KR101589546B1 - Transparent conductive film having improved visual clarity and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전도막의 직접 에칭 없이 간단한 노광 및 세척 공정을 이용하여 전도막의 국부적 영역에서 전기전도도 차이를 형성하여 특정 패턴 형태로 전기가 흐를 수 있는 배선 패턴이 형성되고, 이의 시인성 또한 개선된 투명 전도막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transparent conductive film which is formed by using a simple exposure and cleaning process without direct etching of a conductive film to form a wiring pattern capable of electric conduction in a specific pattern form by forming a difference in electric conductivity in a local region of the conductive film, And a method for producing the same.
Description
본 발명은 시인성이 개선된 투명 전도막 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도막의 직접 에칭 없이 간단한 노광 및 세척 공정을 이용하여 전도막의 국부적 영역에서 전기전도도 차이를 형성하여 특정 패턴 형태로 전기가 흐를 수 있는 배선 패턴이 형성되고, 이의 시인성 또한 개선된 투명 전도막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a transparent conductive film having improved visibility and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of manufacturing a transparent conductive film having improved visibility by using a simple exposure and cleaning process without direct etching of the conductive film, To a transparent conductive film in which a wiring pattern capable of flowing electricity is formed and its visibility is improved, and a method for manufacturing the transparent conductive film.
금속나노와이어를 포함한 전도성 박막은 와이어, 튜브, 리본 형태의 전도성 금속 나노구조체가 서로 접촉되어 전도막이 형성된 것이다. 금속나노와이어 전도성 박막은 습식 공정으로 다양한 기판에 코팅되어 형성될 수 있어 터치패널, 면발열체, 광학필름, 디스플레이 등에서 투명전극 및 회로 전극으로 사용될 수 있다.Conductive thin films including metal nanowires are formed by conducting metal nanostructures in the form of wires, tubes, and ribbons in contact with each other to form a conductive film. The metal nanowire conductive thin film can be formed by coating on various substrates by a wet process and can be used as a transparent electrode and a circuit electrode in a touch panel, a surface heating element, an optical film, a display, and the like.
금속나노와이어를 포함한 전도성 박막은 전도성 필러에 해당하는 금속나노와이어, 금속나노리본, 금속나노입자 등이 포함되어 있고, 이러한 입자를 분산시키기 위한 분산제, 기판에 고정하여 전도막을 형성하기 위한 바인더, 기판에 대한 젖음성을 형성하기 위한 첨가제, 용액의 분산안정성을 확보하기 위한 첨가제 등으로 구성된다. The conductive thin film including the metal nanowire includes metal nanowires corresponding to conductive fillers, metal nanoribbons, metal nanoparticles, etc., and includes a dispersant for dispersing the particles, a binder for forming a conductive film by being fixed to the substrate, , Additives for securing dispersion stability of the solution, and the like.
금속나노와이어로 구성된 전도막을 투명전극 또는 회로 전극 등으로 사용하기 위해서는 전도막의 국부적 영역에서 전기적 연결성, 비연결성을 조절하여 특정 패턴 형태로 전기가 흐르게 하는 것이 필요하다. In order to use a conductive film composed of metal nanowires 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 film to conduct electricity in a specific pattern form.
기존 종래 기술로서 상술한 전도막 패턴을 형성하는 방법으로는 우선 금속나노와이어를 포함한 코팅액을 코팅하여 전도성 박막을 형성하고, 그리고 포토레지스트를 도포하여 포토리소그래피 공정을 통해 패턴을 형성하거나, 레이저 에칭 공정을 이용하여 패턴을 형성하는 방법이 있다. 포토리소그래피 공정은 전도막 위에 포토레지스트를 도포하고, 자외선을 노광하고 현상함으로써 포토레지스트 패턴을 전도막 위에 형성한 후, 습식 또는 건식 방법으로 전도막을 특정 패턴 모양으로 식각함으로서 전도막의 패턴을 형성하는 것이다. 또는 레이저 에칭 방법은 전도막을 레이저를 이용하여 특정 패턴 모양으로 식각함으로서 전도막의 패턴을 형성하는 것이다. As a conventional method of forming a conductive film pattern as the conventional art, a conductive thin film is formed by coating a coating liquid containing metal nanowires, and then a photoresist is applied to form a pattern through a photolithography process or a laser etching process To form a pattern. In the photolithography process, a photoresist is coated on a conductive film, a photoresist pattern is formed on the conductive film by exposing and developing ultraviolet rays, and then a conductive film is patterned by etching the conductive film in a specific pattern by a wet or dry method . Or a laser etching method forms a pattern of a conductive film by etching a conductive film in a specific pattern using a laser.
도 1에 나타난 바와 같이, 포토레지스트 패턴 형성 후 에칭 용액을 이용하거나 또는 플라즈마 처리 등 건식 식각 방법을 이용하여 전도막을 직접 식각함으로써 비전도성의 절연 영역을 형성하고, 최종적으로 포토레지스트를 제거함으로서 전도막의 패턴을 형성한다. 이러한 방법은 전도막 형성, 포토레지스트 코팅, 포토레지스트 패턴 형성, 전도막 식각, 포토레지스트 제거 등 일련의 공정이 필요하며 최종적으로 식각된 영역과, 식각되지 않은 영역으로 구성된 전도막 패턴이 형성된다. 이렇게 형성된 전도막은 식각된 영역과 식각되지 않은 영역에서 금속나노와이어의 분포 차이로 인해 빛 반사도, 빛 투과도, 헤이즈 차이를 형성하여 전도막 패턴이 시인되는 문제점을 야기할 수 있다. 또한 포토리소그래피 공정의 경우 전도막 패턴을 형성하기 위해 별도의 공정을 진행해야 한다는 점에서 공정 비용이 추가적으로 소요되고 불량이 다수 발생할 수 있는 단점이 있다.1, after forming a photoresist pattern, a conductive layer is directly etched by using an etching solution or a dry etching method such as a plasma treatment to form a nonconductive insulating region, and finally, by removing the photoresist, Thereby forming a pattern. This method requires a series of processes such as a conductive film formation, a photoresist coating, a photoresist pattern formation, a conductive film etching, a photoresist removal, and finally, a conductive film pattern composed of an etched region and an unetched region is formed. The conductive film thus formed may cause a problem that the conductive film pattern is visually recognized because of the difference in the distribution of the metal nanowires between the etched region and the non-etched region to form light reflectance, light transmittance, and haze difference. In addition, in the case of the photolithography process, a separate process is required to form a conductive film pattern, so that the process cost is additionally required and a large number of defects may occur.
또한, 전기 흐름의 패턴을 형성하는 방법으로는 전도막을 직접 에칭하여 전도막 패턴을 형성하는 방법이 있다. 이러한 대표적인 기존 종래 기술로서 미국등록특허 제8,018,568호는 은나노와이어 투명전도막 패턴 형성에 대한 기술을 개시하고 있다. 상기 특허에서는 기판 위에 코팅된 은나노와이어 전도막이 에칭된 영역과 비에칭된 영역을 가져 전도막 국부 영역에서 전도도 차이를 형성하거나, 또는 전도막의 국부 영역에 산화되거나 황화물이 형성된 은나노와이어가 적용되어 전기전도도 차이를 형성하거나, 또는 전도막 국부 영역에 존재하는 은나노와이어를 산화물 또는 황화물로 전환시킴으로써 전기전도도가 서로 다른 영역을 형성하거나, 또는 국부 영역의 은나노와이어를 물리적으로 손상시켜 전기전도도 차이를 형성하는 방법을 이용했다.As a method of forming a pattern of electric current, there is a method of forming a conductive film pattern by directly etching a conductive film. U.S. Patent No. 8,018,568 discloses a technique for forming a silver nano wire transparent conductive film pattern. In this patent, a silver nano wire conductive film coated on a substrate has a etched region and a non-etched region to form a conductivity difference in the localized region of the conductive film, or silver nano wires formed by oxidation or sulfide formation in the local region of the conductive film are applied, A method of forming a difference or forming a region having a different electrical conductivity by converting a silver wire existing in a conductive film local region into an oxide or a sulfide or physically damaging a silver wire in a local region to form an electrical conductivity difference .
