초록 ▼

전자기기의 휴대성이 강조되면서 유연전자소자에 관심과 요구가 증대되고 있다. 그래서 최근 전자산업에서는 유연디스플레이, 유연태양전지, 유연인쇄회로기판 과 같은 유연전자소자에 적용하기 위한 유연기판상에 전극 배선을 제조하는 데에 관심이 집중되고 있다. 그러한 유연전자소자의 기판으로는 내열성은 낮지만 가격이 저렴하고 광학적으로 투명한 PET와 같은 폴리머 필름이 유용하다. 지금까지는 기존의 노광공정을 대체하여 PET와 같이 내열성이 낮은 유연기판에 전극을 제조할 수 있는 공정으로 잉크젯, 롤투롤과 같은 용액공정이 가장 유망한 공정으로 여

전자기기의 휴대성이 강조되면서 유연전자소자에 관심과 요구가 증대되고 있다. 그래서 최근 전자산업에서는 유연디스플레이, 유연태양전지, 유연인쇄회로기판 과 같은 유연전자소자에 적용하기 위한 유연기판상에 전극 배선을 제조하는 데에 관심이 집중되고 있다. 그러한 유연전자소자의 기판으로는 내열성은 낮지만 가격이 저렴하고 광학적으로 투명한 PET와 같은 폴리머 필름이 유용하다. 지금까지는 기존의 노광공정을 대체하여 PET와 같이 내열성이 낮은 유연기판에 전극을 제조할 수 있는 공정으로 잉크젯, 롤투롤과 같은 용액공정이 가장 유망한 공정으로 여겨졌다. 그러나 액상전사를 기반으로 하는 이러한 공정들은 PET기판에 전극을 제조하는데 있어서 분해능과 전기 전도성의 극명한 한계를 갖고 있다. 이러한 원인은 액상전사기반의 공정이 갖고 있는 비선형 전사기구와 소결온도의 제한 때문이다. 최근 분해능을 향상시키기 위한 방법 대체공정으로 금속잉크의 레이저 직접 경화 방식이 대두 되었지만, 내열성이 낮은 폴리머 유연기판에 열손상을 유발하기 때문에 고전도도를 얻는데 제한적이다. 비록 레이저 직접 경화 방식, 용액공정과 관련된 문제점을 극복하기 위해서 그밖에 다양한 시도가 있었지만, 그러한 문제점을 완전히 해결되지는 않았다.

본 연구에서는 용액공정과 레이저공정을 융합한 새로운 고상전사 기반의 복합공정을 제안하였다. 먼저 박막형성이 용이한 용액코팅공정을 적용하여 유리와 같이 내열성이 높고 광투과율이 높은 기판에 금속잉크를 코팅하고 패터닝하고 고온 소결한다. 그런 다음, 최종적으로 소결된 고상의 전극패턴을 내열성이 낮은 유연기판으로 전사한다.

먼저 공정유연성을 극대화 하기 위해서 레이저 직접 경화 방식을 상용하였다. 그러나 금속 나노입자잉크의 광열반응을 기반으로 하는 기존의 레이저 직접경화 방식의 문제점을 해결하기 위해서 금속화합물 잉크의 광열화학 반응을 기반으로 하는 레이저 직접 패터닝 방식을 새롭게 제안하였다. 세부적으로, 우선 적절한 열처리를 통하여 유기금속화합물 잉크로부터 자가 생성된 극미세 나노입자를 선택적으로 경화하는 새로운 레이저 직접 패터닝 방법을 제안하였다. 이러한 접근은 기존에 금속나노입자를 기반으로 하는 레이저 직겁 패터닝 방식과 비교하여 레이저 패터닝 속도, 분해능, 패턴 품질 측면에서 다양한 장점을 나타낸다. 결국, 유리기판과 폴리이미드 기판상에 레이저 초점보다 작고, 단면이 균일한 은 전극패턴을 25mm/s의 빠른 패터닝 속도로 제조할 수 있었다. 그리고 형성된 전극은 진공증착에 준하는 우수한 품질을 확보할 수 있었다.

높은 전기전도도와 고분해능의 전극패턴을 PET와 같은 내열성이 낮은 병렬적으로 유연기판에 형성하기 위한 방법으로 새로이 레이저유도접착전사 방식을 제안하였다. 유리기판상에 유기금속화합물잉크의 레이저 직접 경화 방식으로 제조되고 고온 소결된 고상의 전극 패턴을 PET 기판의 광열적으로 생성된 접착력을 이용하여 PET 기판으로 전사하였다. 이때, 유리기판상에서 고온소결되기 때문에 높은 전기 전도도를 얻을 수 있으며, 소결된 고상의 전극 패턴을 전사하기 때문에 전사시 패턴 왜곡이 발생하지 않아 고분해능을 확보할 수 있다.

마지막으로 저비용 소자 제작을 위해 은과 전도도가 유사하면서 가격이 훨씬 저렴한 구리를 이용한 전극제조를 위한 연구를 수행하였다. 용액공정을 이용하여 고세장비의 나노와이어를 합성하는 새로운 방법을 개발하였으며, 대면적에 코팅하여 전도도를 확보하고, 레이저 페터닝 공정을 통해 다양한 소자에 적용할 수 있는 기술을 확보하였다.

본 연구의 새로운 접근은 유연전자소자의 제조에 바로 적용될 수 있을 뿐만 아니라 전자제조 산업에 레이저 응용 공정의 실질적으로 사용가능함을 보이기 때문에 매우 중요한 공정 기술로 항후, 다양한 유연소자에 적용될 수 있을 것이다.

( 출처 : Ⅰ. 연구결과 요약문 4p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 13