧ）、変性トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ジシクロペンタジエンポリマー（ＤＣＰＤ）、シクロペンタジエンポリマー（ＣＰＤ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、シリコン樹脂、フッ素樹脂、変性エポキシ樹脂などの１種以上を含むことができる。
【００５９】
前記転写基材は、転写後、離型基材から分離されてから、熱硬化、紫外線硬化、マイクロウェーブ（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）硬化、赤外線（ＩＲ）硬化など、使用される高分子の特性に合う硬化方法で硬化される。
【００６０】
本発明の一具体例において、転写基材が熱可塑性樹脂を含む場合、ＵＶを照射して転写基材の硬化度を高めるようにした。
【００６１】
前記ステップ３）では、導電性パターン層が形成された離型基材と転写基材との貼り合わせのために、熱及び圧力融着を進む。
【００６２】
より詳細に、ステップ３）では、熱及び圧力融着により離型基材と転写基材とは貼り合わせられ、転写基材表面の数マイクロ厚さの転写基材が溶融されて、離型基材上部の導電性パターン内の空いた空間を転写基材の溶融物が満たすことにより、導電性パターン層を転写基材の表面に挿入または埋込させるようになる。
【００６３】
前記熱及び圧力融着の条件は、プラスチック基材の種類によって異なるが、８０〜３００℃、１〜１００ｍｍ／ｓであることが好ましい。
【００６４】
前記条件は、好ましい具体例に限定して明示された条件であるが、プラスチック基材の熱的特性及び熱伝逹特性に基づいて次のように説明され得る。すなわち、一般的に熱可塑性高分子の場合、高分子のＴｇ（ガラス転移温度）より約１００℃〜２００℃程度高い温度で高分子の加工がなされるが、高分子フィルムの種類と厚さ、界面エネルギーによって異なるが、高分子表面の溶融温度は高分子バルクの溶融特性に比べて若干低くて、一般的な高分子加工温度より低い温度で表面の溶融転写が可能でありうる。そして、高分子透明基材の場合、２００℃以上では、製造工程などで伴われる延伸工程や可塑剤の添加のため、高分子フィルムの物性低下を招くことができるので、溶融転写の際、前記条件が好ましい。
【００６５】
本発明の他の具体例では、若干低い温度でターゲット基材を予熱する工程を追加して、転写速度を増加させて工程の効率性を高め、転写温度を下げてフィルム物性の変化を最小化させることもできる。
【００６６】
前記熱及び圧力融着方法には格別の制限はないが、本発明の好ましい具体例では、円筒形ＲＯＬＬによる熱融着を進めた。その結果、前記離型基材上に形成された導電性パターンは、転写基材との熱及び圧力融着によって転写基材の表面に挿入または埋込される形態で転写される。
【００６７】
前記ステップ４）は、前記導電性パターン層が挿入または埋込された転写基材から離型基材を剥離または除去して分離させるステップである。
【００６８】
このために、離型基材と導電性パターンとの間の剥離強度は、離型剤の成分及び含量、導電性パターンの成分及び含量を調節することにより適宜制御される。
【００６９】
したがって、離型基材の分離方法には格別の制限がなく、全ての物理的方法を利用することができる。
【００７０】
本発明の一具体例では、平板型構造の熱融着（ｔｈｅｒｍａｌ  ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）後の剥離の場合、ジョイント部分に窒素ガン（ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ｇｕｎ）を用いて風をそっと吹き込むと、離型材とターゲット基板との間の低い表面エネルギーにより容易に剥離が起こり、一般的なロールツーロール工程による連続工程では、離型基材と導電性パターンが埋め込まれた基材のロールパスを各々分離させて離型を物理的に進むことができる。
【００７１】
本発明の他の具体例では、離型基材と導電性パターン層とが完全に分離されるように、第２ステップ前に離型基材上に追加的に犠牲層を形成することもできる。
【００７２】
前記犠牲層としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、カルボキシルメチルセルロースなどの水または水溶性アルコール溶媒に可溶性の高分子、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、または感光性高分子（フォトレジスト、ＰＲ）のように、アセトン、エチルアセテート、メタノール、エタノール、クロロホルム、ジクロロメタン、ヘキサン、ベンゼン、ジエチルエーテルなどの有機溶媒に可溶性を表し、有機溶媒を用いて容易に除去可能な高分子を用いることができる。さらに、前記犠牲層としては、ポリカプロラクトン、ポリラクチック酸のような光分解性高分子を用いることができる。