또한 미국등록특허 제8,049,333호에서는 전도막 국부 영역에서의 은나노와이어 분포 밀도 차이에 의해 패턴이 형성된 은나노와이어 전도막에 대한 기술을 다루고 있다. U.S. Patent No. 8,049,333 also describes a technique for a silver nanowire conducting film patterned by the difference in silver nanowire distribution density in the region of the conducting film.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 패턴 형성 과정에서 에칭 공정을 이용하지 않고 노광 및 세척의 공정으로 무에칭 방식으로 전도막의 전기 흐름의 패턴을 형성하는 경우, 절연 부위의 약간의 단차가 형성되기 때문에 패턴 외부 압력에 의해 단차 부분에 압력이 집중되면서 절연영역에 절연성이 훼손되거나, 세척 과정에서 고분자 조성물이 모두 제거되지 않고 일부 박막 표면에 잔존함으로서 빛의 산란을 야기하여 헤이즈가 증가하는 현상이 있을 수 있다. 또한 이러한 현상이 절연 부위 일부에 집중되면 헤이즈 차이로 인해 패턴이 일부 시인 문제를 야기할 수 있다. 또한 전도막의 금속나노와이어가 외부에 직접 노출되어 환경안정성이 취약하며, 환경에 따른 박막의 지나친 부피 변화로 인해 절연 영역에서의 금속나노와이어 간 전도 네트워크 형상 변화로 인해 절연성이 취약할 수 있다.In order to solve the problems of the prior art described above, when a pattern of an electric current flow of a conductive film is formed by a non-etching method in an exposure and a cleaning process without using an etching process in a pattern formation process, Therefore, the pressure is concentrated on the stepped portion due to the external pressure of the pattern, so that the insulating property is damaged in the insulating region, or the polymer composition is not removed in the cleaning process, and some of the thin film remains on the surface of the thin film. have. Also, if such a phenomenon is concentrated in a part of the insulating region, the pattern may cause some visibility problems due to the difference in haze. Also, since the metal nanowires of the conductive film are directly exposed to the outside, the environmental stability is poor, and due to the excessive volume change of the thin film due to the environment, the insulating property may be weak due to the change of the conductive network shape between the metal nanowires in the insulating region.
본 발명자들은 패턴 형성 과정에서 에칭 공정을 이용하지 않고 노광 및 세척의 공정으로 무에칭 방식으로 전도막의 전기 흐름의 패턴을 형성하고 특정 고분자 또는 무기물로 탑코팅층을 형성하는 경우 패턴된 전도막에서 광특성, 시인성, 환경안정성, 절연성이 향상된 투명 전도막을 제조할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
The present inventors have found that when a pattern of electric current flow of a conductive film is formed by a non-etching method in the process of exposure and washing without using an etching process in the pattern formation process, and a top coating layer is formed of a specific polymer or an inorganic material, , Visibility, environmental stability, and insulating properties can be produced. Thus, the present invention has been completed.
본 발명의 목적은 감광성 코팅액 조성물을 이용하여 전도막의 직접 에칭 없이 간단한 노광 및 세척 공정을 이용하여 전도막의 국부적 영역에서 전기전도도 차이를 형성하여 특정 패턴 형태로 전기가 흐를 수 있는 배선 패턴을 형성하고, 이의 시인성이 개선된 투명 전도막 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a method of forming a wiring pattern capable of electrically conducting electricity in a specific pattern form by forming a difference in electrical conductivity in a local region of a conductive film by using a simple exposure and cleaning process without direct etching of the conductive film, A transparent conductive film having improved visibility, and a method of manufacturing the transparent conductive film.
본 발명의 다른 목적은 전도막의 패턴 형성을 위해 특정 영역에서 화학적/물리적으로 에칭되지 않고, 화학적 방법으로 산화되거나 황화물이 형성되지 않고, 물리적으로 전도성 나노 물질이 거의 손상되지 않는 투명 전도막 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a transparent conductive film which is not chemically / physically etched in a specific region for forming a pattern of a conductive film, is not oxidized by a chemical method or formed with a sulfide and physically does not substantially damage the conductive nanomaterial, Method.
본 발명의 또 다른 목적은 노광 및 세척 공정에 의해 형성된 전도막의 광특성, 시인성, 환경안정성, 절연성을 향상시킬 수 있는 투명 전도막의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
It is still another object of the present invention to provide a method for producing a transparent conductive film capable of improving optical characteristics, visibility, environmental stability, and insulation of a conductive film formed by an exposure and cleaning process.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 금속나노와이어, 자외선 감광성 물질 및 용매를 포함하는 코팅액 조성물로 코팅되고 노광 및 세척 처리가 이루어진 노광된 영역과 비노광된 영역이 형성된 코팅 전도막; 및 상기 코팅 전도막 상에 형성된 고분자 또는 무기물로 이루어진 탑코팅층을 포함하는 투명 전도막을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a coated conductive film on a substrate, which is coated with a coating solution composition containing a metal nanowire, an ultraviolet ray sensitive material and a solvent and in which an exposed region and an unexposed region are formed; And a top coating layer composed of a polymer or an inorganic material formed on the coating conductive film.
본 발명에서 투명 전도막의 광특성, 시인성, 환경안정성, 절연성을 향상시키기 위한 탑코팅층은 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 에폭시, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴산, 폴리비닐알콜 및 폴리에틸렌이민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 고분자 또는 이산화규소, 이산화티타늄과 같은 무기물을 탑코팅 방식으로 코팅하여 형성된다.In the present invention, the top coat layer for improving the optical characteristics, visibility, environmental stability, and insulation of the transparent conductive film is selected from the group consisting of polyurethane, polyacrylate, epoxy, polyimide, polyester, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol and polyethyleneimine A polymer selected therefrom, or an inorganic material such as silicon dioxide or titanium dioxide by a top coating method.
상기 코팅액 조성물은 바인터를 더 포함할 수 있다.The coating liquid composition may further comprise a binder.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 탑코팅층은 부식방지제 또는 색좌표 조절 물질을 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the top coating layer may further include a corrosion inhibitor or a color coordinate adjusting material.
