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KR101055750B1 - 전도성 고분자 패터닝 방법 - Google Patents

전도성 고분자 패터닝 방법 Download PDF

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Publication number
KR101055750B1
KR101055750B1 KR1020080131184A KR20080131184A KR101055750B1 KR 101055750 B1 KR101055750 B1 KR 101055750B1 KR 1020080131184 A KR1020080131184 A KR 1020080131184A KR 20080131184 A KR20080131184 A KR 20080131184A KR 101055750 B1 KR101055750 B1 KR 101055750B1
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KR
South Korea
Prior art keywords
conductive polymer
substrate
vinyl acetate
layer
polymer layer
Prior art date
Application number
KR1020080131184A
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English (en)
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KR20100072697A (ko
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박종운
임연찬
이종호
김태원
김광영
Original Assignee
한국생산기술연구원
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping

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Abstract

본 발명은 전도성 고분자를 패터닝하는 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 패터닝 공정을 간소화하고, 패터닝 공정 간소화하여 공정 단가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 전도성 고분자 패터닝 공정에 비해 패터닝 공정 중 전도성 고분자의 특성 저하를 최소화할 수 있는 전도성 고분자 패터닝 방법에 관한 것이다.
플렉서블(flexible) 기판, 전도성 고분자, 패터닝, 스핀 코팅, 초산비닐, 러버, 스탬프

Description

전도성 고분자 패터닝 방법{Method for patterning conducting polymer}
본 발명은 전도성 고분자를 패터닝하는 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 패터닝 공정을 간소화하고, 패터닝 공정 간소화하여 공정 단가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 전도성 고분자 패터닝 공정에 비해 패터닝 공정 중 전도성 고분자의 특성 저하를 최소화할 수 있는 전도성 고분자 패터닝 방법에 관한 것이다.
전도성 고분자는 다양한 용도로 사용되는 물질인데, 특히, 반도체 분야에서 전극 물질로 이용되는 물질이다.
상기 전도성 고분자를 반도체 분야에서 전극 소자로 형성하기 위해서는 패터닝 공정을 진행하게 된다.
상기 전도성 고분자를 패터닝하는 방법은 여러 방법이 있으나, 대표적인 방법으로는 마스크를 이용한 패터닝 방법과 UV를 이용한 방법 두 가지가 있다.
이때, 마스크를 이용한 패터닝 방법은 진공 증착 장치 내로 기판과 마스크를 장입하고, 진공 분위기를 형성한 후 전도성 고분자를 증발 또는 스퍼터링하여 상기 마스크를 통해 상기 기판상에 원하는 형상의 패턴을 형성하는 방법이다.
따라서, 상기 전도성 고분자가 증발 또는 스퍼터링할 수 없는 물질인 경우에는 이러한 방법을 사용할 수 없다는 문제점이 있다.
또한 상기 UV를 이용한 방법은 기판상에 스핀 코팅 등으로 전도성 고분자를 코팅한 후 UV를 조사하여 패터닝하는 방법인데, 자세한 설명은 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 UV를 이용하여 전도성 고분자를 패터닝하는 방법을 보여주는 도이다.
도 1을 참조하여 UV를 이용하여 기판상에 전도성 고분자를 패터닝하는 방법을 간단하게 설명하면, 기판(10)상에 스핀 코팅(Spin Coating)법 등을 이용하여 ㅈ제1UV-epoxy층(20), 전도성 고분자층(30) 및 제2UV-epoxy층(40)을 순차적으로 코팅한다.
이어서, 상기 제2UV-epoxy층(40)상에 마스크(50)를 형성한다. 이때, 상기 마스크(50)는 상기 전도성 고분자층(30)을 패터닝하기 위한 형상과 동일한 형태의 마스크(50)를 형성한다.
이어서, 상기 기판(10) 상부에서 UV(60)를 조사하여 상기 제1UV-epoxy층(20) 및 제2UV-epoxy층(40) 중 상기 마스크(50)에 의해 가려지지 않은 부분을 경화시킨다.
이어서, 상기 마스크(50)를 제거하고, 스탬프 등을 이용하여 상기 UV(60)에 의해 경화되지 않은 부분을 제거함으로써 상기 전도성 고분자층(30)을 원하는 형태 로 패터닝하게 된다.
이때, 상기 UV를 이용하여 패터닝하는 방법은 반드시 UV를 조사하게 되는데, 상기 UV는 상기 전도성 고분자층(30)의 전도성 고분자의 특성, 즉, 전기전도도, 면저항 및 가시광 투과도 등의 특성을 저하시키는 단점이 있다는 문제점이 있다.
