KR20110138447A - 접착성의 금속필름 제조방법 및 그 금속필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속 필름을 대형으로 형성하고 금속 필름을 접착성이 있는 물질로 전이시킨 후 금속필름 형성을 제외한 공정이 이루어진 전자소자에 접착시킬수 있는 접착성의 금속필름의 제조방법 및 그 금속필름을 제공함으로써, 진공이 필요한 스프터링공정 및 증착공정을 탈피하여 간편하게 전자소자에 금속전극을 형성할 수 있고 다양한 패턴 형성 및 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 이를 위해 세정 및 표면 처리된 제 1기판(100)의 일면에 자기조립단분자막(110)을 형성하는 단계; 자기조립단분자막(110)의 상면에 금속박막(140)을 적층하는 단계; 적층된 금속박막(140)에 소정의 패턴을 형성하는 단계; 제 2기판(200)의 일면에 접착성 테이프 또는 접착성 물질로 이루어진 접착층(210)을 적층하는 단계; 제 1기판(100)의 금속박막(140)과 제 2기판(200)의 접착층(210)을 접촉시켜 가열 및 압착하는 단계; 및 제 1기판(100)을 금속박막(140)과 분리하여 제 1기판(100)의 금속박막(140)을 제 2기판(200)의 접착층(210)으로 전이시키는 단계;를 포함하는 금속필름의 제조방법이되, 패턴이 형성된 금속필름은 전자소자에 전사되어 금속전극을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름 제조방법 및 그 금속필름이 개시된다.
Description
본 발명은 접착성의 금속필름 제조방법 및 그 금속필름에 관한 것이다. 보다 상세하게는 일면에 자기조립단분자막을 형성한 후 금속박막을 적층하고 금속박막에 패턴을 형성한 제 1기판을 접착층을 적층한 제 2기판에 접착시켜 제 1기판의 금속박막을 제 2기판으로 전이시켜 형성된 접착성의 금속필름 제조방법 및 그 금속필름에 관한 것이다.
유기발광 표시장치는 정공 주입전극과 유기 발광층 및 전자 주입전극으로 구성되는 유기발광 소자들을 포함하며, 유기 발광층 내부에 전자와 정공이 결합하여 생성된 여기자(exciton)가 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발생하는 에너지에 의해 발광이 이루어진다. 이러한 원리로 유기발광 표시장치는 자발광 특성을 가지며, 액정 표시장치와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 두께와 무게를 줄일 수 있다. 또한, 유기발광 표시장치는 낮은 소비전력, 높은 휘도 및 높은 반응속도 등의 고품위 특성을 나타내므로 휴대용 전자 기기의 차세대 표시장치로 여겨지고 있다.
일반적으로 금속 필름은 유기발광소자, 예를 들어 박막 트랜지스터, 발광다이오드, 태양전지 등의 전극으로 사용된다. 또한 다른 전자산업에도 폭넓게 사용된다. 이때, 금속 필름은 스퍼터링(sputtering)공정 또는 증착공정을 이용하여 박막트랜지스터, 발광다이오드, 태양전지 등의 상면에 직접 형성되는 것이 일반적이다.
도 1 내지 도 5는 종래의 전자소자에 금속패턴을 형성하는 공정을 나타낸 단면도이다. 진공증착법(도 1)은 고진공 상태에서 용기(40) 속에 피복될 기판(10)과 그 표면에 부착시키려는 금속 파우더(30) 등의 입자를 넣은 후 가열함으로써 그 금속 파우더(30) 등의 입자를 증발시켜 섀도우 마스크(20)에 가려지지 않은 차가운 기판(10) 표면에 증착시킴으로써 금속층(140)에 패턴을 형성하는 방법을 말한다.