【００７３】
離型基材上に犠牲層を形成する場合、前記第４ステップは、犠牲層のみを水または有機溶媒に溶解させるか、光分解させて除去するステップを含むことができる。
【００７４】
犠牲層を除去する途中、柔軟基板が損傷され得る可能性を最小化するために、前記有機溶媒としては、メタノールまたはエタノールのような低級アルコールを使用することが好ましいが、これに制限されるものではない。
【００７５】
本発明の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法は、転写基材が熱可塑性樹脂を含む場合、前記ステップ４）の離型基材の分離後に転写基材の硬化度を高めるために、硬化誘導剤を基材内に含めた場合、紫外線を照射するか、追加的に熱処理して埋め込まれた導電性フィルムを硬化する工程ステップを追加することができる。
【００７６】
本発明の柔軟埋込型電極フィルムの製造方法は、上記のように熱及び圧力による融着による転写工程を利用するので、パターン刻印、導電性物質の刻印部（溝部）選択的充填、導電性膜形成などの種々の工程を要求する従来技術に比べて、離型性が調節及び確保された基材に導電性パターンを製作し、ターゲット基材に物理的熱融着を介してパターンの挿入及び埋込を誘導する形態で、工程が単純であって、大面積のプラスチック電極フィルムを非常に効果的に製造することができる。
【００７７】
既存の工程の場合、パターンの刻印部に導電性物質の選択的な充填による埋込型電極フィルムの製造においてパターンの溝部にのみ完全に選択的に充填することは工程上、相当難しい。また、パターンの溝部に導電性物質の選択的充填によりパターンの突出部段差を同一に合わせることは、導電性膜を形成させるのにおいて金属膜の真空蒸着、導電性粒子を用いた溶液工程によっても実現するのが非常に難しい。
【００７８】
比較例１によって銀（Ａｇ）ナノ粒子の溶液（平均粒径〜５０ｎｍ以下、（株）ＡＮＰ）工程を利用して、パターンの溝部に選択的な充填により製作した埋込電極の場合、パターンの低い縦横比０．１にも導電性溶液の均一な充填が難しいのみならず（図６参照）、乾燥後に溶媒の揮発による体積収縮で突出部と充填された導電性膜の段差の発生が不回避であった（図７参照）。このような段差は、伝導度増大のために焼結過程を経る場合、さらに大きく発生し得る。また、図８に示すように、所望しなかった領域、すなわち、パターンの突出部に一定部分の導電性物質またはフィルムの残渣物が残っている場合、ディスプレイの透明電極またはタッチセンサの適用において視感を落とすか、透過度の損失を発生させるなど、製品の特性を低下する不良の原因となることができる（図８参照）。また、真空蒸着を介しての方法でも、蒸着の際、選択的充填は技術的に難しく、全体的に蒸着されたフィルムを研磨工程によって突出部の導電層を磨き出す形態で進むことができるが、この方法も残渣物残留などによる製品不良及び突出部と導電層領域との段差を同一に合わせるのには技術的困難が大きい。
【００７９】
パターンの突出部と導電層が形成された溝部との段差は、導電性パターン基盤の補助電極及び透明電極を上部、下部電極として使用する大部分の素子（ｄｅｖｉｃｅ）に種々の問題点を誘発することができる。このような問題点は、製品の製造工程及び構造と作動原理などによって様々に発生し得るが、簡略に例を挙げて説明すれば、電流駆動素子では、素子の垂直方向への短絡（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｓｈｏｒｔ）による駆動不良を挙げることができ、電圧駆動及びキャパシタンス（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）の変化を介してのセンサ製品の場合、上下部電極間に誘電体を挿入する過程で段差による空気層の形成により、導電層の溝部にエアーバブル（ａｉｒ  ｂｕｂｂｌｅ）が発生し得る。これは、導電性フィルムの位置によるキャパシタンス値の補正が不可であり、ディスプレイの応用に視認性を落とす不良の主な原因となり得る。
【００８０】
本発明は、前記製造方法によって製造されて、導電性パターンが柔軟プラスチック基材内部に埋め込まれたことを特徴とする柔軟埋込型電極フィルムを提供する。
【００８１】