또한, 상기 UV를 이용하여 패터닝하는 방법은 적어도 둘 이상의 UV-epoxy층을 형성해야 할 뿐만 아니라 마스크 또는 마스크 패턴을 형성해야 하는 등 공정이 복잡하다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 간단한 공정으로 플라스틱 기판상에 원하는 형태의 전도성 고분자 패턴을 형성할 수 있는 패터닝 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 패터닝 공정을 간소화하고, 패터닝 공정을 간소화함으로써 공정 단가를 절감할 수 있는 전도성 고분자 패터닝 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 열적, 화학적 및 물리적 손상을 쉽게 받는 플렉서블(flexible) 기판상에 전도성 고분자 패턴을 형성할 수 있는 전도성 고분자 패터닝 공정을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전도성 고분자, 특히, PEDOT:PSS를 패터닝함에 있어 UV를 조사하지 않아도 패터닝이 가능하도록 하는 패터닝 방법을 제시함으로써 UV에 의해 전도성 고분자가 손상(예컨대, 전기전도도, 면저항 및 가시광선 투과도 등의 저하)을 방지할 수 있는 전도성 고분자 패터닝 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전도성 고분자로 이루어진 다양한 비선형 형태의 패턴을 형성할 수 있는 전도성 고분자 패터닝 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판을 준비하는 단계; 상기 기판상 에 계면활성제층(surfactant layer)을 형성하는 단계; 상기 계면활성제층이 형성된 기판상에 스핀 코팅(spin coating)법으로 전도성 고분자층(conductivity polymer layer)을 형성하는 단계; 및 초산비닐(vinyl acetate)을 이용하여 상기 전도성 고분자층의 일정 영역을 제거하여 전도성 고분자 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 전도성 고분자 패터닝 방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 계면활성제층이 형성된 기판상에 스핀 코팅법으로 전도성 고분자층을 형성하는 단계:는 상기 계면활성제층에 형성된 기판상에 전도성 고분자를 공급하는 단계; 상기 전도성 고분자층이 일정 두께 및 일정 면적으로 코팅되도록 하는 제1스핀 코팅을 실시하는 단계; 및 상기 제1스핀 코팅을 실시한 후, 상기 전도성 고분자층의 표면 거칠기가 수나노급 이하가 되도록 하는 제2스핀 코팅을 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1스핀 코팅은 500rpm 내지 1500rpm의 회전 속도로 30초 내지 2분 동안 스핀 코팅을 실시하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제2스핀 코팅은 3000rpm 내지 4500rpm의 회전 속도로 2분 내지 6분 동안 스핀 코팅을 실시하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법이다.
바람직한 실시예에 있어서, 초산비닐을 이용하여 상기 전도성 고분자층의 일정 영역을 제거하여 전도성 고분자 패턴을 형성하는 단계:는 패턴이 형성된 표면을 구비한 스탬프를 준비하는 단계; 상기 스탬프의 표면에 초산비닐을 코팅하는 단계; 및 상기 스탬프를 상기 전도성 고분자층이 형성된 기판에 각인하여 원하는 형태의 전도성 고분자 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 스탬프의 표면에 초산비닐을 코팅하는 단계:는 초산비닐 용액이 담긴 초산비닐 용기를 준비하는 단계; 및 상기 초산비닐 용기에 담긴 초산비닐 용액의 표면에 상기 스탬프의 표면을 접촉시켜 상기 스탬프의 표면에 초산비닐을 코팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법이다.
바람직한 실시예에 있어서, 초산비닐을 이용하여 상기 전도성 고분자층의 일정 영역을 제거하여 전도성 고분자 패턴을 형성하는 단계:는 패턴이 형성된 테이프를 준비하는 단계; 상기 테이프의 일측 표면에 초산비닐을 코팅하는 단계; 상기 초산비닐이 코팅된 표면이 상기 전도성 고분자층상에 접촉하도록 상기 테이프를 부착하는 단계; 상기 테이프가 부착된 기판을 러버(rubber)로 러빙(rubbing)하여 상기 테이프에 상기 전도성 고분자층의 일정 영역이 부착되도록 하는 단계; 및 상기 테이프를 탈착하여 상기 테이프에 부착된 전도성 고분자의 일정 영역을 제거하여 상기 기판상에 전도성 고분자 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 테이프의 일측 표면에 초산비닐을 코팅하는 단계:는 초산비닐 용액이 담긴 초산비닐 용기를 준비하는 단계; 및 상기 초산비닐 용기에 담긴 초산비닐 용액의 표면에 상기 테이프의 일측 표면을 접촉시켜 상기 테이프의 일측 표면에 초산비닐을 코팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 전도성 고분자층의 전도성 고분자는 PEDOT:PSS인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 고분자 전극 패터닝 방법은 반도체 소자 또는 표시 소자의 제조 공정 중 전극을 패터닝하는 방법인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법이다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법은 롤투롤(Roll to Roll) 방식 또는 마스크를 이용한 증착 방식을 이용하여 패터닝함으로써 종래의 전도성 고분자 패터닝 공정은 복잡하였으나 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법을 이용함으로써 간소화할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법은 패턴 과정을 간소화시킬 수 있어 공정 단가를 절감할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법은 종래의 패터닝 방식에 비해 다양한 비선형 형태의 패턴, 즉, 자유 형상의 패턴을 형성할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법은 플라스틱 등과 같이 열에 의해 변형 또는 손상되는 재질의 기판상에 원하는 형상의 패턴을 형성함에 있어 기판의 변형 또는 손상을 발생시키지 않고도 형성할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법은 플라스틱 등과 같이 물리적 화학적 손상이 쉬운 재질로 이루어진 기판상에 원하는 형상의 패턴을 형성함에 있어 기판의 물리적 화학적 손상 없이 원하는 형상의 패턴을 형성할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법은 UV를 조사하지 않음으로써 전도성 고분자, 특히, PEDOT:PSS의 특성(예컨대, 전기전도도, 면저항 및 가시광선 투과도 등)을 저하시키지 않고 패터닝할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나 타낸다.