상기 부식방지제는 벤조트리아졸(benzotriazole), 톨리트리아졸(tolytriazole), 부틸 벤질 트리아졸(butyl benzyl triazole), 디티오티아디아졸(dithiothiadiazole), 알킬 디티오티아디아졸들 및 알킬티올들(alkyl dithiothiadiazoles and alkylthiols), 2-아미노피리미딘(2-aminopyrimidine), 5, 6-디메틸벤지미다졸(5,6-dimethylbenzimidazole), 2-아미노-5-메르캅토-1(2-amino-5-mercapto-1), 3,4-티아디아졸(3,4-thiadiazole), 2-메르캅토피리미딘(2-mercaptopyrimidine), 2-메르캅토벤족사졸(2-mercaptobenzoxazole), 2-메르캅토벤조티아졸(2-mercaptobenzothiazole) 및 2-메르캅토벤지미다졸(2-mercaptobenzimidazole)로 이루어진 군에서 선택되는 유기화합물이 사용될 수 있다.The corrosion inhibitor may be selected from the group consisting of benzotriazole, tolytriazole, butyl benzyl triazole, dithiothiadiazole, alkyldithiothiadiazoles and alkyl dithiothiadiazoles and alkylthiols, 2-aminopyrimidine, 5,6-dimethylbenzimidazole, 2-amino-5-mercapto- 1, 3, 4-thiadiazole, 2-mercaptopyrimidine, 2-mercaptobenzoxazole, 2-mercaptobenzothiazole, An organic compound selected from the group consisting of 2-mercaptobenzothiazole and 2-mercaptobenzimidazole can be used.
본 발명에서 상기 탑코팅층의 두께는 0.001~1000 ㎛ 인 것이 바람직하다.In the present invention, the thickness of the top coating layer is preferably 0.001 to 1000 탆.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 코팅 전도막 제조용 감광성 코팅액 조성물은 금속나노와이어 0.01~5 중량%, 자외선 감광성 물질 0.1~5 중량% 및 나머지 함량의 용매를 포함한다. 바인더가 첨가될 경우 바인더는 1 중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. In one embodiment of the present invention, the photosensitive coating solution composition for preparing a coating conductive film according to the present invention comprises 0.01 to 5% by weight of metal nanowires, 0.1 to 5% by weight of ultraviolet sensitive material, and the balance of the solvent. When the binder is added, the binder is preferably added in an amount of 1% by weight or less.
또한, 상기 본 발명에 따른 코팅 전도막 제조용 감광성 코팅액 조성물은 폴리비닐피롤리돈, 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 2-히드록시 에틸 셀룰로오스 및 2-히드록시 메틸 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제 0.01~5 중량% 및 탄소나노튜브, 그래핀, 산화그래핀, 탄소나노플레이트, 카본블랙 및 전도성고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 기타 첨가제 0.001~5 중량% 를 더 포함할 수 있다.In addition, the photosensitive coating composition for coating conductive film according to the present invention is selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, hydroxypropylmethylcellulose, carboxymethylcellulose, 2-hydroxyethylcellulose, and 2-hydroxymethylcellulose 0.01 to 5% by weight of an additive, and 0.001 to 5% by weight of other additives selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, carbon nanoplates, carbon black and conductive polymers.
본 발명에 일 실시형태에 있어서, 상기 금속나노와이어로는 은나노와이어, 금나노와이어 및 구리나노와이어를 포함하는 금속나노와이어 또는 금속나노리본을 사용할 수 있으며, 금속나노와이어로 은나노와이어를 사용하는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, metal nanowires or metal nanoribbons including silver nanowires, gold nanowires and copper nanowires may be used as the metal nanowires, and it is preferable to use silver nanowires as metal nanowires Do.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 자외선 감광성 물질로 감광성 작용기를 가진 폴리비닐알콜을 사용할 수 있고, 상기 바인더로 수분산성 폴리우레탄 또는 양이온성 고분자전해질을 사용할 수 있고, 상기 용매로는 물 또는 알코올을 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a polyvinyl alcohol having a photosensitive functional group may be used as the ultraviolet sensitive material, and a water dispersible polyurethane or a cationic polymer electrolyte may be used as the binder. As the solvent, water or an alcohol Can be used.
또한 본 발명은 코팅 전도막 제조용 감광성 코팅액 조성물을 기판에 도포하여 코팅 전도막을 형성하는 단계; 예정된 특정 패턴에 따라 자외선에 노출시켜 노광시키고 세척하여 노광된 영역 및 비노광된 영역을 형성하는 단계; 및 상기 노광된 영역 및 비노광된 영역이 형성된 코팅 전도막에 탑코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 투명 전극 필름의 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for manufacturing a coated conductive film, comprising the steps of: applying a photosensitive coating solution composition for preparing a coated conductive film to a substrate to form a coated conductive film; Exposing to ultraviolet light in accordance with a predetermined specific pattern and exposing and cleaning to form an exposed area and an unexposed area; And forming a top coating layer on the coated conductive film in which the exposed region and the unexposed region are formed.
본 발명에 따라 제조된 투명 전극 필름의 헤이즈는 1.4 이하이다.
The haze of the transparent electrode film produced according to the present invention is 1.4 or less.
본 발명은 금속나노와이어, 자외선 감광성 물질, 바인더 및 용매를 포함한 감광성 코팅액을 이용하여 전도막을 형성하고 노광 및 세척 공정을 통해 전기 흐름의 패턴을 형성함으로서 선행 기술에 비해 전도막의 제조 및 패턴 형성 공정을 크게 단축할 수 있는 투명 전도막 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다. 또한 직접적인 전도막의 에칭 없이 금속나노와이어를 포함한 전도막의 전기적 흐름 특성을 조절할 수 있는 전도막 형성 기술을 제공함으로서 기존 종래 기술에서 큰 문제점으로 지적되었던 전도막의 패턴 시인성 문제를 해결하고 패턴 형성 과정에서의 불량 요인을 줄일 수 있다.The present invention relates to a process for producing a conductive film and a pattern forming process as compared with the prior art by forming a conductive film using a photosensitive coating solution containing a metal nanowire, an ultraviolet photosensitive material, a binder and a solvent, and forming an electric current flow pattern through an exposure and washing process It is possible to provide a transparent conductive film which can be greatly shortened and a method for producing the same. In addition, by providing a conductive film forming technique capable of controlling electrical flow characteristics of a conductive film including metal nanowires without etching the conductive film directly, it is possible to solve the pattern visibility problem of the conductive film, which has been pointed out as a serious problem in the conventional art, The factors can be reduced.
또한 본 발명은 노광 및 세척 공정에 의해 형성된 패턴화된 전도성 필름에서 필름의 헤이즈를 감소시키고, 패턴 시인 문제를 개선하며, 외부 접촉에 의한 압력이 절연영역에 집중되지 않도록 절연 영역의 단차를 줄이고, 은나노와이어 입자의 환경안정성을 확보하고, 환경 변화에 따른 절연 영역에 부피 변화를 방지하여 절연 안정성을 추가로 확보할 수 있는 투명 전도막의 제조 방법을 제공할 수 있다.
It is another object of the present invention to provide a patterned conductive film formed by an exposure and a cleaning process, in which the haze of the film is reduced, the problem of pattern visibility is improved, the step of the insulating region is reduced so that the pressure due to external contact is not concentrated in the insulating region, It is possible to provide a method of manufacturing a transparent conductive film capable of ensuring environmental stability of silver nano wire particles and further securing insulation stability by preventing volume change in an insulating region due to environmental changes.
도 1은 선행기술에 따라 전도막에 포토레지스트 방법을 이용하여 특정 패턴을 형성하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 금속나노와이어를 포함하는 코팅 전도막이 형성된 투명 전도막을 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 “A” 부분의 확대도이다.
도 4는 도 9의 본 발명에 따른 투명 전도막의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 5 내지 도 9는 도 4의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.FIG. 1 is a schematic view illustrating a process of forming a specific pattern on a conductive film using a photoresist method according to the prior art.
2 is a perspective view showing a transparent conductive film having a coated conductive film formed by the metal nanowires according to the present invention.