레이저 유도 전사(laser Induced Forward Transfer; LIFT)방식(도 2)은 엑시머 레이저(50)나 램프를 포토마스크(60)로 가려지지 않은 금속층(140)의 일부에 주사하여 그 일부의 금속층(140)이 떨어져나가 피복될 기판(10)에 부착됨으로써 패턴을 형성하는 방법을 말한다. 직접적인 금속전사(Direct Metal Transfer, DMT)방식(도 3a 및 도 3b)은 돌출부가 형성된 몰드(70)에 적층된 금속층(140)을 피복될 기판(10)에 접착시켜 돌출부에 적층되어 있는 금속층(140)을 기판(10)에 접착시킨 후에 몰드(70)를 분리시켜 패턴을 형성하는 방법을 말한다. 콜드웰딩(Cold Welding)방식(도 4a 및 도 4b)은 DMT 방식과 반대로 금속층(140)이 적층된 기판(10)을 돌출부가 형성된 몰드(70)와 접착시켜 기판(10)의 돌출부에만 금속층(140)이 부착되도록 하여 패턴을 형성하는 방법을 말한다. 선택적 금속전사(Selective Metal Transfer; SMT)방식(도 5a 및 도 5b)은 패턴화된 발광부가 형성된 기판(10)에 금속층(140)이 적층된 도너 필름(80)을 접착시켜 발광부에만 금속층(140)을 전사시킨후에 도너 필름(80)을 분리하여 패턴을 형성하는 방법을 말한다. 여기서 금속층(140)은 금속과의 접착력이 강한 층(90)과는 접착을 이루지만 금속과의 접착력이 약한 층(95)과는 접착을 이루지 않아 패턴 형성이 가능하다.
그러나 종래의 기술들은 고진공을 만들고 유지하는데 많은 시간과 비용이 필요하여 대량생산의 걸림돌이 되고 있다. 이를 해결하기 위한 방식으로서 금속의 막을 다른 기판(10)으로 전사하는 방식 및 라미네이션하는 방식이 많이 응용되고 있으나 이 방법 역시 금속막의 형성은 증착공정을 이용하고 있으므로 근본적으로 증착공정을 탈피하지 못하고 있다.
따라서, 공정에 사용되는 금속의 대부분이 사용되지 못하고 스퍼터링공정 또는 증착공정에 의해 낭비가 되는 문제점이 있다. 또한, 패턴(pattern)을 형성해야 할 때 패턴에 맞는 마스크(mask)를 각각 제조해야하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 금속필름 제조방법은 금속박막의 패터닝이 마스크 및 표면에너지 차이를 통한 패터닝의 한계를 가지게 된다. 표면에너지 조절을 통한 패터닝의 경우 미세한 크기의 패턴을 형성하는 데는 품질면에서 한계가 있는 문제점이 있었다.
따라서, 전자 소자 상면에 스퍼터링공정 또는 증착공정을 이용하여 금속전극을 형성하는 기존 방법에 비해 스퍼터링공정 또는 증착공정을 이용하여 금속필름을 대형으로 미리 형성하고 이를 원하는 만큼 접착성이 있는 물질로 전이시켜 사용할 수 있는 방안의 필요성이 대두된다.
또한, 금속필름을 접착성이 있는 물질로 전이하기 전에 패터닝 공정을 이용하여 다양한 패턴을 형성할 수 있는 방안의 필요성이 대두된다.
그리고, 진공이 필요한 스퍼터링공정 또는 증착공정을 이용하지 않고 용액공정을 이용한 금속필름을 제조함으로써 제조비용을 줄일 수 있는 방안의 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기와 같은 필요에 의해 창출된 것으로서, 본 발명의 제 1목적은 금속 필름을 대형으로 형성하고, 형성된 금속 필름을 접착성이 있는 물질로 전이시킨 후 금속필름 형성을 제외한 공정이 이루어진 전자소자에 접착시킬 수 있는 접착성의 금속필름 제조방법 및 그 금속필름을 제공하는 것이다.
또한, 제 2목적은 금속필름을 접착성이 있는 물질로 전이하기 전에 패터닝 공정을 이용하여 다양한 패턴을 형성할 수 있는 접착성의 금속필름 제조방법 및 그 금속필름을 제공하는 것이다.