도 2는 본 발명의 전도성 고분자 패턴 방법의 공정 순서를 보여주는 공정 순서도이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 우선 기판을 준비(S100)하는 제1단계를 실시한다.
상기 기판은 실리콘 기판, 유리 기판 및 플렉서블 기판(Flexible substrate) 등 어떤 기판을 사용하여도 무방하나, 상기 기판상에 OLED(organic light-emitting diode)를 형성하고자 한다면, 플렉서블 기판, 특히 플라스틱 기판인 것이 바람직하다.
이어서, 상기 기판상에 계면활성제층(surfactant layer)을 형성(S200)하는 제2단계를 실시한다.
이때, 상기 계면활성제층은 상기 기판상에 이후 설명될 전도성 고분자층이 형성될 때, 상기 기판과 전도성 고분자층간의 고착력(adhesion force)을 증가시키기 위해 형성된다.
상기 기판(특히, 플렉서블 기판인 경우)은 일반적으로 소수성을 가진 반면, 전도성 고분자층의 경우에는 친수성을 갖고 있다.
이로 인해 상기 기판상에 상기 전도성 고분자의 코팅이 원활하게 이루어지지 않는 문제가 발생하는데, 이를 해결하기 위해 상기 기판과 전도성 고분자층 사이에 상기 계면활성제층을 코팅한다.
상기 계면활성제층의 코팅으로 인해 상기 기판과 전도성 고분자층 사이의 표 면 부착에너지의 차이를 줄일 수 있게 된다.
이어서, 상기 계면활성제층이 코팅된 기판상에 스핀 코팅(spin coating)법으로 전도성 고분자층(conductivity polymer layer)을 형성(S300)하는 제3단계를 실시한다.
이때, 상기 전도성 고분자층은 적절한 두께 및 표면 거칠기를 갖는 것이 좋은데, 이는 상기 전도성 고분자층이 반도체 소자 또는 표시 소자의 전극(예컨대, 양극 전극)으로 사용되기 때문에 전기전도도, 면저항 및 가시광선의 투과도 등의 특성이 우수해야하고, 상기 전도성 고분자층상에 다른 층이 형성될 때, 다른 층의 코팅 특성에 영향을 주기 때문이다.
한편, 상기 전도성 고분자층을 스핀 코팅법으로 코팅할 때에는 하기에서 설명하는 세 단계로 코팅하는 것이 바람직하다.
첫 번째 단계는 상기 계면활성제층이 형성된 기판상에 전도성 고분자를 공급하는 공정을 진행한다.
이때, 상기 전도성 고분자는 상기 기판의 크기 및 전도성 고분자의 두께 등을 고려하여 정정한 양을 공급한다.
두 번째 단계는 상기 전도성 고분자층이 일정 두께 및 일정 면적으로 코팅되도록 하는 제1스핀 코팅을 실시하는 공정을 진행한다.
이때, 상기 제1스핀 코팅은 500rpm 내지 1500rpm의 회전 속도로 30초 내지 2분 동안 스핀 코팅을 실시함으로써 상기 기판상에 형성되는 전도성 고분자층이 원하는 두께와 면적으로 코팅되게 할 수 있다.
세 번째 단계는 상기 제1스핀 코팅을 실시한 후, 상기 전도성 고분자층의 표면 거칠기가 일정 거칠기, 즉, 수나노급 이하가 되도록 하는 제2스핀 코팅을 실시하는 공정을 진행한다.
상기 제1스핀 코팅으로 상기 기판상에 전도성 고분자층이 일정 두께 및 면적으로 코팅되기는 하나 표면 거칠기가 크다는 문제점이 있음으로 이를 해결하기 위해 제2스핀 코팅을 실시하는 것이 바람직하다.
상기 제2스핀 코팅은 3000rpm 내지 4500rpm의 회전 속도로 2분 내지 6분 동안 스핀 코팅을 실시함으로써, 상기 제1스핀 코팅 과정에서 일정 두께 및 면적으로 코팅된 전도성 고분자층의 표면 거칠기가 일정 거칠기 이하로 형성되게 하는 역할을 한다.
