KR101394664B1 - 형상기억 발열 기판 - Google Patents

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KR101394664B1
KR101394664B1 KR1020120147431A KR20120147431A KR101394664B1 KR 101394664 B1 KR101394664 B1 KR 101394664B1 KR 1020120147431 A KR1020120147431 A KR 1020120147431A KR 20120147431 A KR20120147431 A KR 20120147431A KR 101394664 B1 KR101394664 B1 KR 101394664B1
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heat
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김형열
문호준
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주식회사 나노솔루션
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Abstract

본 발명은 형상기억 발열 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 형상기억 중합체 기판; 상기 형상기억 중합체 기판 상에 형성된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 형성된, 탄소 나노 튜브 및 금속 나노와이어 중 적어도 1종을 포함하는 발열용 전도층; 및 상기 발열용 전도층 상에 형성된 제2 전극을 포함함으로써, 전기전도성이 높아 낮은 전압에서도 발열 구동이 가능하고, 가벼우며, 유연성이 뛰어나 형상 회복률이 우수하므로 플렉서블 디스플레이에 적용되어 디스플레이 기판의 형상복원을 위한 발열체로 활용될 수 있는 형상기억 발열 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

형상기억 발열 기판 {Shape memory heating substrate}
본 발명은 형상기억 발열 기판에 관한 것이다.
형상기억 합금(shape memory alloy)이란 일정 형상의 재료에 힘을 가할 경우 형태의 변형이 일어나지만 변형 후에 온도를 가할 경우 초기 형상으로 복원되는 기능을 갖는 금속으로써, 이에는 Tinl, CuZnAl, FeNiAl 등의 합금이 이에 해당한다. 형상기억 합금은 제조 비용이 많이 들고 가공이 용이하지 않은 등의 문제가 있었다.
이에 대한 대안으로 특정 조건에서 어떤 물체를 일정한 모양을 가지도록 만들어 놓으면, 그 이후 외부적 충격에 의해 모양이 달라졌다 하더라도 그 물체를 처음과 동일한 조건(온도, 빛, pH, 습도 등)으로 만들어 주면 다시 원래의 모양으로 되돌아가는 성질을 가진 형상기억 중합체(shape memory polymer)가 제시되었는데, 형상기억 중합체는 형상기억 합금에 비해 가격 경쟁력, 형상 변형의 용이성, 성형 가공의 용이성 등의 상대적인 장점을 갖기 때문에 다양한 고분자가 연구되고 있다.
예를 들면 미쓰비시중공업이 개발한 폴리우레탄계 형상기억 중합체 '다이어리'는 투명하고 성형성이 좋으며, 유리전이온도(이하 Tg)를 자유로이 설정할 수 있을 뿐만 아니라, 광학적 성질이나 수증기 투과성이 Tg 전후의 온도에 따라 다르며, 항혈전성에 뛰어나다는 등의 특성을 갖고 있기 때문에, 광범위한 분야에서의 응용이 이루어지고 있다.
형상기억 중합체는 종래 디스플레이 패널 소재인 유리섬유 등이 가지고 있는 기존의 열적, 기계적 및 전기적 특성을 유지하면서 코어 소재의 보강기재로 기능하는 한편, 형상을 기억시킨 일정 온도에서 다시 원래의 상태로 복원되는 성질을 가지므로, 플렉서블 디스플레이 등에 적용되면 사용자의 사용 또는 사용 환경의 온도에 따른 디스플레이 기판의 변형을 복원할 수 있다.
이러한 형상기억 중합체 기판은 형상이 변형된 경우에 일정온도 이상의 열을 가하면 원래의 기억된 형상으로 복원이 되므로, 해당 온도로 기판을 가열할 발열체 또는 가열 수단을 수반하는 경우 형상의 복원이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
한국공개특허 제2009-107682호에 형상기억고분자를 포함하는 인쇄회로기판 및 그 제조방법이 개시되어 있으나, 발열체 또는 가열 수단에 대해서는 개시되어 있지 않다.
한국공개특허 제2009-107682호
본 발명은 낮은 전압에서도 발열 구동이 가능한 형상기억 발열 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기판의 복원 효과가 뛰어난 형상기억 발열 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 형상기억 중합체 기판; 상기 형상기억 중합체 기판 상에 형성된 제1 전극; 상기 전극 상에 형성된, 탄소 나노 튜브 및 금속 나노와이어 중 적어도 1종을 포함하는 발열용 전도층; 및 상기 발열용 전도층 상에 형성된 제2 전극을 포함하는 형상기억 발열 기판.
2. 위 1에 있어서, 상기 형상기억 중합체 기판은 폴리노보넨(polynorbornene), 트랜스 폴리 이소프렌(trans polyisoprene), 폴리우레탄(polyurethane) 및 스티렌-부타디엔(styrene-butadiene)의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 중합체로 형성된 형상기억 발열 기판.