그리고, 제 3목적은 진공이 필요한 스퍼터링공정 또는 증착공정을 이용하지 않고 용액공정을 이용한 금속필름을 제조함으로써 제조비용을 줄일 수 있는 접착성의 금속필름 제조방법 및 그 금속필름을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 세정 및 표면 처리된 제 1기판(100)의 일면에 자기조립단분자막(110)을 형성하는 단계; 자기조립단분자막(110)의 상면에 금속박막(140)을 적층하는 단계; 적층된 금속박막(140)에 소정의 패턴을 형성하는 단계; 제 2기판(200)의 일면에 접착성 테이프 또는 접착성 물질로 이루어진 접착층(210)을 적층하는 단계; 제 1기판(100)의 금속박막(140)과 제 2기판(200)의 접착층(210)을 접촉시켜 가열 및 압착하는 단계; 및 제 1기판(100)을 금속박막(140)과 분리하여 제 1기판(100)의 금속박막(140)을 제 2기판(200)의 접착층(210)으로 전이시키는 단계;를 포함하는 금속필름의 제조방법이되, 패턴이 형성된 금속필름은 전자소자에 전사되어 금속전극을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름 제조방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 제 1기판(100) 및 제 2기판(200)은 유리기판 또는 플라스틱 기판이고, 유리기판 또는 플라스틱 기판은 평면기판인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 플라스틱 기판은 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리이스터 및 폴리에틸렌 나프탈레이트 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 표면처리는 자외선 오존 램프를 이용한 표면처리인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 자기조립단분자막(110)은 SAM 공정에 의해 형성되고, 자기조립단분자막(110)은 옥타데실 트리클로로실란, 퍼플루오르옥틸 트리클로로실란 및 퍼플루오르데실 트리클로로실란 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 금속박막(140)은 스퍼터링 공정, 증착 공정 및 용액 공정 중 어느 하나로 적층되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 금속박막(140)을 적층하는 단계와 패턴을 형성하는 단계는 동시에 또는 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 금속박막(140)을 적층하는 단계와 패턴을 형성하는 단계는 제 1기판(100)의 금속박막(140)을 제 2기판(200)의 접착층(210)에 전이시키기 전에 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 패턴은 레이저 에칭 공정 또는 나노임프린팅 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 패턴은 스크린 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 롤프린팅 공정 및 스프레이 프린팅 공정 중 어느 하나의 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 접착성 테이프는 폴리이미드로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 접착성 물질은 PDMS, 폴리에스터, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리이미드 및 에틸비닐 아세테이트 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 접착층(210)을 적층하는 단계는 제 2기판(200)에 접착성 물질을 코팅하는 단계; 또는, 제 2기판(200)에 접착성 물질로 이루어진 필름을 합지하는 단계;인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 가열 및 압착하는 단계에서 가열온도는 50℃ 내지 200℃이고, 압착은 롤러로 가압하여 압착시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 금속박막(140)을 접착층(210)에 전이시키는 단계에서, 금속박막(140) 및 접착층(210)을 냉각시킨 후에 제 1기판(100)을 금속박막(140)으로부터 분리하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 본 발명의 목적은 다른 카테고리로서, 제 2기판(200); 제 2기판(200)의 일면에 적층되고, 접착성 테이프 또는 접착성 물질로 이루어진 접착층(210); 및 접착층(210)의 상면에 적층된 금속박막(140);을 포함하는 금속필름이되, 금속필름은 전자소자에 접착되어 금속전극을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름을 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 접착성 테이프는 폴리이미드로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 금속박막(140)은 소정의 패턴이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 접착성 물질은 PDMS, 폴리에스터, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리이미드 및 에틸비닐 아세테이트 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 금속박막(140)을 전자소자에 전사할 때에, 제 2기판(200)은 공기중의 수분과 산소의 주입을 막아주는 보호층으로 사용될 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 금속 필름을 대형으로 형성하고 금속 필름을 접착성이 있는 물질로 전이시킨 후 금속필름 형성을 제외한 공정이 이루어진 전자소자에 접착시킬 수 있는 접착성의 금속필름을 제공함으로써 간편하게 전자소자에 금속전극을 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 금속필름을 접착성이 있는 물질로 전이하기 전에 패터닝함으로써 다양한 패턴을 용이하게 형성할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 진공이 필요한 스퍼터링공정 및 증착공정을 탈피하여 용액공정을 이용한 금속필름을 제조함으로써 제조비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 5는 종래의 전자소자에 금속패턴을 형성하는 공정을 나타낸 단면도,
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 접착성의 금속필름 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 접착성의 금속필름을 전자소자에 합지한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 접착성의 금속필름 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 접착성의 금속필름을 전자소자에 합지한 상태를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 첨부된 도면들은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위한 것이며 본 발명의 범위가 첨부된 도면들의 범위로 한정되는 것이 아님은 본 발명의 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
<금속필름 제조방법>
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 일실시예에 따른 접착성의 금속필름 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정도이다. 먼저, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 접착성의 금속필름의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
우선, 세정 및 표면 처리된 제 1기판(100)의 일면에 자기조립단분자막(110)을 형성한다(도 6a). 이때, 제 1기판(100)은 유리기판 또는 플라스틱 기판일 수 있으며, 유리기판 또는 플라스틱 기판은 평면기판인 것이 바람직하다. 현재 유기발광소자용 기판의 경우 유리 기판과 플라스틱 기판이 주로 사용되고 있다. 유기재료의 접착력에 큰 영향을 미치는 열팽창 계수 면에서 볼 때는 플라스틱기판이 상대적으로 유리한 면이 있으나, 세정 및 표면처리를 용이하게 하기 위해 유리기판을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 플라스틱 기판은 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride; PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리이스터(polyester; PES) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
제 1기판(100)의 세정 및 표면처리는 1차로 화학물질(Chemical)을 이용하여 파티클(Particle) 및 금속 불순물을 제거하는 세정공정과 2차로 잔류 화학물질을 제거하기 위한 UV 표면처리 공정으로 이루어질 수 있다. 화학물질을 이용한 제 1기판(100)의 세정은 황산(H2SO4)과 과산화수소(H2O2)가 2~4:1의 부피비로 혼합된 피라나 용액을 이용할 수 있다. 즉, 85∼150℃의 피라나용액에 제 1기판(100)을 1∼10초간 디핑하여 세정공정을 실시할 수 있다. 또한, 오존수(10∼50ppm)에 제 1기판(100)을 2∼10분간 디핑하여 세정공정을 실시함으로써 5∼30Å 두께의 확산방지막을 형성할 수도 있다. 또한, 세정공정은 과산화수소가 함유된 용액을 사용하여 실시할 수도 있다.