상기와 같은 방법으로 상기 계면활성제층이 형성된 기판상에 전도성 고분자층을 형성하게 되면, 상기 전도성 고분자층은 경화가 진행되어 상기 전도성 고분자층을 패터닝하여 전도성 고분자 패턴을 형성한 후에도 상기 전도성 고분자 패턴의 형상은 변형이 발생하지 않게 된다.
상기 계면활성제층이 형성된 기판상에 전도성 고분자층을 형성하는 공정 이후, 초산비닐(vinyl acetate)을 이용하여 상기 전도성 고분자층의 일정 영역을 제거하여 전도성 고분자 패턴을 형성(S400)하는 제4단계를 실시한다.
상기 초산비닐은 상기 기판상에 형성된 전도성 고분자층을 분리하는 역할을 하는데, 본 발명에서는 초산비닐을 이용하여 상기 전도성 고분자층의 일정 영역을 제거하는 방법은 테이프 방식과 스탬프 방식을 사용하였다. 상기 테이프 방식 및 스탬프 방식은 실시 예1 및 실시 예2에서 자세히 설명한다.
상기 초산비닐이 상기 전도성 고분자층의 일정 영역을 분리하는 원리는 상기 초산비닐을 분리하고자 하는 전도성 고분자층의 일정 영역에 접촉하게 하여 상기 전도성 고분자층의 일정 영역이 상기 초산비닐과 접착하게 한 후, 상기 초산비닐을 제거하면, 상기 초산비닐과 접착된 전도성 고분자층의 일정 영역이 다른 전도성 고분자층과 분리됨으로 상기 전도성 고분자 패턴만이 상기 기판상에 남게 되는 원리를 이용한다.
<제 1 실시 예>
도 3은 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법의 제1실시 예를 보여주는 순서도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 우선 기판을 준비(S100)하는 제1단계를 실시한다.
상기 기판은 실리콘 기판, 유리 기판 및 플렉서블 기판 등 어떤 기판을 사용하여도 무방하나, 상기 기판상에 OLED를 형성하고자 한다면, 플렉서블 기판, 특히 플라스틱 기판인 것이 바람직하다.
이어서, 상기 기판상에 계면활성제층을 형성(S200)하는 제2단계를 실시한다.
이때, 상기 계면활성제층은 상기 기판상에 이후 설명될 전도성 고분자층이 형성될 때, 상기 기판과 전도성 고분자층간의 고착력을 증가시키기 위해 형성된다.
상기 기판(특히, 플렉서블 기판인 경우)은 일반적으로 소수성을 가진 반면, 전도성 고분자층의 경우에는 친수성을 갖고 있다.
이로 인해 상기 기판상에 상기 전도성 고분자의 코팅이 원활하게 이루어지지 않는 문제가 발생하는데, 이를 해결하기 위해 상기 기판과 전도성 고분자층 사이에 상기 계면활성제층을 코팅한다.
상기 계면활성제층의 코팅으로 인해 상기 기판과 전도성 고분자층 사이의 표면 부착에너지의 차이를 줄일 수 있게 된다.
이어서, 상기 계면활성제층이 코팅된 기판상에 스핀 코팅법으로 전도성 고분자층을 형성(S300)하는 제3단계를 실시한다.
이때, 상기 전도성 고분자층은 적절한 두께 및 표면 거칠기를 갖는 것이 좋은데, 이는 상기 전도성 고분자층이 반도체 소자 또는 표시 소자의 전극(예컨대, 양극 전극)으로 사용되기 때문에 전기전도도, 면저항 및 가시광선의 투과도 등의 특성이 우수해야하고, 상기 전도성 고분자층상에 다른 층이 형성될 때, 다른 층의 코팅 특성에 영향을 주기 때문이다.
한편, 상기 전도성 고분자층을 스핀 코팅법으로 코팅할 때에는 하기에서 설명하는 세 단계로 코팅하는 것이 바람직하다.
첫 번째 단계는 상기 계면활성제층이 형성된 기판상에 전도성 고분자를 공급하는 공정을 진행한다.
이때, 상기 전도성 고분자는 상기 기판의 크기 및 전도성 고분자의 두께 등을 고려하여 정정한 양을 공급한다.
두 번째 단계는 상기 전도성 고분자층이 일정 두께 및 일정 면적으로 코팅되 도록 하는 제1스핀 코팅을 실시하는 공정을 진행한다.
이때, 상기 제1스핀 코팅은 500rpm 내지 1500rpm의 회전 속도로 30초 내지 2분 동안 스핀 코팅을 실시함으로써 상기 기판상에 형성되는 전도성 고분자층이 원하는 두께와 면적으로 코팅되게 할 수 있다.
세 번째 단계는 상기 제1스핀 코팅을 실시한 후, 상기 전도성 고분자층의 표면 거칠기가 일정 거칠기, 즉, 수나노급 이하가 되도록 하는 제2스핀 코팅을 실시하는 공정을 진행한다.