3 is an enlarged view of a portion " A " in Fig.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a transparent conductive film according to the present invention shown in FIG.
5 to 9 are views showing respective steps according to the manufacturing method of FIG.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and should be construed in accordance with the technical meanings and concepts of the present invention.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면은 본 발명의 바람직한 실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
The embodiments and drawings described in the present specification are 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 modifications may be substituted for them at the time of application of the present invention.
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 2는 본 발명에 따른 투명 전도막에서의 금속나노와이어(21), 자외선 감광성 물질, 바인더 및 용매를 포함하는 코팅 전도막을 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 2의 “A” 부분의 확대도이다.2 is a perspective view showing a coated conductive film including a
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 코팅 전도막은 기판(10) 위에 형성되며, 금속나노와이어(21), 자외선 감광성 물질, 바인더 및 용매를 포함하는 코팅액 조성물로 코팅되고 이후 노광 및 세척에 의해 배선 패턴(29)이 형성된다.2 and 3, a coated conductive film according to the present invention is formed on a
여기서 기판(10)은 광투과성을 갖는 투명한 물질로 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 1 내지 100,000 ㎛의 두께를 가질 수 있다.Here, the
그리고 코팅 전도막(20)을 형성하는 감광성 코팅액 조성물로는 금속나노와이어, 자외선 감광성 물질, 바인더 및 용매를 포함하며, 예컨대 감광성 코팅 조성물은 금속나노와이어 0.01~5 중량%, 자외선 감광성 물질 0.1~5 중량%, 바인더 1 중량% 이하를 포함하며, 나머지 100 중량% 함량이 되도록 용매, 예컨대 물 또는 알코올이 차지한다.For example, the photosensitive coating composition may contain 0.01 to 5% by weight of metal nanowires, 0.1 to 5% by weight of ultraviolet sensitive material, and 5 to 10% by weight of an ultraviolet light sensitive material. The photosensitive coating composition for forming the coating
또한 상기 감광성 코팅액 조성물에는 폴리비닐피롤리돈, 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 2-히드록시 에틸 셀룰로오스 및 2-히드록시 메틸 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제가 포함될 수 있다.The photosensitive coating composition may further contain additives selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, hydroxypropylmethylcellulose, carboxymethylcellulose, 2-hydroxyethylcellulose, and 2-hydroxymethylcellulose.
그리고 첨가제는 감광성 코팅액 조성물의 코팅성 개선, 분산성 향상, 금속나노와이이어 부식 방지, 코팅 전도막(20)의 내구성 향상 목적으로 선택적으로 사용될 수 있다. 예컨대 첨가제는 감광성 코팅액 조성물의 안정성을 촉진할 수 있고(예를 들어, 유처리제), 습윤성 및 코팅 특성에 도움을 줄 수 있고(예를 들어, 계면활성제, 용매 첨가제, 등), 이차적인 입자의 형성 및 분열을 도울 수 있거나, 또는 코팅 전도막(20) 형성에서 상 분리 구조를 형성 방지에 도움을 줄 수 있고, 건조를 촉진시키는데 도움을 줄 수 있다.The additives may be selectively used for the purpose of improving the coating property of the photosensitive coating liquid composition, improving dispersibility, preventing corrosion of the metal nano wire, and improving the durability of the coated
또한 전도막의 전도성 개선, 균일도 향상, 환경안정성 향상 등을 위해서 상기 감광성 코팅액 조성물에는 금속나노와이이어 이외에 탄소나노튜브, 그래핀, 그래핀산화물, 탄소나노플레이트, 카본블랙, 전도성 고분자 물질 등의 기타 첨가제가 더 포함될 수 있다. 이러한 물질은 보조 전도막을 형성하거나 바인더로 작용하여 금속나노와이어 포함한 전도막 박막의 물성을 향상시킬 수 있다. In addition, in order to improve the conductivity of the conductive film, improve the uniformity, and improve the environmental stability, the photosensitive coating composition may contain other additives such as carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, carbon nanoplates, carbon black, May be further included. These materials can improve the physical properties of the conductive thin film including metal nanowires by forming an auxiliary conductive film or acting as a binder.
상기 첨가제 및 기타 첨가제는 각각 0.01~5 중량% 및 0.001~5 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.The additives and other additives may be contained in an amount of 0.01 to 5 wt% and 0.001 to 5 wt%, respectively.
본 발명에서 전도성 네트워크를 형성하는 물질로서 금속나노와이어 또는 금속나노리본을 포함하며, 예컨대 금속나노와이어로는 은나노와이어, 구리나노와이어, 금나노와이어 등이 사용될 수 있으며 은나노와이어가 바람직하다 이에 한정되는 것은 아니다. 금속나노와이어로는 직경 300 nm 이하, 길이 1㎛ 이상의 금속나노와이어가 사용될 수 있다.In the present invention, metal nanowires or metal nanoribbons are used as materials for forming the conductive network. For example, silver nanowires, copper nanowires, gold nanowires, and the like can be used as the metal nanowires. no. As the metal nanowires, metal nanowires having a diameter of 300 nm or less and a length of 1 mu m or more may be used.
감광성 코팅액 조성물에 포함되는 금속나노와이어의 조성비가 높을수록 전기전도도가 증가하여 코팅 전도막(20)의 저항을 낮출 수 있다. 하지만 농도가 너무 진한 경우, 즉 5 중량%를 초과하는 경우 금속나노와이어의 용액 상 분산이 어려운 단점이 있다.The higher the composition ratio of the metal nanowires included in the photosensitive coating solution composition, the more the electric conductivity increases and the resistance of the coated
본 발명에서 자외선 감광 물질은 자외선 노광에 의해 가교 결합이 일어나는 물질로서 노광 후 세척 공정 과정에서 용매에 대한 용해도가 낮아 상대적으로 낮은 전기전도도의 영역을 형성할 수 있게 한다. 대표적인 수용성 감광성 폴리비닐알코올로 “Poly(vinyl alcohol), N-methyl-4(4-formylstyryl) pyridinium methosulfate acetal”등이 있으며 이 이외 수용성 감광물질, 비수용성 감광물질로 노광에 의해 화학결합이 형성되는 물질이 적용될 수 있다. 감광성 수지 이외에도 비감광 물질과 감광개시제를 모두 포함하여 자외선 노광에 의해 화학 반응이 일어날 수 있는 물질도 포함된다.In the present invention, the ultraviolet ray-sensitive material is a material which undergoes crosslinking by ultraviolet ray exposure, and has a low solubility in a solvent during a post-exposure washing process, thereby forming a relatively low electric conductivity region. Typical water-soluble photosensitive polyvinyl alcohols include poly (vinyl alcohol), N-methyl-4 (4-formylstyryl) pyridinium methosulfate acetal and the like. In addition, chemical bonds are formed by exposure to water- Materials may be applied. In addition to the photosensitive resin, a material including both a non-photosensitive material and a light-sensitive initiator and capable of causing a chemical reaction by ultraviolet exposure is also included.