한편, UV 표면처리 공정은 자외선 램프를 이용할 수 있다. 자외선에 의한 표면처리는 제 1기판(100)에 잔류하는 화학물질을 제거할 수 있다. 또한, 자외선 에너지에 의해 고분자화합물의 분자결합을 절단하여 "H" 원자를 뽑아내고 그 자리에 공기중의 산소가 결합하여 극성이 높은 -OH, >C=O, -C(O)OH 등의 라디칼 작용기가 형성되어 표면의 친수성이 향상되고 접착성, 부착성이 높아지게 할 수 있다. 이 때 조사되는 자외선 에너지는 분자결합에너지보다 높아야 하는 조건이 따른다. 한편, 유리 또는 플라스틱 기판은 표면에너지를 높여주기 위해 O2 플라즈마, N2플라즈마, Ar 플라즈마등을 이용하여 표면처리를 할 수도 있다. 제 1기판(100)의 표면에너지를 증가시킴으로써 제 2기판(200)으로 금속박막(140)을 전이시키는 효과를 높일 수 있다.
도 6a에 도시된 자기조립단분자막(110)은 SAM(self assembled monolayer) 공정에 의해 형성될 수 있다. 이때, 자기조립단분자막(110)은 옥타데실 트리클로로실란(octadecyl trichlorosilane; OTS), 퍼플루오르옥틸 트리클로로실란(perflurooctyl trichlorosilane; FOTS) 및 퍼플루오르데실 트리클로로실란(perflurodecyl trichlorosilane; FDTS) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 자기조립단분자막(110)은 기질과 반응할 수 있는 작용기를 갖는 탄화수소화합물(예:티올, 실록세인)이 기질표면에 화학흡착에 의해 정렬된 분자들의 집합체이며 두께는 탄소사슬의 길이와 표면과의 각도에 따라 다르지만 보통 2~3nm 정도이다. 자기조립단분자막(110)의 계면은 알칸족 사슬의 유기 또는 무기 작용기에 따라 변화되며 긴 탄화수소 사슬의 끝이 메틸(-CH3)과 다른 화합물과 결합할 수 있는 작용기(-CO2H, -OH, -CN 등)를 갖는다. 자기조립단분자막(110)을 형성하는 방법은 제 1기판(100)을 액체 상태의 자기조립단분자 물질에 담가두거나, 기체 상태의 자기조립단분자물질로 채워진 챔버에 넣어 자기조립단분자막(110) 분자 특성에 의해 제 1기판(100) 표면에 부착시켜 코팅하는 방법이 있다. 자기조립단분자막(110)은 주어진 제 1기판(100)의 표면에 나노미터(nm) 단위를 갖는 매우 얇은 유기 분자막을 이루므로 제 1기판(100)의 형상에 변화를 주지 않는다. 예를 들어, 자기조립단분자막(110)의 한 종류인 OTS는 길이가 2.7nm인 길쭉한 형태의 분자로서, 한쪽 끝(반응기)이 실란기 (-SiCl3)로 끝나며, 다른 한쪽(작용기)은메틸기 (-(CH3)3)으로 끝나고 중간은 18개의 탄소 체인으로 이루어져 있다. 이중 실란기로 끝나는 부분은 친수성 부분(120)에 잘 흡착되어 제 1기판(100)과 공유결합으로 이루며 분자들 간의 자발적인 정렬이 이루어지고, 반대편 메틸기로 끝나는 부분에 의해 OTS가 코팅된 표면은 소수성부분(130)으로 변한다. 이러한 원리를 이용하여, 자기조립 단분자막의 반응기와 작용기를 조절하면 박막을 형성하고자 하는 표면을 친수성 부분(120) 혹은 소수성 부분(130)으로 만들 수 있을 뿐 아니라, 자기조립단분자막(110) 자체도 특정 부분에만 흡착시킬 수 있다. 본 발명에서의 자기조립단분자막(110) 형성은 금속박막(140)이 제 1기판(100)으로부터 용이하게 분리되어 제 2기판(200)으로 전이될 수 있도록 하는 역할을 한다.