상기 제1스핀 코팅으로 상기 기판상에 전도성 고분자층이 일정 두께 및 면적으로 코팅되기는 하나 표면 거칠기가 크다는 문제점이 있음으로 이를 해결하기 위해 제2스핀 코팅을 실시하는 것이 바람직하다.
상기 제2스핀 코팅은 3000rpm 내지 4500rpm의 회전 속도로 2분 내지 6분 동안 스핀 코팅을 실시함으로써, 상기 제1스핀 코팅 과정에서 일정 두께 및 면적으로 코팅된 전도성 고분자층의 표면 거칠기가 일정 거칠기 이하로 형성되게 하는 역할을 한다.
상기와 같은 방법으로 상기 계면활성제층이 형성된 기판상에 전도성 고분자층을 형성하게 되면, 상기 전도성 고분자층은 경화가 진행되어 상기 전도성 고분자층을 패터닝하여 전도성 고분자 패턴을 형성한 후에도 상기 전도성 고분자 패턴의 형상은 변형이 발생하지 않게 된다.
한편, 상기 기판상에 계면활성제층 및 전도성 고분자층을 형성한 후, 패턴이 형성된 표면을 구비한 스탬프를 준비(S410a)하는 제4-1단계를 실시한다.
이때, 상기 스탬프를 준비(S410a)하는 단계는 설명의 편의상 상기 기판상에 계면활성제층 및 전도성 고분자층을 형성하는 단계 이후에 진행하는 것으로 설명하고 있으나 기판을 준비(S100)하는 단계 이전 또는 동시에 준비하여도 무방하고, 상기에 설명한 다른 단계와는 무관하게 따로 준비하여도 무방하다.
상기 스탬프의 표면에는 상기 전도성 고분자층을 패터닝하고자 하는 패턴이 형성되어 있는데, 그 패턴은 요철로 형성되어 있다. 이때, 상기 요철의 요부(凹)는 상기 전도성 고분자층을 남기기 위한 부분과 대응되고, 상기 요철의 철부(凸)는 상기 전도성 고분차층을 제거하고자 하는 부분과 대응된다. 따라서 상기 스탬프의 표면 요철의 요부(凹) 형상은 형성하고자 하는 전도성 고분자 패턴과 동일한 형태로 형성되어 있다.
이어서, 상기 스탬프의 표면에 초산비닐을 코팅(S420a)하는 제4-2단계를 실시한다.
상기 스탬프의 표면에 초산비닐을 코팅하는 단계는 초산비닐 용액이 담긴 초산비닐 용기를 준비하고, 상기 초산비닐 용기에 담긴 초산비닐 용액의 표면에 상기 스탬프의 표면을 접촉시킴으로써 상기 스탬프의 표면에 초산비닐을 코팅함으로써 이루어질 수 있다.
이때, 상기 초산비닐은 상기 스탬프의 표면 중 상기 요철의 철부(凸)에는 반드시 코팅되도록 하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 스탬프를 상기 전도성 고분자층이 형성된 기판에 각인하여 원하는 형태의 전도성 고분자 패턴을 형성(S430a)하는 제4-3단계를 실시한다.
상기 스탬프의 표면, 특히 상기 요철의 철부(凸)에는 상기에서 상술한 바와 같이 초산비닐이 코팅되어 있음으로, 상기 스탬프의 표면이 상기 전도성 고분자층에 접촉하여 각인하게 되면, 상기 스탬프 표면의 철부(凸)와 상기 전도성 고분자층은 접착하게 된다.
그리고 상기 스탬프를 상기 기판으로부터 분리하게 되면, 상기 스탬프 표면의 철부(凸)에는 상기 전도성 고분자층의 일부가 접착된 상태로 분리되게 된다.
따라서 상기 기판상에는 상기 스탬프 표면 요철의 요부(凹)의 형상과 동일한 형태의 전도성 고분자 패턴이 형성되게 된다.
따라서 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법은 기판을 준비하고, 기판상에 계면활성제층 및 전도성 고분자층을 형성한 후, 표면에 초산비닐이 코팅된 스탬프를 이용하여 패터닝함으로써 전도성 고분자 패턴을 형성할 수 있다.
<제 2 실시 예>
도 4는 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법의 제2실시 예를 보여주는 순서도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 우선 기판을 준비(S100)하는 제1단계를 실시한다.
상기 기판은 실리콘 기판, 유리 기판 및 플렉서블 기판 등 어떤 기판을 사용하여도 무방하나, 상기 기판상에 OLED를 형성하고자 한다면, 플렉서블 기판, 특히 플라스틱 기판인 것이 바람직하다.
이어서, 상기 기판상에 계면활성제층을 형성(S200)하는 제2단계를 실시한다.
이때, 상기 계면활성제층은 상기 기판상에 이후 설명될 전도성 고분자층이 형성될 때, 상기 기판과 전도성 고분자층간의 고착력을 증가시키기 위해 형성된다.