より具体的に、本発明は、基材フィルムと、前記基材フィルムの一面に形成された刻印部または溝部と、前記刻印部または溝部を埋め込む導電性パターンとを備える電極フィルムであって、前記導電性パターンは、相互連結された網の形状を有し、本発明の製造方法によって製造されることを特徴とする柔軟埋込型電極フィルムを提供する。
【００８２】
本発明において「埋込型」電極フィルムは、基材フィルムの一面に形成された刻印部または陰刻パターンされた溝部を導電性パターン物質が満たした構造を有する電極フィルムを意味する。
【００８３】
前記基材フィルムは、プラスチック基材であることが好ましく、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、アモルファスポリエチレンテレフタレート（ＡＰＥＴ）、ポリプロピレンテレフタレート（ＰＰＴ）、ポリエチレンテレフタレートグリセロール（ＰＥＴＧ）、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴＧ）、変性トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ジシクロペンタジエンポリマー（ＤＣＰＤ）、シクロペンタジエンポリマー（ＣＰＤ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、シリコン樹脂、フッ素樹脂、変性エポキシ樹脂などの１種以上を含むことができる。
【００８４】
前記導電性パターンは、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタニウム（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）などの金属またはこれらの合金を含むことができ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、インジウムジンクオキシド（ＩＺＯ）、アルミニウムジンクオキシド（ＡＺＯ）、インジウムジンクチンオキシド（ＩＺＴＯ）、アルミニウムジンクオキシド−銀−アルミニウムジンクオキシド（ＡＺＯ−Ａｇ−ＡＺＯ）、インジウムジンクオキシド−銀−インジウムジンクオキシド（ＩＺＯ−Ａｇ−ＩＺＯ）、インジウムチンオキシド−銀−インジウムチンオキシド（ＩＴＯ−Ａｇ−ＩＴＯ）、インジウムジンクチンオキシド−銀−インジウムジンクチンオキシド（ＩＺＴＯ−Ａｇ−ＩＺＴＯ）などの酸化物及び金属を含む混合電極物質を含むことができる。
【００８５】
前記導電性パターンの線幅は、格別の制限はないが、５０ｎｍ〜２０μｍでありうる。
【００８６】
また、前記導電性パターンの厚さ（高さ）に対する格別の制限はないが、５ｎｍ〜５μｍでありうる。
【００８７】
上記のように、線幅の狭い導電性パターンの場合、抵抗値の上昇、電力効率の減少、発熱などの問題が発生するが、従来にこれを解決するために、導電性パターンの厚さを高める場合、パターンが崩れるという問題点が発生した。
【００８８】
本発明の柔軟埋込型電極フィルムは、プラスチック基材フィルムの一面に形成された溝部に導電性微細パターンが埋め込まれる構造を有することにより、微細パターンの縦横比を増加させることによりパターンが崩れたり短絡する問題を発生させないので、耐久性に非常に優れている。
【００８９】
したがって、本発明の柔軟埋込型電極フィルムは、縦横比の高い微細パターンを形成する場合に極めて有利な構造である。
【００９０】
また、本発明により製造した柔軟埋込型電極フィルムは、プラスチックフィルムに導電性微細パターンが陥没または埋込される構造であるから密着力に優れ、電極回路の短絡がないだけでなく、フィルム表面の汚染を最小化することにより、透過率が高く、優れた抵抗値を有することができ、タッチパネル及びフレキシブルディスプレイ電極基板、ディスプレイ透明基板の補助電極、太陽電池用負極板、ＦＰＣＢなどの用途で有利に使用することができる。
【００９１】
以下、下記の実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、これらの実施例は、本発明を例示するためのものであり、これにより本発明の範囲が限定されるものではない。
【００９２】
＜実施例１＞