다음으로, 자기조립단분자막(110)의 상면에 금속박막(140)을 적층한다(도 6b). 금속박막(140)은 스퍼터링 공정, 증착 공정 및 용액 공정 중 어느 하나의 공정으로 적층될 수 있다. 이때, 금속박막(140)에서의 금속은 금, 은, 알루미늄, 리튬, 칼슘, 바륨, 마그네슘, 세슘, 나트륨, 칼륨 및 백금 중 어느 하나를 사용하거나 이들을 조합하여 사용할 수 있고 플루오르화리튬(LiF), 플루오르화세슘(CsF), 플루오르화나트륨(NaF), 세슘카보네이트(Cs2CO3)의 박막을 전자주입층으로 사용하는 이중구조의 음극을 형성할 수도 있다. 이러한 방법은 제 1기판(100)의 특정영역에만 금속박막(140)을 형성하는 것이 아니라 스퍼터링 공정, 증착 공정, 용액 공정 등에 의해 형성된 금속박막(140)을 모두 이용할 수 있기 때문에 금속필름의 제조비용이 절감되는 이점이 있다. 스퍼터링 공정, 증착 공정 및 용액공정은 본 발명의 기술분야의 당업자에게 자명하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 적층된 금속박막(140)에 소정의 패턴을 형성한다(도 6c 및 도 6d). 이때, 금속박막(140)을 적층하는 단계와 패턴을 형성하는 단계는 동시에 또는 순차적으로 이루어지질 수 있다. 즉, 금속박막(140)을 적층한 후에 패턴을 형성하거나 또는 제 1기판(100)에 직접 일정한 패턴을 형성하면서 금속박막(140)을 적층할 수도 있다. 한편, 금속박막(140)을 적층하는 단계와 패턴을 형성하는 단계는 제 1기판(100)의 금속박막(140)을 제 2기판(200)의 접착층(210)에 전이시키기 전에 이루어진다. 금속박막(140)에 패턴을 형성하는 방법은 스크린 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 롤프린팅 공정 및 스프레이 프린팅 공정 중 어느 하나의 공정에 의할 수 있다(도 6c). 또한, 레이저(150) 에칭 공정 또는 나노임프린팅 공정을 이용해 금속박막(140)에 미세한 패턴을 형성할 수도 있다(도 6d). 특히, 레이저(150) 에칭 공정을 이용하면 선폭이 10㎛이하의 미세패턴을 형성할 수 있고, 이를 통해 광원 타일의 간격을 최소화하여 큰 면광원과 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한,금속박막(140)을 형성할 때 패턴 형성을 위한 패터닝 공정이 동시에 또는 순차적으로 이루어짐으로써 전자소자에 패턴이 형성된 금속전극을 효율적으로 형성할 수 있는 이점이 있다. 스크린 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 롤프린팅 공정, 스프레이 프린팅 공정, 레이저 에칭 공정 및 나노임프린팅 공정은 본 발명의 기술분야의 당업자에게 자명한 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 제 2기판(200)의 일면에 접착성 테이프 또는 접착성 물질로 이루어진 접착층(210)을 적층한다(도 6e). 제 2기판(200)은 유리기판 또는 플라스틱 기판일 수 있으며, 유리기판 또는 플라스틱 기판은 접착성 테이프나 접착성 물질에 금속박막(140)이 용이하게 접착되게 하기 위해 평면기판인 것이 바람직하다. 이때 평면기판은 공기중의 수분과 산소의 주입을 막는 보호층으로 사용이 가능하며, 평면기판을 다층으로 구성하여(미도시) 보호기능을 강화할 수도 있다. 한편, 플라스틱 기판은 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride, PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리이스터(polyester, PES) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
접착성 테이프는 폴리이미드로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 접착성 물질은 PDMS, 폴리에스터, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리이미드 및 에틸비닐 아세테이트 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 접착성 물질은 핫멜트 접착제로서 물이나 용제를 전혀 사용하지 않고 100% 열가소성 수지를 사용하여 고온에서 액상으로 제 2기판(200)에 적층 및 압착된 후 수초내에 냉각 및 고화되면서 접착력을 발휘하게 된다. 한편, 접착층(210)은 제 2기판(200)에 접착성 물질을 코팅하거나 제 2기판(200)에 접착성 물질로 이루어진 필름을 합지하는 방법에 의해 적층될 수 있다.