상기 기판(특히, 플렉서블 기판인 경우)은 일반적으로 소수성을 가진 반면, 전도성 고분자층의 경우에는 친수성을 갖고 있다.
이로 인해 상기 기판상에 상기 전도성 고분자의 코팅이 원활하게 이루어지지 않는 문제가 발생하는데, 이를 해결하기 위해 상기 기판과 전도성 고분자층 사이에 상기 계면활성제층을 코팅한다.
상기 계면활성제층의 코팅으로 인해 상기 기판과 전도성 고분자층 사이의 표면 부착에너지의 차이를 줄일 수 있게 된다.
이어서, 상기 계면활성제층이 코팅된 기판상에 스핀 코팅법으로 전도성 고분자층을 형성(S300)하는 제3단계를 실시한다.
이때, 상기 전도성 고분자층은 적절한 두께 및 표면 거칠기를 갖는 것이 좋은데, 이는 상기 전도성 고분자층이 반도체 소자 또는 표시 소자의 전극(예컨대, 양극 전극)으로 사용되기 때문에 전기전도도, 면저항 및 가시광선의 투과도 등의 특성이 우수해야하고, 상기 전도성 고분자층상에 다른 층이 형성될 때, 다른 층의 코팅 특성에 영향을 주기 때문이다.
한편, 상기 전도성 고분자층을 스핀 코팅법으로 코팅할 때에는 하기에서 설명하는 세 단계로 코팅하는 것이 바람직하다.
첫 번째 단계는 상기 계면활성제층이 형성된 기판상에 전도성 고분자를 공급 하는 공정을 진행한다.
이때, 상기 전도성 고분자는 상기 기판의 크기 및 전도성 고분자의 두께 등을 고려하여 정정한 양을 공급한다.
두 번째 단계는 상기 전도성 고분자층이 일정 두께 및 일정 면적으로 코팅되도록 하는 제1스핀 코팅을 실시하는 공정을 진행한다.
이때, 상기 제1스핀 코팅은 500rpm 내지 1500rpm의 회전 속도로 30초 내지 2분 동안 스핀 코팅을 실시함으로써 상기 기판상에 형성되는 전도성 고분자층이 원하는 두께와 면적으로 코팅되게 할 수 있다.
세 번째 단계는 상기 제1스핀 코팅을 실시한 후, 상기 전도성 고분자층의 표면 거칠기가 일정 거칠기, 즉, 수나노급 이하가 되도록 하는 제2스핀 코팅을 실시하는 공정을 진행한다.
상기 제1스핀 코팅으로 상기 기판상에 전도성 고분자층이 일정 두께 및 면적으로 코팅되기는 하나 표면 거칠기가 크다는 문제점이 있음으로 이를 해결하기 위해 제2스핀 코팅을 실시하는 것이 바람직하다.
상기 제2스핀 코팅은 3000rpm 내지 4500rpm의 회전 속도로 2분 내지 6분 동안 스핀 코팅을 실시함으로써, 상기 제1스핀 코팅 과정에서 일정 두께 및 면적으로 코팅된 전도성 고분자층의 표면 거칠기가 일정 거칠기 이하로 형성되게 하는 역할을 한다.
상기와 같은 방법으로 상기 계면활성제층이 형성된 기판상에 전도성 고분자층을 형성하게 되면, 상기 전도성 고분자층은 경화가 진행되어 상기 전도성 고분자 층을 패터닝하여 전도성 고분자 패턴을 형성한 후에도 상기 전도성 고분자 패턴의 형상은 변형이 발생하지 않게 된다.
한편, 상기 기판상에 계면활성제층 및 전도성 고분자층을 형성한 후, 패턴이 형성된 표면을 구비한 테이프(tape)를 준비(S410b)하는 제4-1단계를 실시한다.
이때, 상기 테이프를 준비(S410b)하는 단계는 설명의 편의상 상기 기판상에 계면활성제층 및 전도성 고분자층을 형성하는 단계 이후에 진행하는 것으로 설명하고 있으나 기판을 준비(S100)하는 단계 이전 또는 동시에 준비하여도 무방하고, 상기에 설명한 다른 단계와는 무관하게 따로 준비하여도 무방하다.
상기 테이프에는 상기 전도성 고분자층을 패터닝하고자 하는 패턴이 형성되어 있는데, 그 패턴은 테이프의 뚫린 부분과 뚫리지 않은 부분으로 형성되어 있을 수 있다. 즉, 상기 제1실시 예의 스탬프와 비교하면, 상기 스탬프 표면 요철의 요부(凹)는 뚫린 부분과 대응되고, 요철의 철부(凸)는 뚫리지 않은 부분과 대응된다.
따라서, 상기 테이프의 뚫린 부분의 형태는 형성하고자 하는 전도성 고분자 패턴과 동일한 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 테이프의 일측 표면에 초산비닐을 코팅(S420b)하는 제4-2단계를 실시한다.