자외선 감광성 물질은 노광된 영역(25)과 비노광된 영역(27)의 목표 저항 차이에 따라 농도가 달라질 수 있다. 예컨대 투명전극의 패턴 형성 시에는 주로 0.1~5 중량%가 적합하다. 하지만 자외선 감광성 물질이 너무 많이 첨가되면 노광 후 세척 과정에서 비노광된 영역(27)의 감광성 물질이 제거되면서 금속나노와이어도 같이 제거되어 투명전극이 훼손되거나 저항이 높아지는 현상이 발생할 수 있다.The ultraviolet sensitive material may have a different concentration depending on the target resistance difference between the exposed
본 발명에 따른 감광성 코팅 조성물에서 바인더는 세척 과정에서 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브가 제거되지 않도록 고정하는 역할을 한다. 그리고 코팅성 향상, 환경내구성 향상, 접착성 향상, 내부식성 향상을 위한 첨가제 등이 포함될 수 있다.In the photosensitive coating composition according to the present invention, the binder serves to fix the metal nanowires or the carbon nanotubes not to be removed during the washing process. And additives for improving coating properties, improving environmental durability, improving adhesion, and improving corrosion resistance.
바인더로는 수분산성 폴리우레탄 또는 양이온성의 고분자전해질(polyelectrolyte)이 사용될 수 있다. 예컨대 양이온성 고분자전해질로는 poly(diallydimethylammonium chloride), poly(allyamine hydrochloride), poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT), poly(2-vinylpyridine), poly(ethylenenimine), poly(acrylamide-co-diallylmethylammonium chloride), cationic polythiophene, polyaniline, poly(vinylalcohol) 또는 이들의 유도체가 사용될 수 있다.As the binder, a water-dispersible polyurethane or a cationic polyelectrolyte may be used. Examples of the cationic polymer electrolyte include poly (diallydimethylammonium chloride), poly (allyamine hydrochloride), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), poly (2-vinylpyridine), poly (ethylenenimine), poly (acrylamide-co-diallylmethylammonium chloride, cationic polythiophene, polyaniline, poly (vinylalcohol), or derivatives thereof.
이러한 바인더를 사용하는 이유는, 감광성 물질로 사용되는 폴리비닐알코올은 수용액에서 양의 전하를 형성하기 때문에, 바인더로 수분산성 폴리우레탄 또는 양이온성의 고분자전해질을 사용할 때 조성물의 침전이 형성되지 않고 노광 후 세척 과정에서 비노광된 영역(27)의 감광성 폴리비닐알코올 물질이 바인더와 전기적, 화학적 결합력을 형성되지 않아 세척으로 제거가 용이하기 때문이다.The reason for using such a binder is that the polyvinyl alcohol used as the photosensitive material forms a positive charge in the aqueous solution and therefore when the water dispersible polyurethane or the cationic polymer electrolyte is used as the binder, This is because the photosensitive polyvinyl alcohol material in the
또한 바인더는 코팅 전도막(20)을 제조하기 위한 용매 세척 과정에서 전도성 필러에 해당하는 금속나노와이어(21)가 제조되는 코팅 전도막(20)에서 떨어져 나가지 않도록 고정하는 기능을 한다. 즉 바인더가 감광성 코팅액에 포함되지 않으면, 코팅 전도막(20)의 용매 세척 과정에서 금속나노와이어(21)가 감광성 물질과 같이 제거되거나 코팅 전도막(20)이 형성되지 않거나 저항 균일도가 크게 떨어지게 된다.In addition, the binder functions to fix the
또한 바인더로 음이온성의 고분자전해질을 사용하지 않는 이유는, 바인더로 음이온성의 고분자 전해질을 사용할 경우 감광성 코팅액에서 침전을 발생시키고 노광 후 코팅 전도막 세척 시 비노광 부위의 감광성 물질이 제거되지 않아 비노광된 영역의 전기전도도가 낮아지는 문제가 발생하기 때문이다.The reason for not using an anionic polymer electrolyte as a binder is that when an anionic polymer electrolyte is used as a binder, precipitation occurs in a photosensitive coating solution, and a photosensitive material at a non-exposed portion is not removed when the conductive film is washed after the exposure, The electric conductivity of the region is lowered.
전술한 바와 같이 바인더는 노광 후 세척 시 금속나노와이어(21)가 기판(10)에서 떨어져 나가는 것을 막기 위해 1 중량% 이하로 감광성 코팅액에 첨가된다. 이때 바인더의 함량이 높으면, 금속나노와이어(21)의 기판(10)에 대한 접착성은 향상되나 코팅 전도막(20)의 저항이 높아지는 문제가 발생될 수 있다. 또한 바인더가 없거나 너무 적으면 세척 시 금속나노와이어(21)가 기판(10)에서 탈락되어 코팅 전도막(20)의 특성이 나빠질 수 있다. 한편 감광성 물질의 함량이 0.5 중량% 이하로 아주 낮을 경우, 바인더가 없어도 금속나노와이어(21)의 기판(10)에 대한 접착성이 유지되어 본 발명에 따른 코팅 전도막(20)의 제조를 수행할 수도 있다.As described above, the binder is added to the photosensitive coating solution at 1 wt% or less to prevent the
이러한 본 발명에 따른 코팅 전도막(20)은 기판(10) 위에 균일하게 형성된 금속나노와이어(21)를 포함한다. 코팅 전도막(20)은 노광된 영역(25)과 비노광된 영역(27)을 포함하고, 비노광된 영역(27)이 배선 패턴(29)을 형성할 수 있다. 비노광된 영역(27)이 노광된 영역(25)에 비해 전기전도성이 높다.The coated
또한 코팅 전도막(20)은 금속나노와이어, 자외선 감광성 물질, 바인더 및 용매를 포함하여 하나의 층으로 형성되거나, 전도성 나노 물질층 위에 감광성 물질층이 형성된 구조를 가질 수 있다.The coated
이와 같이 본 발명에 따른 코팅 전도막(20)에 있어서, 노광된 영역(25)과 비노광된 영역(27) 간에 전기전도도에 있어서 차이가 발생하는 이유는 다음과 같다. 코팅 전도막(20)으로 형성되기 전, 즉 자외선 노광 및 세척되기 전의 금속나노와이어(21), 자외선 감광성 물질 및 바인더를 포함하는 감광성 박막은 감광성 물질 및 바인더에 의해 아주 낮은 전기전도도를 갖는다.As described above, in the coated
그런데 감광성 박막을 자외선으로 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 금속나노와이어(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 to ultraviolet rays, physical or chemical bonds between the photosensitive materials or between the photosensitive material and other compositions are 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 노광되기 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 of being insoluble in the solvent because it is cured upon exposure. Accordingly, the present invention forms the
따라서 감광성 박막에 있어서, 노광된 영역(25)과 비노광된 영역(27)은 특정 용매에 대해서 용해도 차이를 형성한다. 특히 감광성 박막에 기타 조성물이 다량 포함되어 있는 경우에는, 두 영역 간의 전기전도도 차이가 크게 형성되어 투명전극 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
본 발명에 따른 투명 전도막에는 상술한 바와 같이 노광된 영역(25)과 비노광된 영역(27)이 형성된 코팅 전도막(20) 상에 탑코팅층(40)이 구비된다(도 9 참조).The transparent conductive film according to the present invention is provided with a
이와 같은 본 발명에 따른 투명 전도막의 제조 방법에 대해서 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 4는 도 9의 투명 전도막의 제조 방법에 따른 흐름도이다. 그리고 도 5 내지 도 9는 도 4의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.A method of manufacturing a transparent conductive film according to the present invention will now be described with reference to FIGS. 2 to 9. FIG. Here, FIG. 4 is a flow chart according to the method of manufacturing the transparent conductive film of FIG. And FIGS. 5 to 9 are views showing respective steps according to the manufacturing method of FIG.