다음으로, 제 1기판(100)의 금속박막(140)과 제 2기판(200)의 접착층(210)을 접촉시켜 가열 및 압착한다(도 6f). 이때 가열 및 압착하는 단계에서의 가열온도는 50℃ 내지 200℃이고, 압착은 롤러로 가압하여 압착시킬 수 있다. 가열온도는 액상으로 변하는 접착성 물질의 종류에 따라 다를 수 있다. 제 1기판(100)의 금속박막(140)과 제 2기판(200)의 접착층(210)을 접착시켜 가열 및 압착함으로써 금속박막(140)이 액상으로 변한 접착층(210)에 융착하게 된다.
마지막으로, 제 1기판(100)을 금속박막(140)과 분리하여 제 1기판(100)의 금속박막(140)을 제 2기판(200)의 접착층(210)으로 전이시킨다(도 6g). 이때, 금속박막(140) 및 접착층(210)을 냉각시킨 후에 제 1기판(100)을 금속박막(140)으로부터 분리한다. 금속박막(140) 및 접착층(210)을 냉각시키면 접착층(210)은 수초내에 고화되면서 제 1기판(100)의 금속박막(140)에 달라붙어 접착력을 발휘하게 된다.이 상태에서 제 1기판(100)을 분리시키면 자기조립단분자막(110)으로 인해 제 1기판(100)은 금속박막(140)과 쉽게 분리되고 금속박막(140)은 접착층(210)에 접착된 상태로 제 2기판(200)으로 전이하게 된다.
이러한 방법으로 제조된 패턴이 형성된 접착성의 금속필름은 금속전극이 형성되지 않은 트랜지스터, 발광다이오드, 태양전지 등의 전자소자에 직접 전사되어 금속전극으로 사용될 수 있다. 또한, 패턴이 형성된 접착성의 금속필름은 굴곡이 필요한 전자소자의 유연한 인쇄회로기판이나 유연한 전자소자에 부착되어 사용될 수 있으며, 나노임프린팅 또는 포토리소그래피의 응용시에 나노소재로서 사용이 가능하다. 한편, 접착성의 금속필름은 제 2기판(200)이 부착된 상태로 사용되거나, 제 2기판(200)을 제거하고 사용될 수도 있다.
<금속필름>
이하, 금속필름의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이때 앞서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
금속필름은 제 2기판(200); 접착성 테이프 또는 접착성 물질로 이루어진 접착층(210); 및 접착층(210)의 일면에 적층된 금속박막(140);을 포함하여 구성되고(미도시), 금속필름은 전자소자에 접착되어 금속전극을 형성할 수 있다. 이때 금속박막(140)에서의 금속은 금, 은, 알루미늄, 리튬, 칼슘, 바륨, 마그네슘, 세슘, 나트륨, 칼륨 및 백금 중 어느 하나를 사용하거나 이들을 조합한 것을 사용할 수 있고 플루오르화리튬(LiF), 플루오르화세슘(CsF), 플루오르화나트륨(NaF), 세슘카보네이트(Cs2CO3)의 박막을 전자주입층으로 사용하는 이중구조의 음극을 형성할 수도 있다. 제 2기판(200)은 유리기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 또한, 접착성 물질의 상면에 금속박막(140)이 접착하는 것을 용이하게 하기 위해 평면기판(미도시)이 사용될 수 있다. 제 2기판(140)은 공기 중의 수분과 산소의 주입을 막는 보호층으로 사용이 가능하다. 또한 제 2기판(140)은 다층으로 구성하여 보호기능을 강화할 수도 있다(미도시).
접착성 테이프는 폴리이미드로 이루어질 수 있고, 접착성 물질은 PDMS, 폴리에스터, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리이미드 및 에틸비닐 아세테이트 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
한편, 금속박막(140)은 소정의 패턴이 형성된 금속박막(140)일 수 있다. 금속박막(140)에의 패턴형성은 금속박막(140)을 접착층(210)으로 전이하기 전에 이루어지고, 금속필름의 제조방법에서 설명한 방법과 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 금속박막(140)을 적층할 때와 동시에 또는 순차적으로 금속박막(140)에 패턴을 형성하고, 이러한 패턴이 형성된 금속박막(140)을 전자소자에 직접 전사하여 사용할 수 있기 때문에 전자소자의 제조공정에 효율성을 기할 수 있다.