상기 테이프의 표면에 초산비닐을 코팅하는 단계는 초산비닐 용액이 담긴 초산비닐 용기를 준비하고, 상기 초산비닐 용기에 담긴 초산비닐 용액의 표면에 상기 테이프의 일측 표면을 접촉시킴으로써 상기 테이프의 일측 표면에 초산비닐을 코팅함으로써 이루어질 수 있다.
이어서, 상기 초산비닐이 코팅된 일측 표면이 상기 전도성 고분자층에 접촉하도록 상기 기판상에 상기 테이프를 부착(S430b)하는 제4-3단계를 실시한다.
이어서, 상기 테이프가 부착된 기판을 러버(Rubber)로 러빙(Rubbing)하여 상기 테이프에 상기 전도성 고분자층의 일정 영역을 부착(S440b)하는 제4-4단계를 실시한다.
이때, 상기 테이프는 뚫린 부분과 뚫리지 않은 부분이 존재함으로, 상기 러빙 고정으로 상기 전도성 고분자층 중 일정 영역만이 상기 테이프의 뚫리지 않은 부분에 상기 초산비닐에 의해 부착하게 되고, 상기 테이프의 뚫린 부분에는 상기 전도성 고분자층이 그대로 유지된다.
이어서, 상기 테이프를 탈착하여 상기 테이프에 부착된 전도성 고분자의 일정 영역을 제거하여 전도성 고분자 패턴을 형성(S450b)하는 제4-5단계를 실시한다.
이때, 상기 테이프의 뚫린 부분에 해당되는 전도성 고분자층은 상기 기판상에 그대로 코팅되어 있는 형태로 존재하여 이 부분이 전도성 고분자 패턴을 형성하게 된다.
따라서 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법은 기판을 준비하고, 기판상에 계면활성제층 및 전도성 고분자층을 형성한 후, 표면에 초산비닐이 코팅된 테이프를 이용하여 패터닝함으로써 전도성 고분자 패턴을 형성할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법에 의해 패터닝된 전도성 고분자 패턴의 삼차원 이미지, 가장자리의 두께 프로파일 및 표면 거칠기를 보여주는 도들이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법으로 전도성 고분자 패턴을 형성한 후 그 가장 자리를 삼차원 영상으로 촬영한 결과 및 두께 프로파일를 보여주는 도로, 도 5a에서 보는 바와 같이 가장 자리가 호(arc)의 형태를 이루고 있으면서도 도 5b에서 보는 바와 같이 전도성 고분자 패턴의 두께 프로파일이 가장자리에서 뚜렷하게 변화됨으로 전도성 고분자 패턴의 가장 자리가 완전한 형상을 이루고 있는 것을 볼 수 있다.
또한, 도 5c에서 보는 바와 같이 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법으로 패터닝한 전도성 고분자 패턴의 표면 거칠기는 약 6.23nm인 것으로 분석되어 표면 거칠기가 우수한 것으로 조사되었다.
따라서 도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법은 전도성 고분자 패턴을 형성함에서 가장 자리를 호 형태로 형성할 수 있고, 표면 거칠기 역시 우수한 것을 보여주고 있어, 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법은 다양한 형태, 즉 자유 형상의 패턴을 형성할 수 있음을 보여줄 뿐만 아니라 패터닝 공정 후에도 우수한 표면 거칠기를 갖는 전도성 고분자 패턴을 패터닝하는 방법을 제공하고 있을 보여준다.
따라서, 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법은 종래의 전도성 고분자 패터닝 방법, 즉, 롤투롤 방식 또는 마스크를 이용한 방식에 비해 간소화된 패터닝 공정을 이용함으로써 공정 단계를 간소화할 수 있을 뿐만 아니라 공정 단계를 간소화하여 공정 단가를 저감할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법은 초산비닐을 이용하여 전도성 고분자 패턴을 형성함으로써 남기기 원하는 형상 이외의 다른 영역은 손쉽게 제거할 수 있게 함으로써, 종래의 패터닝 방식, 즉 롤투롤 방식 또는 마스크를 이용한 방식에 비해 다양한 비선형 형태의 패턴, 즉, 자유 형상의 패턴을 형성할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법은 초산비닐을 이용하여 전도성 고분자 패턴을 형성함으로써 종래와 같이 UV를 조사하거나, 열처리하거나, 화학약품을 이용하여 전도성 고분자층의 일부분을 제거하는 등의 공정을 진행하지 않음으로써 플라스틱 등과 같이 열 또는 화학약품에 의해 변형 또는 손상되는 재질의 기판상에 원하는 형상의 패턴을 형성함에 있어 기판의 변형 또는 손상을 발생시키지 않고도 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법은 플라스틱 등과 같이 물리적 화학적 손상이 쉬운 재질로 이루어진 기판상에 원하는 형상의 패턴을 형성함에 있어 초산비닐을 이용하여 패터닝함으로써 기판의 물리적 화학적 손상 없이 원하는 형상의 패턴을 형성할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법은 UV를 조사하지 않음으로써 전도성 고분자, 특히, PEDOT:PSS의 특성(예컨대, 전기전도도, 면저항 및 가시광선 투과도 등)을 저하시키지 않고 패터닝할 수 있는 효과를 가진다.