먼저 도 5에 도시된 바와 같이, 코팅 전도막을 형성할 기판(10)을 준비한다.First, as shown in FIG. 5, a
다음으로 도 6에 도시된 바와 같이, S1단계에서 기판(10) 위에 코팅 전도막 제조용 감광성 코팅액 조성물을 기판에 도포하여 감광성 박막(23)을 형성을 형성한다. 이때 감광성 코팅 조성물은 금속나노와이어 0.01~5 중량%, 자외선 감광성 물질 0.1~5 중량%, 바인더 1 중량% 이하를 포함하며, 그 외는 용매가 차지할 수 있다.Next, as shown in FIG. 6, a photosensitive coating liquid composition for coating conductive film formation is applied on the
한편 감광성 박막(23)은 금속나노와이어, 자외선 감광성 물질, 바인더 및 용매를 포함하여 하나의 층으로 형성되거나, 금속나노와이어층 위에 감광성 물질층이 형성된 구조를 가질 수 있다.Meanwhile, the photosensitive
이어서 도 7에 도시된 바와 같이, S2단계에서 감광성 박막(23)의 일부 영역을 노광한다. 즉 노광할 영역에 대응되게 패턴홀(31)이 형성된 마스크(30)를 이용하여 감광성 박막(23)을 자외선으로 노광한다.Subsequently, as shown in Fig. 7, in step S2, a part of the photosensitive
노광 과정에서 자외선 노출 시간은 일반적으로 수 분 이내, 바람직하게는 수초 이내이다. 노광 과정에서 금속나노와이어의 화학적, 물리적 특성 변화는 거의 없다.The ultraviolet exposure time in the exposure process is generally within a few minutes, preferably within a few seconds. There is little change in the chemical and physical properties of metal nanowires during the exposure process.
그리고 도 8에 도시된 바와 같이, S2단계에서 노광된 감광성 박막을 용매로 세척 및 건조함으로써, 배선 패턴(29)을 갖는 코팅 전도막(20)을 제조할 수 있다. 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.8, the coated
이와 같은 본 발명의 제조 방법으로 제조된 전도성 기판(100)은 코팅 전도막(20)의 직접 식각이 없으며, 코팅 전도막(20)의 특정 영역에서 코팅 전도막(20)의 전도성 필러인 금속나노와이어의 손상 및 화학적 변환이 없이 특정 영역에서 전기전도성을 조절하여 전기흐름을 형성할 수 있는 배선 패턴(29)을 갖는 코팅 전도막(20)을 형성할 수 있다.The
본 발명에 따른 감광성 박막은 금속나노와이어, 자외선 감광성 물질, 바인더가 포함되어 있으며 분산제, 첨가제 등 기타 조성물 물질이 포함될 수 있다.The photosensitive thin film according to the present invention includes metal nanowires, ultraviolet sensitive materials, binders, and other composition materials such as dispersants, additives, and the like.
감광성 박막이 자외선에 노출되면, 감광성 물질 간 또는 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, 감광성 물질 및 기타 조성물이 적게 제거된 영역은 낮은 전기전도성을 나타내게 된다. 예컨대 감광성 박막에 대한 노광 후 용매로 세척하면, 노광된 영역(25)에 비해서 비노광된 영역(27)에서 감광성 물질 및 기타 조성물이 상대적으로 많이 제거되기 때문에, 노광된 영역(25)과 비노광된 영역(27)은 전기 흐름의 패턴을 형성할 수 있을 정도로 전기전도도의 차이를 갖게 된다.When the photosensitive thin film is exposed to ultraviolet rays, 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 such as water. The area where the photosensitive material and other compositions are removed much when exposed to the solvent exhibits high electrical conductivity and the area where the photosensitive material and other compositions are less removed shows a low electrical conductivity. For example, washing with a post-exposure solvent for the photosensitive film results in a relatively high removal of photosensitive materials and other compositions in the
이와 같이 본 발명은 전도성 나노 물질을 포함하는 코팅 전도막(20)에 대한 직접적인 에칭 없이 간단한 노광 방법을 이용하여 코팅 전도막(20)의 국부적 영역에서 전기전도도 차이를 형성하여 특정 패턴 형태로 전기가 흐를 수 있는 배선 패턴(29)을 형성할 수 있다.Thus, the present invention provides a method of forming an electrical conductivity difference in a localized region of a coated
또한 본 발명은 코팅 전도막(20)의 특정 영역에서 화학적 및 물리적으로 에칭되지 않고, 화학적 방법으로 산화되거나 황화물이 형성되지 않고, 물리적으로 전도성 나노 물질이 손상되지 않는 전도성 나노 물질을 포함하는 투명 전도막(100)을 제공할 수 있다.The present invention also relates to a transparent conductive film comprising a conductive nanomaterial that is not chemically and physically etched in a particular region of the coated
또한 본 발명에 따른 코팅 전도막(20)은 노광 및 세척을 진행하더라도 노광된 영역(25) 및 비노광된 영역(27)이 금속나노와이어가 유사하게 존재하기 때문에, 패턴 시인성 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.The coated
본 발명에 따른 투명 전도막에는 상술한 바와 같이 노광된 영역(25)과 비노광된 영역(27)이 형성된 코팅 전도막(20) 상에 탑코팅층(40)이 구비된다(도 9 참조).The transparent conductive film according to the present invention is provided with a
상기 탑코팅층(40)은 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 에폭시, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴산, 폴리비닐알콜 및 폴리에틸렌이민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 고분자 또는 이산화규소, 이산화티타늄를 주성분으로 하는 졸(sol) 용액을 탑코팅 방식으로 코팅하여 형성될 수 있다.The
본 발명에서 상기 탑코팅층(40)을 형성하는 탑코팅 물질로서 수분 흡습성이 뛰어난 폴리비닐알콜 또는 폴리아크릴산을 사용하여 코팅하면 수분의 흡착을 유도하고 기존 패턴 필름의 흡착된 수분의 건조 속도를 늦추어 급격한 수분 건조로 인해 전도막의 수축이 발생하고 그로 인해 절연성이 훼손되는 것을 최소화 할 수 있다.In the present invention, when the top coating material for forming the
또한, 본 발명에서 금속나노와이어로서 은나노와이어를 사용하는 경우, 상기 탑코팅층(40)을 형성하는 탑코팅 물질로서 폴리에틸렌이민으로 탑코팅하면 아민 작용기가 은물질에 대해 부식방지 효과가 있기 때문에 수분에 의한 은나노와이어의 부식을 방지하여 환경안정성을 확보할 수 있다When silver nano wire is used as the metal nanowire in the present invention, since the amine functional group has a corrosion inhibiting effect on the silver material when the top coating material is formed of polyethyleneimine as the top coating material for forming the
본 발명에서는 이와 같이 코팅 전도막(20)에 탑코팅층(40)을 형성함으로써 무에칭 방식으로 패턴 된 전도막 위에 코팅되어 절연/비절연 영역의 단차를 해소하고, 패턴 과정에서 야기된 표면 거칠기를 줄이고, 금속 나노와이어 위에 코팅 되어 외기 접촉에 의해 금속나노와이어를 산화를 방지하고, 환경 변화에 따른 급격한 수분 흡착 및 급격한 수분의 건조를 방지하여 절연 영역 부피 변화로 인한 절연성 훼손을 최소화할 수 있다.In the present invention, the
본 발명에서 탑코팅층은 부식방지제 또는 색좌표 조절 물질을 더 포함할 수 있다.In the present invention, the top coating layer may further include a corrosion inhibitor or a color coordinate modifier.
