[논문]TIZO/Ag/TIZO 다층막 투명전극을 이용한 폴리에스터 아크릴레이트 기반 고분자분산액정의 전기광학적 특성 연구

조정대; 허기석; 홍진후

doi:10.14478/ace.2021.1102

TIZO/Ag/TIZO 다층막 투명전극을 이용한 폴리에스터 아크릴레이트 기반 고분자분산액정의 전기광학적 특성 연구
A Study of Electro-Optical Properties of Polyester Acrylate-Based Polymer-Dispersed Liquid Crystals Using TIZO/Ag/TIZO Multilayer Transparent Electrodes 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.33 no.1, 2022년, pp.50 - 57

조정대 ((주)큐시스) , 허기석 (한국생산기술연구원) , 홍진후 (조선대학교 생명화학고분자공학과)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 RF/DC 마그네트론 증착법을 이용하여 유리 기판 상에 실온에서 TIZO/Ag/TIZO 다층막 투명전극 필름을 증착하였다. 전체 박막 두께 60 nm TIZO/Ag/TIZO (10 nm/10 nm/40 nm)로 이루어진 다층막의 경우 650 nm에서 투과도는 86.5%, 면저항 값은 8.1 Ω/□를 나타냈으며, 적외선(열선)을 효과적으로 차단할 수 있는 투과도 특성 때문에 향후 에너지 절약형 스마트 윈도우로서의 적용도 가능할 것으로 판단된다. TIZO/Ag/TIZO 다층막 투명전극을 적용한 폴리에스터 아크릴레이트 기반 고분자분산액정(polymer-dispersed liquid crystal, PDLC) 시스템에 있어서 액정과 prepolymer의 함량비, PDLC 코팅층의 두께 및 자외선 세기 변화에 따른 전기광학 특성 및 표면 형태학에 미치는 영향이 조사되었다. 15 ㎛의 PDLC 층 두께에 1.5 mW/cm²의 UV 세기로 광경화된 TIZO/Ag/TIZO 다층막 투명전극 적용 PDLC 셀이 전반적으로 양호한 구동 전압과 on-state 투과도 및 뛰어난 off haze를 나타냈으며, PDLC 복합체의 고분자 매트릭스 표면에 형성된 액정 droplet들은 입사광을 효율적으로 산란시킬 수 있는 1~3 ㎛ 크기를 갖고 있었다. 또한, 본 연구에서 제조된 TIZO/Ag/TIZO 다층막 투명전극 적용 PDLC 기반 스마트 윈도우는 연한 갈색의 색조를 띠고 있어서 심미적 측면에서 색다른 장점을 부여할 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Ti-In-Zn-O (TIZO)/Ag/TIZO multilayer transparent electrodes were prepared on glass substrates at room temperature using RF/DC magnetron sputtering. Obtained multilayer structure comprising TIZO/Ag/TIZO (10 nm/10 nm/40 nm) with the total thickness of 60 nm showed a transmittance of 86.5% at 650 nm and a sheet resistance of 8.1 Ω/□. The multilayer films were expected to be applicable for use in energy-saving smart window based on polymer-dispersed liquid crystal (PDLC) because of their transmittance properties to effectively block infrared rays (heat rays). We investigated the effects of the content ratio of prepolymer, the thickness of the PDLC coating layer, and the ultraviolet (UV) light intensity on electro-optical properties, and the surface morphology of polyester acrylate-based PDLC systems using new TIZO/Ag/TIZO transparent conducting electrodes. A PDLC cell with a thickness of 15 ㎛ PDLC layer photocured at an UV intensity of 1.5 mW/cm2 exhibited good driving voltage, favorable on-state transmittance, and excellent off-haze. The LC droplets formed on the surface of the polymer matrix of the PDLC composite had a size range of 1 to 3 ㎛ capable of efficiently scattering incident light. Also, the PDLC-based smart window manufactured using TIZO/Ag/TIZO multi-layered transparent electrodes in this study exhibited a light brown, which will have an advantage in terms of aesthetics.