한편, 접착성의 금속필름은 제 2기판(200)을 제거한 후 사용되거나, 보호기능을 강화하기 위해 제 2기판(200)을 제거하지 않고 사용될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 접착성의 금속필름을 전자소자에 합지한 상태를 나타낸 단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전자소자는 투명전극층(300), 정공주입층(310), 발광층(320), 금속박막(140), 접착층(210) 및 제 2기판(200)으로 구성되어 있다. 이때, 금속박막(140)과 발광층(320) 사이에는 전자주입층, 전자수송층이 더 포함될 수 있고(미도시), 정공주입층(310)과 발광층(320) 사이에는 정공수송층이 더 포함될 수 있다(미도시). 본 발명인 접착성의 금속필름은 금속박막(140)을 전자소자에 접착 및 전사시켜 전자소자에 금속전극을 형성할 수 있다. 금속필름을 전사할 때에는 50℃ 내지 200℃의 온도로 가열할 수 있다. 여기서 가열온도는 접착층(210)을 이루는 접착성 물질에 따라 액상으로 변하는 온도가 다르기 때문에 금속필름의 전사시에 가해지는 가열온도도 다를 수 있다. 금속필름을 전자소자에 접착시킨 후 가열하면 금속필름의 접착층이 다시 액상으로 변하면서 전사소자에 접착되게 된다. 여기서, 전자소자는 금속전극을 형성할 금속필름을 필요로 하는 전자소자로서 트랜지스터, 발광다이오드, 태양전지 등이 해당될 수 있다. 금속필름 자체를 전자소자에 접착시켜 사용하면 금속필름의 제 2기판(200)은 전자소자의 상면을 덮어 보호층으로서의 역할을 하게 된다. 한편, 패턴이 형성된 금속필름을 미리 제조해 두었다가 금속전극이 형성되지 않은 전자소자에 필요할 때마다 접착하여 사용하면 전자소자의 제조공정의 효율성을 기할 수 있음을 물론 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
10 : 기판
20 : 섀도우 마스크
30 : 금속 파우더
40 : 용기
50 : 엑시머 레이저
60 : 포토마스크
70 : 몰드
80 : 도너필름
90 : 금속과의 접착력이 강한 층
95 : 금속과의 접착력이 약한 층
100 : 제 1기판
110 : 자기조립단분자막
120 : 친수성 부분
130 : 소수성 부분
140 : 금속박막
150 : 레이저
200 : 제 2기판
210 : 접착층
300 : 투명전극층
310 : 정공주입층
320 : 발광층
20 : 섀도우 마스크
30 : 금속 파우더
40 : 용기
50 : 엑시머 레이저
60 : 포토마스크
70 : 몰드
80 : 도너필름
90 : 금속과의 접착력이 강한 층
95 : 금속과의 접착력이 약한 층
100 : 제 1기판
110 : 자기조립단분자막
120 : 친수성 부분
130 : 소수성 부분
140 : 금속박막
150 : 레이저
200 : 제 2기판
210 : 접착층
300 : 투명전극층
310 : 정공주입층
320 : 발광층
Claims (20)
- 세정 및 표면 처리된 제 1기판(100)의 일면에 자기조립단분자막(110)을 형성하는 단계;
상기 자기조립단분자막(110)의 상면에 금속박막(140)을 적층하는 단계;
상기 적층된 금속박막(140)에 소정의 패턴을 형성하는 단계;
제 2기판(200)의 일면에 접착성 테이프 또는 접착성 물질로 이루어진 접착층(210)을 적층하는 단계;
상기 제 1기판(100)의 금속박막(140)과 상기 제 2기판(200)의 접착층(210)을 접촉시켜 가열 및 압착하는 단계; 및
상기 제 1기판(100)을 상기 금속박막(140)과 분리하여 상기 제 1기판(100)의 금속박막(140)을 상기 제 2기판(200)의 접착층(210)으로 전이시키는 단계;를 포함하는 금속필름의 제조방법이되,
상기 패턴이 형성된 상기 금속필름은 전자소자에 전사되어 금속전극을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1기판(100) 및 상기 제 2기판(200)은 유리기판 또는 플라스틱 기판이고,
상기 유리기판 또는 상기 플라스틱 기판은 평면기판인 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름 제조방법.