상기 부식방지제는 예를 들어 벤조트리아졸(benzotriazole), 톨리트리아졸(tolytriazole), 부틸 벤질 트리아졸(butyl benzyl triazole), 디티오티아디아졸(dithiothiadiazole), 알킬 디티오티아디아졸들 및 알킬티올들(alkyl dithiothiadiazoles and alkylthiols), 2-아미노피리미딘(2-aminopyrimidine), 5, 6-디메틸벤지미다졸(5,6-dimethylbenzimidazole), 2-아미노-5-메르캅토-1(2-amino-5-mercapto-1), 3,4-티아디아졸(3,4-thiadiazole), 2-메르캅토피리미딘(2-mercaptopyrimidine), 2-메르캅토벤족사졸(2-mercaptobenzoxazole), 2-메르캅토벤조티아졸(2-mercaptobenzothiazole) 및 2-메르캅토벤지미다졸(2-mercaptobenzimidazole)로 이루어진 군에서 선택되는 유기화합물이 사용될 수 있다.The corrosion inhibitor may be, for example, benzotriazole, tolytriazole, butyl benzyl triazole, dithiothiadiazole, alkyldithiothiadiazoles and alkylthiols alkyl dithiothiadiazoles and alkylthiols, 2-aminopyrimidine, 5,6-dimethylbenzimidazole, 2-amino-5-mercapto- mercaptopyridine, 2-mercaptobenzoxazole, 2-mercaptopyridine, 3,4-thiadiazole, 2-mercaptopyrimidine, An organic compound selected from the group consisting of 2-mercaptobenzothiazole and 2-mercaptobenzimidazole may be used.
본 발명에 있어서 탑코팅층의 두께는 0.001~1000 ㎛ 인 것이 바람직하며, 탑코팅층의 두께가 상기 범위를 벗어나는 경우 시인성 개선의 효과가 미미할 수 있다.In the present invention, the thickness of the top coating layer is preferably 0.001 to 1000 탆, and if the thickness of the top coating layer is out of the above range, the effect of improving the visibility may be insignificant.
본 발명에 따라 제조된 상술한 투명 전도막의 헤이즈 약 0.4 내지 1.4로 매우 우수한 특성을 나타낸다.
The above-mentioned transparent conductive film produced according to the present invention exhibits very excellent characteristics with a haze of about 0.4 to 1.4.
이와 같은 본 발명에 따른 투명 전도막에 대해서 구체적인 실시예를 통하여 특성을 알아보면 다음과 같다.
The characteristics of the transparent conductive film according to the present invention will be described as follows.
실시예Example 1 One
본 발명의 실시예 1에 따른 투명 전도막은 기판으로는 PET 필름을 사용하였고, 전도성 나노 구조체로는 은나노와이어를 사용하였다.The transparent conductive film according to Example 1 of the present invention uses a PET film as the substrate and silver nano wire as the conductive nanostructure.
즉 제1 실시예에서는, 은나노와이어와 수용성 감광 물질인 감광성 폴리비닐알콜, 수분산성 폴리우레탄 바인더를 포함하는 은나노와이어 코팅액을 기판에 코팅하여 노광 및 세척 방법에 의해 전도도가 높은 영역과 전도도가 낮은 영역으로 구성된 패턴을 형성하였다. 은나노와이어는 직경 20~40nm, 길이 10~20㎛ 이었다. 이때 은나노와이어 코팅액에는 은나노와이어(0.15 중량%), 수용성 감광성 물질인 감광성 폴리비닐알콜(0.5 중량%), 분산제 HPMC (0.3 중량%), 수분산성 폴리우레탄 바인더(0.04 중량%)가 포함되어 있다.That is, in the first embodiment, a silver nano wire coating liquid containing a silver nanowire, a photosensitive polyvinyl alcohol as a water-soluble photosensitive material, and a water-dispersible polyurethane binder is coated on a substrate and exposed and washed to form a high conductivity region and a low conductivity region To form a pattern. The silver wire was 20 to 40 nm in diameter and 10 to 20 탆 in length. At this time, silver nano wire (0.15 wt%), photosensitive polyvinyl alcohol (0.5 wt%) as a water-soluble photosensitive material, dispersant HPMC (0.3 wt%) and water dispersible polyurethane binder (0.04 wt%) were contained in the silver nano wire coating solution.
상기와 같이 은나노와이어 코팅액을 기판에 코팅하여 형성된 전도막에 폴리아크릴레이트를 0.1 ㎛의 두께로 탑코팅하여 탑코팅층을 형성하여 투명 전도막을 형성하였다.
A transparent conductive film was formed by forming a top coating layer by coating a conductive film formed by coating a silver nano wire coating liquid on a substrate as described above to a thickness of 0.1 m.
비교예Comparative Example 1 One
실시예 1에서 폴리아크릴레이트를 사용하여 탑코팅층을 형성하지 않은 것을 제외하고 동일하게 전도막을 형성하였다.
A conductive film was formed in the same manner as in Example 1, except that a polyacrylate was not used to form a top coating layer.
상기 실시예 1에서 제조된 투명 전도막의 헤이즈는 1.3~1.4이었으나, 비교예 1에서 제조된 전도막의 헤이즈는 1.6~1.7 이었다. 또한 실시에 1에서 제조된 투명전도막은 노광된 영역이 거의 시인되지 않은 반면 비교예 1에서 제조된 투명전도막은 노광된 부위가 약간 불투명한 선으로 시인되는 등 투명전극의 패턴 시인성이 실시예 1에 비해 좋지 않았다. 또한 비교예 1에서 PET 필름에 형성된 무에칭 패턴 필름에 대해 코팅 반대면을 강하게 문질렸을 때 절연성이 파괴되는 형상이 있었으나 실시예 1에서 제조된 투명 전도막에 대해서 같은 압력으로 문질렀을 때 절연 특성이 그래도 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 탑코팅에 의해 절연 영역의 단차가 작아져 절연 영역에 압력이 집중되는 것이 방지되었기 때문이다. 또한 실시예 1의 투명전도막이 비교예 1에 비해 대기에 노출되었을 때 저항 안정성 및 절연안정성이 뛰어났다. 예컨대 일반 대기 환경에서 1달 경과 후 저항 측정시 실시예 1의 경우 저항 변화율은 5% 미만이었고, 절연성은 그대로 유지되었으나, 비교예 1의 경우 저항변화율은 9% 수준으로 측정되었고, 절연 패턴 일부는 절연성이 훼손되었다.
The haze of the transparent conductive film prepared in Example 1 was 1.3 to 1.4, but the haze of the conductive film prepared in Comparative Example 1 was 1.6 to 1.7. In addition, the transparent conductive film prepared in Example 1 was hardly visible in the exposed region, whereas the transparent conductive film prepared in Comparative Example 1 was visually observed with a slightly opaque line in the exposed region, It was not so good. In Comparative Example 1, the non-etching pattern film formed on the PET film had a shape in which the insulating property was destroyed when the opposite side of the coating was strongly rubbed. However, when the transparent conductive film prepared in Example 1 was rubbed under the same pressure, I could confirm that it was still maintained. This is because the step coverage of the insulating region is reduced by the top coating, and concentration of pressure in the insulating region is prevented. In addition, the transparent conductive film of Example 1 was superior to Comparative Example 1 in resistance and insulation stability when exposed to the atmosphere. For example, in the case of measuring the resistance after one month in the general atmospheric environment, the resistance change rate in Example 1 was less than 5% and the insulation property remained unchanged. In Comparative Example 1, the resistance change rate was measured at 9% Insulation was damaged.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 기판
20 : 코팅 전도막
21 : 금속나노와이어
23 : 감광성 박막
25 : 노광된 영역
27 : 비노광된 영역
29 : 배선 패턴
30 : 마스크
31 : 패턴홀
40 : 탑코팅층
100 : 투명 전도막Description of the Related Art [0002]
10: substrate
20: Coated conductive film
21: metal nanowire
23: Photosensitive thin film
25: exposed area
27: unexposed area
29: wiring pattern
30: Mask
31: pattern hole
40: Top coating layer
100: transparent conductive film
Claims (17)
상기 코팅 전도막 상에 고분자 또는 무기물로 코팅된 탑코팅층;을 포함하고, 상기 비노광된 영역이 노광된 영역에 비해 전기전도성이 높은 투명 전도막.