주제어

표/그림 (12)

그림 Figure 1. Chemical structures of (a) the monomers and cross-linker and (b) the photoinitiator.
그림 Figure 2. Curves of UV-vis-NIR transmittance of the TIZO/Ag/TIZO multilayer films deposited on glass substrates as a function of the thickness of each TIZO/Ag/TIZO layer.
그림 Figure 3. Sheet resistance values of the TIZO/Ag/TIZO multilayer films as a function of thickness of TIZO/Ag/TIZO layer.
그림 Figure 4. Surface roughness (root mean square, RMS, 5 µm × 5 µm) as a function of thickness of TIZO/Ag/TIZO layer and AFM image.
그림 Figure 5. Curves of transmittance versus voltage for PDLC cells according to the prepolymer content.
표 Table 1. Electro-optical Properties of PDLC Cells According to the Prepolymer Content
그림 Figure 6. Curves of transmittance versus voltage for PDLC cells according to the PDLC layer thicknesses.
그림 Figure 7. Curves of transmittance versus voltage for PDLC cells according to the UV intensity.
표 Table 2. Electro-optical Properties of PDLC Cells According to the PDLC Layer Thickness
표 Table 3. Electro-optical Properties of PDLC Cells According to the UV Intensity
그림 Figure 8. (a) ON state and (b) OFF state images of PDLC-based smart window sample (40 × 50 mm²) with TIZO/Ag/TIZO electrodes.
그림 Figure 9. SEM photographs of the surface of the polymer matrix of the PDLC composites at various UV intensities (the scale bar is 10 μm in length.): (a) 0.5 mW/cm², (b) 1.0 mW/cm², (c) 1.5 mW/cm², (d) 2.0 mW/cm².

참고문헌 (31)

J. W. Doane, Polymer Dispersed Liquid Crystal Display, in: B. Bahadur (Ed.), Liquid Crystals: Applications and Uses, 361, World Scientific, Singapore (1990).
P.S. Drzaic, Liquid Crystal Dispersions, World Scientific, Singapore (1995).
J. B. Whitehead Jr., S. Zumer, and J. W. Doane, Light scattering from a dispersion of aligned nematic droplets, J. Appl. Phys. 73, 1057 (1993).

상세보기
D. Kim, Study of electrochemical and electrochromic properties of 9-methy1-2,3,6,7-tetramethoxyfluorene in dichloromethane-TFA-TFAn(I), J. Ind. Eng. Chem. 2, 73-78 (1997).
M. Moller, S. Asaftei, D. Corr, M. Ryan, and L. Walder, Switchable electrochromic images based on a combined top-down bottom-up approach, Adv. Mater. 16, 1558-1562 (2004).

상세보기
D. Barrios, R. Vergaz, J. M. Sanchez-Pena, B. Garcia-Camara, C. G. Granqvist, and G. A. Niklasson, Simulation of the thickness dependence of the optical properties of suspended particle devices, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 143, 613-622 (2015).

상세보기
T. Fujisawa, M. Hayasi, H. Nakada, Y. Tani, and M. Aizawa, An analysis of photo-polymerization induced phase separation process in liquid crystal/polymer composite films, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 366, 107-116 (2001).

상세보기
C. E. Hoyle, T. Y. Lee, and T. Roper, Thiol-enes: chemistry of the past with promise for the future, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 42, 5301-5338 (2004).

상세보기
S. H. Hwang, K. J. Yang, S. H. Woo, B. D. Choi, E. H. Kim, and B. K. Kim, Preparation of newly designed reverse mode polymer dispersed liquid crystals and its electro-optic characteristics, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 470, 163-171 (2007).

상세보기
T. J. White, L. V. Natarajan, T. J. Bunning, and C. A. Guymon, Contribution of monomer functionality and additives to polymerization kinetics and liquid crystal phase separation in acrylate based polymer dispersed liquid crystals (PDLCs), Liq. Cryst. 34, 1377-1385 (2007).

상세보기
D. Hatice, M. Scott, K. Namil, H. Jun, K. Thein, V. N. Lalgudi, P. T. Vincent, and J. B. Timothy, Kinetics of photo-polymerization-induced phase separation and morphology development in mixtures of a nematic liquid crystal and multifunctional acrylate, Polymer 49, 534-545 (2008).

상세보기
Y. S. No and C. W. Jeon, Effect of alignment layer on electro-optic properties of polymer-dispersed liquid crystal displays, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 513, 98-105 (2009).

상세보기
M. Kashima, H. Cao, Q. Meng, H. Liu, D. Wang, F. Li, and H. Yang, The influence of crosslinking agents on the morphology and electro-optical performances of PDLC films, J. Appl. Polym. Sci. 117, 3434-3440 (2010).

상세보기
K. J. Yang and D. Y. Yoon, Electro-optical characteristics of dye-doped polymer dispersed liquid crystals, J. Ind. Eng. Chem. 17, 543-548 (2011).

상세보기
T. Minami and T. Miyata, Present status and future prospects for development of non- or reduced-indium transparent conducting oxide thin films, Thin Solid Films 517, 1474-1477 (2008).

상세보기
D. S. Liu, C. S. Sheu, C. T. Lee, and C. H. Lin, Thermal stability of indium tin oxide thin films co-sputtered with zinc oxide, Thin Solid Films 516, 3196-3203 (2008).