이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내 에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
도 1은 UV를 이용하여 전도성 고분자를 패터닝하는 방법을 보여주는 도이다.
도 2는 본 발명의 전도성 고분자 패턴 방법의 공정 순서를 보여주는 공정 순서도이다.
도 3은 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법의 제1실시 예를 보여주는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법의 제2실시 예를 보여주는 순서도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 전도성 고분자 패터닝 방법에 의해 패터닝된 전도성 고분자 패턴의 삼차원 이미지, 가장자리의 두께 프로파일 및 표면 거칠기를 보여주는 도들이다.

Claims (10)

  1. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판상에 계면활성제층(surfactant layer)을 형성하는 단계;
    상기 계면활성제층이 형성된 기판상에 스핀 코팅(spin coating)법으로 전도성 고분자층(conductivity polymer layer)을 형성하는 단계; 및
    초산비닐(vinyl acetate)을 이용하여 상기 전도성 고분자층의 일정 영역을 제거하여 전도성 고분자 패턴을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 초산비닐을 이용하여 상기 전도성 고분자층의 일정 영역을 제거하여 전도성 고분자 패턴을 형성하는 단계:는
    패턴이 형성된 표면을 구비한 스탬프를 준비하는 단계;
    상기 스탬프의 표면에 초산비닐을 코팅하는 단계; 및
    상기 스탬프를 상기 전도성 고분자층이 형성된 기판에 각인하여 원하는 형태의 전도성 고분자 패턴을 형성하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스탬프의 표면에 초산비닐을 코팅하는 단계:는
    초산비닐 용액이 담긴 초산비닐 용기를 준비하는 단계; 및
    상기 초산비닐 용기에 담긴 초산비닐 용액의 표면에 상기 스탬프의 표면을 접촉시켜 상기 스탬프의 표면에 초산비닐을 코팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법.
  3. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판상에 계면활성제층(surfactant layer)을 형성하는 단계;
    상기 계면활성제층이 형성된 기판상에 스핀 코팅(spin coating)법으로 전도성 고분자층(conductivity polymer layer)을 형성하는 단계; 및
    초산비닐(vinyl acetate)을 이용하여 상기 전도성 고분자층의 일정 영역을 제거하여 전도성 고분자 패턴을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 초산비닐을 이용하여 상기 전도성 고분자층의 일정 영역을 제거하여 전도성 고분자 패턴을 형성하는 단계:는
    패턴이 형성된 테이프를 준비하는 단계;
    상기 테이프의 일측 표면에 초산비닐을 코팅하는 단계;
    상기 초산비닐이 코팅된 표면이 상기 전도성 고분자층상에 접촉하도록 상기 테이프를 부착하는 단계;
    상기 테이프가 부착된 기판을 러버(rubber)로 러빙(rubbing)하여 상기 테이프에 상기 전도성 고분자층의 일정 영역이 부착되도록 하는 단계; 및
    상기 테이프를 탈착하여 상기 테이프에 부착된 전도성 고분자의 일정 영역을 제거하여 상기 기판상에 전도성 고분자 패턴을 형성하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 테이프의 일측 표면에 초산비닐을 코팅하는 단계:는
    초산비닐 용액이 담긴 초산비닐 용기를 준비하는 단계; 및
    상기 초산비닐 용기에 담긴 초산비닐 용액의 표면에 상기 테이프의 일측 표면을 접촉시켜 상기 테이프의 일측 표면에 초산비닐을 코팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계면활성제층이 형성된 기판상에 스핀 코팅법으로 전도성 고분자층을 형성하는 단계:는
    상기 계면활성제층에 형성된 기판상에 전도성 고분자를 공급하는 단계;
    상기 전도성 고분자층이 일정 두께 및 일정 면적으로 코팅되도록 하는 제1스핀 코팅을 실시하는 단계; 및
    상기 제1스핀 코팅을 실시한 후, 상기 전도성 고분자층의 표면 거칠기가 일정 거칠기 이하가 되도록 하는 제2스핀 코팅을 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1스핀 코팅은 500rpm 내지 1500rpm의 회전 속도로 30초 내지 2분 동안 스핀 코팅을 실시하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2스핀 코팅은 3000rpm 내지 4500rpm의 회전 속도로 2분 내지 6분 동안 스핀 코팅을 실시하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 고분자층의 전도성 고분자는 PEDOT:PSS인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고분자 전극 패터닝 방법은 반도체 소자 또는 표시 소자의 제조 공정 중 전극을 패터닝하는 방법인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 패터닝 방법.
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