- 제 2항에 있어서,
상기 플라스틱 기판은 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리이스터 및 폴리에틸렌 나프탈레이트 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 표면처리는 자외선 오존 램프를 이용한 표면처리인 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 자기조립단분자막(110)은 SAM 공정에 의해 형성되고,
상기 자기조립단분자막(110)은 옥타데실 트리클로로실란, 퍼플루오르옥틸 트리클로로실란 및 퍼플루오르데실 트리클로로실란 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 접착성의 금속필름 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 금속박막(140)은 스퍼터링 공정, 증착 공정 및 용액 공정 중 어느 하나로 적층되는 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 금속박막(140)을 적층하는 단계와,
상기 패턴을 형성하는 단계는,
동시에 또는 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 금속박막(140)을 적층하는 단계와,
상기 패턴을 형성하는 단계는,
상기 제 1기판(100)의 금속박막(140)을 상기 제 2기판(200)의 접착층(210)에 전이시키기 전에 이루어지는 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름 제조방법.
- 제 1항, 제 7항 및 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패턴은 레이저 에칭 공정 또는 나노임프린팅 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름 제조방법.
- 제 1항, 제 7항 및 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패턴은 스크린 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 롤프린팅 공정 및 스프레이 프린팅 공정 중 어느 하나의 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 접착성 테이프는 폴리이미드로 이루어진 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 접착성 물질은 PDMS, 폴리에스터, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리이미드 및 에틸비닐 아세테이트 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 접착층(210)을 적층하는 단계는,
상기 제 2기판(200)에 상기 접착성 물질을 코팅하는 단계; 또는,
상기 제 2기판(200)에 상기 접착성 물질로 이루어진 필름을 합지하는 단계;인 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 가열 및 압착하는 단계에서,
가열온도는 50℃ 내지 200℃이고, 상기 압착은 롤러로 가압하여 압착시키는 것을 특징으로 접착성의 금속필름 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 금속박막(140)을 상기 접착층(210)에 전이시키는 단계에서,
상기 금속박막(140) 및 상기 접착층(210)을 냉각시킨 후에,
상기 제 1기판(100)을 상기 금속박막(140)으로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름 제조방법.
- 제 2기판(200);
상기 제 2기판(200)의 일면에 적층되고, 접착성 테이프 또는 접착성 물질로 이루어진 접착층(210); 및
상기 접착층(210)의 상면에 적층된 금속박막(140);을 포함하는 금속필름이되,
상기 금속필름은 전자소자에 접착되어 금속전극을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름.
- 제 16항에 있어서,
상기 접착성 테이프는 폴리이미드로 이루어진 것을 특징으로 하는 접착성의금속필름.
- 제 16항에 있어서,
상기 금속박막(140)은 소정의 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름.
- 제 16항에 있어서,
상기 접착성 물질은 PDMS, 폴리에스터, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리이미드 및 에틸비닐 아세테이트 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름.
- 제 1항에 있어서,
상기 금속박막(140)을 상기 전자소자에 전사할 때에,
상기 제 2기판(200)은 공기중의 수분과 산소의 주입을 막아주는 보호층으로 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 접착성의 금속필름.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020100058338A KR101116375B1 (ko) | 2010-06-21 | 2010-06-21 | 접착성의 금속필름 제조방법 및 그 금속필름 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101154838B1 (ko) * | 2011-03-29 | 2012-06-18 | 한국과학기술원 | 전자소자 제조방법 |
| KR20180108948A (ko) * | 2017-03-23 | 2018-10-05 | 삼성디스플레이 주식회사 | 유기 발광 표시 장치의 제조 방법 |
| KR20190062604A (ko) * | 2016-10-24 | 2019-06-05 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 전자파 투과성 금속 광택 부재, 이것을 사용한 물품 및 금속 박막 |
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| KR20060007503A (ko) * | 2004-07-20 | 2006-01-26 | 삼성코닝 주식회사 | 가요성 기판 상의 고전도성 금속 패턴 형성 방법 및 이를이용한 전자파 차폐 필터 |
| US20070281375A1 (en) * | 2006-06-01 | 2007-12-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Manufacturing method of display device |
| KR100731766B1 (ko) | 2006-07-04 | 2007-06-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 도너 기판 및 그를 이용한 유기전계발광소자의 제조방법 |
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- 2010-06-21 KR KR1020100058338A patent/KR101116375B1/ko active IP Right Grant
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| KR20190062604A (ko) * | 2016-10-24 | 2019-06-05 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 전자파 투과성 금속 광택 부재, 이것을 사용한 물품 및 금속 박막 |
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