１８０μｍ厚さのＰＥＴ基材に５ｍｍ厚さのポリジメチルシロキサン（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ、ＰＤＭＳ）（ＳＹＬＧＡＲＤ１８４、ダウコーニング社）溶液（混合比１：９）をコーティングし、７０℃で６時間硬化させて離型基材を用意した。前記離型基材の離型面上部に電子ビーム蒸着器を利用して１５０ｎｍ厚さのＡｌ薄膜を蒸着した。（Ｂａｓｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ：８×１０-7ｔｏｒｒ、ｗｏｒｋｉｎｇ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ：５×１０-5ｔｏｒｒ、０．１Å／ｓ）
ＡＺ１５１８感光材を用いてコーティング、乾燥、マスク露光、及び現像工程してＡｌ蒸着薄膜上部にパターンを形成した。
【００９３】
前記形成されたレジストパターンに基づいてウェットエッチング（リン酸系アルミニウムエッチング溶液）またはドライエッチング（ＩＣＰ−ＲＩＥ）によってＡｌ電極のパターンを形成した。光学顕微鏡で観察した結果、図２のように、Ａｌ電極パターンが形成されたことを確認した。
【００９４】
前記Ａｌ電極パターン上に２５０μｍＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｖｉｎｙｌ  Ａｃｅｔａｔｅ）フィルム（Ｐｏｕｃｈ  ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ  ｆｉｌｍ、ＧＭＰ  Ｌｔｄ．）を位置させた後、貼り合わせ温度１３０℃、貼り合わせ速度２ｍｍ／ｓの条件で熱融着（ｔｈｅｒｍａｌ  ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）した。
【００９５】
次いで、離型基材を剥離または除去して導電性パターンが挿入または埋込された柔軟導電性埋込型電極フィルムを製作した。前記電極フィルムを光学顕微鏡及び電子顕微鏡で観察した後、その結果を図３及び図４に示した。
【００９６】
＜実施例２＞
１８０μｍ厚さのＰＥＴ基材に１〜５重量％で希釈されたフッ素化シラン（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｓｉｌａｎｅ）（ＯＰＴＯＯＬTM、Ｄａｉｋｉｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ＬＴＤ．）溶液をスピンコートを介して塗布し、１２０℃で３０分間乾燥させて離型基材を用意したことを除いては、実施例１と同様に、柔軟導電性埋込型電極フィルムを製作した。
【００９７】
＜比較例１＞
フォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程とを利用して、各々線幅１．５μｍ、高さ１μｍ、グリッド間隔４０μｍメッシュパターン（図６）と線幅５μｍ、高さ０．５μｍ、グリッド間隔３００μｍを有するメッシュパターン（図７）を有する石英基材のパターンマスターモールドを各々製作した。石英パターン基材に１〜５重量％で希釈されたフッ素化シラン（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｓｉｌａｎｅ）（ＯＰＴＯＯＬTM、Ｄａｉｋｉｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ＬＴＤ．）溶液をスピンコートを介して塗布し、１２０℃で３０分間乾燥させて離型処理を進み、紫外線硬化用ＰＵＡ（ｐｏｌｙ  ｕｒｅｔｈａｎｅ  ａｃｒｙｌａｔｅ）（ＳＲＭ０４、（株）ミヌタテック）をパターン面にスピンコート方法により（５００ｒｐｍ、３０秒）塗布した後、１８０μｍ厚さのＰＥＴ基材を貼り合わせて紫外線照射（１００Ｗｃｍ-2、１２０秒）によって硬化及び離型を介してパターンを複製した。パターン面に銀（Ａｇ）ナノ粒子溶液（平均粒径〜５０ｎｍ以下、（株）ＡＮＰ）をディスペンシングし、テフロンバーを用いてナノ粒子溶液をスキージングする形態でパターンの突出部領域に銀ナノ粒子の残渣を最小化し、パターンの溝部に選択的な充填を誘導し、１２０℃で１０分間乾燥して埋込電極を製作した。
【図１】
2016502227.tif 000003
【図２】
2016502227.tif 000004
【図３】
2016502227.tif 000005
【図４】
2016502227.tif 000006
【図５】
2016502227.tif 000007
【図６】
2016502227.tif 000008
【図７】
2016502227.tif 000009
【図８】
2016502227.tif 000010
【国際調査報告】
2016502227.tif 000011
2016502227.tif 000012
2016502227.tif 000013
2016502227.tif 000014