상세보기
Y. Park, V. Choong, Y. Gao, B. R. Hsieh, and S. W. Tang, Work function of indium tin oxide transparent conductor measured by photoelectron spectroscopy, Appl. Phys. Lett. 68, 2699-2701 (1996).

상세보기
J. Cui, A. Wang, N. L. Edleman, J. Ni, P. Lee, N. R. Armstrong, and T. Marks, Indium tin oxide alternatives-high work function transparent conducting oxides as anodes for organic light-emitting diodes, Adv. Mater. 13, 1476-1480 (2001).

상세보기
M. Bender, W. Seelig, C. Daube, H. Frankenberger, B. Ocker, and J. Stollenwerk, Dependence of film composition and thicknesses on optical and electrical properties of ITO-metal-ITO multilayers, Thin Solid Films 326, 67-71 (1998).

상세보기
Y. W. Shin, K. B. Kim, S. J. Noh, and S. Y. Soh, Effects of the particle size and shape of silver nanoparticles on optical and electrical characteristics of the transparent conductive film with a self-assembled network structure, Appl. Chem. Eng. 29, 162-167 (2018).

원문보기 상세보기
J. Lewis, S. Grego, B. Chalamala, E. Vick, and D. Temple, Highly flexible transparent electrodes for organic light-emitting diode-based displays, Appl. Phys. Lett. 85, 3450-3452 (2004).

상세보기
S. W. Cho, J. A. Jeong, J. H. Bae, J. M. Moon, K. H. Choi, S. W. Jeong, N. J. Park, J. J. Kim, S. H. Lee, J. W. Kang, M. S. Yi, and H. K. Kim, Highly flexible, transparent, and low resistance indium zinc oxide-Ag-indium zinc oxide multilayer anode on polyethylene terephthalate substrate for flexible organic light light-emitting diodes, Thin Solid Films 516, 7881-7885 (2008).

상세보기
K. H. Choi, H. J. Nam, J. A. Jeong, S. W. Cho, H. K. Kim, J. W. Kang, D. G. Kim, and W. J. Cho, Highly flexible and transparent InZnSnO x /Ag/InZnSnO x multilayer electrode for flexible organic light emitting diodes, Appl. Phys. Lett. 92, 223302 (2008).

상세보기
E. M. Kim, I. S. Choi, J. P. Oh, Y. B. Kim, J. H. Lee, Y. S. Choi, J. D. Cho, Y. B. Kim, and G. S. Heo, Transparent conductive ZnInSnO-Ag-ZnInSnO multilayer films for polymer dispersed liquid-crystal based smart windows, Jpn. J. Appl. Phys. 53, 095505, (2014).

상세보기
J. D. Cho, S. S. Lee, S. C. Park, Y. B. Kim, and J. W. Hong, Optimization of LC droplet size and electro-optical properties of acrylate-based polymer-dispersed liquid crystal by controlling photocure rate, J. Appl. Polym. Sci. 130, 3098-3104 (2013).

상세보기
J. D. Cho, Y. B. Kim, G. S. Heo, E. M. Kim, and J. W. Hong, Optimization of electro-optical properties of acrylate-based polymer-dispersed liquid crystals for use in transparent conductive ZITO/Ag/ZITO multilayer films, Appl. Chem. Eng. 31, 291-298 (2020).

원문보기 상세보기
G. S. Heo, J. C. Park, B. Y. Oh, S. K. Kim, Y. R. Lee, and D. C. Shin, Combinatorial growth and analysis of Ti-In-Zn-O films deposited by radio-frequency and direct-current magnetron co-sputtering system, Thin Solid Films 520, 7083-7086 (2012).

상세보기
C. Guillen and J. Herrero, Transparent conductive ITO/Ag/ITO multilayer electrodes deposited by sputtering at room temperature, Opt. Commun. 282, 574-578 (2009).

상세보기
S. Ito, T. Takeuchi, T. Katayama, M, Sugiyama, M. Matsuda, T. Kitamura, Y. Wada, and S. Yanagida, Conductive and transparent multilayer films for low-temperature-sintered mesoporous TiO 2 electrodes of dye-sensitized solar cells, Chem. Mater. 15, 2824-2828 (2003).

상세보기
M. Fahland, P. Karlsson, and C. Charton, Low resisitivity transparent electrodes for displays on polymer substrates, Thin Solid Films 392, 334-337 (2001).

상세보기
X. Liu, X. Cai, J. Qiao, J. Mao, and N. Jiang, The design of ZnS/Ag/ZnS transparent conductive multilayer films, Thin Solid Films 441, 200-206 (2003).

상세보기

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format