Coated with a coating liquid composition comprising a metal nanowire, a UV light-sensitive material, a binder which is a water-dispersible polyurethane or a cationic polymer electrolyte, and a solvent on the substrate, and a coating on which an exposed area and a non- Conductive film; And
And a top coating layer coated on the coating conductive film with a polymer or an inorganic material, wherein the non-exposed region has a higher electrical conductivity than the exposed region.
상기 탑코팅층은 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 에폭시, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴산, 폴리비닐알콜 및 폴리에틸렌이민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 고분자 또는 이산화규소 및 이산화티타늄 중에서 선택되는 무기물을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 전도막.
The method according to claim 1,
Wherein the top coating layer comprises a polymer selected from the group consisting of polyurethane, polyacrylate, epoxy, polyimide, polyester, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, and polyethyleneimine, or an inorganic material selected from silicon dioxide and titanium dioxide .
금속나노와이어 0.01~5 중량%, 자외선 감광성 물질 0.1~5 중량% 및 바인더 1 중량% 이하를 포함하는 투명 전도막.
The method according to claim 1,
0.01 to 5 wt% of a metal nanowire, 0.1 to 5 wt% of an ultraviolet sensitive material, and 1 wt% or less of a binder.
폴리비닐피롤리돈, 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 2-히드록시 에틸 셀룰로오스 및 2-히드록시 메틸 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제 0.01~5 중량% 및 탄소나노튜브, 그래핀, 산화그래핀, 탄소나노플레이트, 카본블랙 및 전도성고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 기타 첨가제 0.001~5 중량% 를 더 포함하는 투명 전도막.
The method according to claim 1,
0.01 to 5% by weight of an additive selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, hydroxypropylmethylcellulose, carboxymethylcellulose, 2-hydroxyethylcellulose and 2-hydroxymethylcellulose, and carbon nanotubes, graphene, Wherein the transparent conductive film further comprises 0.001 to 5 wt% of other additives selected from the group consisting of graphene, carbon nanoplate, carbon black, and conductive polymer.
상기 금속나노와이어는 은나노와이어, 금나노와이어 및 구리나노와이어를 포함하는 금속나노와이어 또는 금속나노리본인 것을 특징으로 하는 투명 전도막.
The method according to claim 1,
Wherein the metal nanowires are metal nanowires or metal nanoribbons including silver nanowires, gold nanowires, and copper nanowires.
상기 금속나노와이어는 은나노와이어인 것을 특징으로 하는 투명 전도막.
The method according to claim 6,
Wherein the metal nanowires are silver nanowires.
상기 자외선 감광성 물질은 감광성 작용기를 가진 폴리비닐알콜인 것을 특징으로 하는 투명 전도막.
The method according to claim 1,
Wherein the ultraviolet sensitive material is a polyvinyl alcohol having a photosensitive functional group.
상기 용매는 물 또는 알코올인 것을 특징으로 하는 투명 전도막.
The method according to claim 1,
Wherein the solvent is water or an alcohol.
상기 탑코팅층은 부식방지제 또는 색좌표 조절 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 전도막.
The method according to claim 1,
Wherein the top coating layer further comprises a corrosion inhibitor or a color coordinate control material.
상기 부식방지제 벤조트리아졸(benzotriazole), 톨리트리아졸(tolytriazole), 부틸 벤질 트리아졸(butyl benzyl triazole), 디티오티아디아졸(dithiothiadiazole), 알킬 디티오티아디아졸들 및 알킬티올들(alkyl dithiothiadiazoles and alkylthiols), 2-아미노피리미딘(2-aminopyrimidine), 5, 6-디메틸벤지미다졸(5,6-dimethylbenzimidazole), 2-아미노-5-메르캅토-1(2-amino-5-mercapto-1), 3,4-티아디아졸(3,4-thiadiazole), 2-메르캅토피리미딘(2-mercaptopyrimidine), 2-메르캅토벤족사졸(2-mercaptobenzoxazole), 2-메르캅토벤조티아졸(2-mercaptobenzothiazole) 및 2-메르캅토벤지미다졸(2-mercaptobenzimidazole)로 이루어진 군에서 선택되는 유기화합물인 것을 특징으로 하는 투명 전도막.
13. The method of claim 12,
The corrosion inhibitors benzotriazole, tolytriazole, butyl benzyl triazole, dithiothiadiazole, alkyl dithiothiadiazoles and alkyl dithiothiadiazoles, alkylthiols, 2-aminopyrimidine, 5,6-dimethylbenzimidazole, 2-amino-5-mercapto-1 ), 3,4-thiadiazole, 2-mercaptopyrimidine, 2-mercaptobenzoxazole, 2-mercaptobenzothiazole ( 2-mercaptobenzothiazole, and 2-mercaptobenzimidazole. 2. A transparent conductive film according to claim 1, wherein the transparent conductive film is an organic compound selected from the group consisting of 2-mercaptobenzothiazole and 2-mercaptobenzimidazole.
상기 탑코팅층의 두께는 0.001~1000 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 투명 전도막.
The method according to claim 1,
Wherein the top coating layer has a thickness of 0.001 to 1000 mu m.
예정된 특정 패턴에 따라 자외선에 노출시켜 노광시키고 세척하여 노광된 영역 및 비노광된 영역을 형성하는 단계; 및
상기 노광된 영역 및 비노광된 영역을 형성된 코팅 전도막에 탑코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 투명 전도막의 제조 방법.
Applying a coating liquid composition comprising a metal nanowire, an ultraviolet light sensitive material, a water dispersible polyurethane or a binder which is a cationic polymer electrolyte and a solvent to a substrate to form a coating conductive film;
Exposing to ultraviolet light in accordance with a predetermined specific pattern and exposing and cleaning to form an exposed area and an unexposed area; And
And forming a top coating layer on the coated conductive film formed with the exposed region and the unexposed region.
상기 탑코팅층은 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 에폭시, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴산, 폴리비닐알콜 및 폴리에틸렌이민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 고분자 또는 이산화규소, 이산화티타늄을 포함하는 무기물을 탑코팅 방식으로 코팅하여 형성된 것임을 특징으로 하는 투명 전도막의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
The top coat layer may be formed of a polymer selected from the group consisting of polyurethane, polyacrylate, epoxy, polyimide, polyester, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, and polyethyleneimine, or an inorganic material including silicon dioxide and titanium dioxide, Wherein the transparent conductive film is formed by coating.
상기 탑코팅층은 부식방지제 또는 색좌표 조절 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 전도막의 제조 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the top coating layer further comprises a corrosion inhibitor or a color coordinate adjusting material.
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