3. 위 1에 있어서, 상기 발열용 전도층은 광 투과율이 가시 영역 내에서 80% 이상인 형상기억 발열 기판.
4. 위 1에 있어서, 상기 발열용 전도층은 탄소 나노 튜브 및 금속 나노와이어 중 적어도 1종을 포함하는 발열용 전도층 형성용 조성물로 형성된 형상기억 발열 기판.
5. 위 1에 있어서, 상기 발열용 전도층은 스핀 코팅, 롤 코팅, 딥 코팅, 분무 코팅, 플로 코팅, 임프린팅, 스탬핑, 스크린 프린팅, 그라비어 프린팅, 옵셋 프린팅, 패드 프린팅, 스텐실 프린팅 및 플렉소 프린팅으로 이루어진 군에서 선택된 방법으로 형성된 형상기억 발열 기판.
6. 위 1 내지 5 중 어느 한 항의 형상기억 발열 기판을 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치.
본 발명의 형상기억 발열 기판은 전기전도성이 높아 낮은 전압에서도 발열 구동이 가능하다.
본 발명의 형상기억 발열 기판은 가벼우며, 유연성이 뛰어나 형상 회복률이 우수하여 플렉서블 디스플레이에 적용되어 디스플레이 기판의 형상복원을 위한 발열체로 활용할 수 있다.
본 발명은 형상기억 중합체 기판; 형상기억 중합체 기판 상에 형성된 제1 전극; 전극 상에 형성된, 탄소 나노 튜브 및 금속 나노와이어 중 적어도 1종을 포함하는 발열용 전도층; 및 발열용 전도층 상에 형성된 제2 전극을 포함함으로써, 전기전도성이 높아 낮은 전압에서도 발열 구동이 가능하고, 가벼우며, 유연성이 뛰어나 형상 회복률이 우수하므로 플렉서블 디스플레이에 적용되어 디스플레이 기판의 형상복원을 위한 발열체로 활용될 수 있는 형상기억 발열 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 형상기억 발열 기판은 형상기억 중합체 기판; 형상기억 중합체 기판 상에 형성된 제1 전극; 전극 상에 형성된, 탄소 나노 튜브 및 금속 나노와이어 중 적어도 1종을 포함하는 발열용 전도층; 및 발열용 전도층 상에 형성된 제2 전극을 포함한다.
형상기억 중합체 기판은 형상기억 중합체로 형성된 기판이다.
형상기억 중합체는 고무나 플라스틱과 같이 응력과 변형의 관계에서 시간에 의존하는 점탄성에 의해 이전에 받은 응력을 기억한다. 이러한 형상기억 중합체의 형상기억 및 복원 메카니즘을 보다 구체적으로 설명하자면, 먼저 형상기억 중합체는 고무처럼 일정한 압력이 가해지면 5-6배 정도 팽창되고, 가해진 압력이 제거되면 원래의 길이로 회복된다. 그런데, -190℃ 정도의 저온에서는 전술한 바와 같은 탄성이 사라지게 된다. 따라서, 팽창된 형상기억 중합체를 상기와 같은 저온에서 냉각시키면 팽창된 형상으로 고정되어, 유리전이온도(glass transition temperature: Tg) 이하의 온도에서는 원래의 형상으로 회복되지 않는다. 그러나 유리전이온도 이상의 온도에서는 변형된 형상이 원래의 형상으로 되돌아가게 된다.
일반적인 고분자도 유리전이온도보다 낮은 온도에서는 유리상태로 딱딱하며, 유리전이온도보다 높은 온도에서는 탄성계수가 아주 낮은 고무상태로 존재하기 때문에 높은 온도에서는 쉽게 변형될 수 있으나, 높은 온도에서 변형된 경우 가해진 하중을 제거하고 냉각한 후 다시 승온시키면 변형된 이 물질은 이미 동결된 상태 그대로 존재하기 때문에 형상기억 중합체처럼 변형을 회복하기는 어렵다.
그러나, 형상기억 중합체는 구조적으로 고분자의 유동을 방해하는 고정점(또는 동결점)과 온도 변화에 따라 연화와 경화가 가역적으로 반복될 수 있는 2상 구조(2 phase structure)를 형성하고 있기 때문에 승온시에 잔류변형을 회복하는 것이 가능하다.
형상기억 중합체(shape memory polymer)는 종래 패널 소재인 유리섬유 등이 가지고 있는 기존의 열적, 기계적 및 전기적 특성을 유지하면서 코어 소재의 보강기재로 기능하는 한편, 상기와 같이 일정 온도(T>Tg)에서 다시 원래의 상태로 복원되는 성질에 의하여 플렉서블 디스플레이에 적용되어 사용자의 사용 또는 사용 환경의 온도에 따른 디스플레이 기판의 변형을 복원할 수 있다.
종래 형상기억 소자로 사용된 형상기억 합금(Shape Memory Alloy: SMA)도 소성 변형해도 어느 일정 온도 이상의 열을 가하면 원래의 모양으로 돌아가지만, 형상기억 중합체는 형상기억 합금에 비해 밀도가 1.0~1.3g/㎤으로 가볍고, 형상회복률이 높으며, 가공이 용이하여 다양한 형태로의 제품 제조가 가능하며, 또한 부드러우며, 형상회복을 일으키는 스위칭 온도 조절이 용이하다.
형상기억 중합체는 일정 온도에서 형상을 기억하여 유리전이온도 이상의 온도에서 다시 그 형상으로 복원되는 것이라면 그 종류는 특별히 한정되지 않고 열가소성 또는 열경화성의 중합체일 수 있으며, 예를 들면 폴리노보넨(polynorbornene), 트랜스 폴리 이소프렌(trans polyisoprene), 폴리우레탄(polyurethane), 스티렌-부타디엔(styrene-butadiene)의 공중합체 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
형상기억 중합체 기판의 두께는 특별히 한정되지 않고 플렉서블 디스플레이 기판 두께에 따라 적절하게 조절할 수 있으며, 예를 들면 두께 200㎛의 플렉서블 디스플레이 기판이 사용되는 경우 1 내지 20㎛일 수 있고 바람직하게는 2 내지 10㎛일 수 있다. 두께 비가 상기 범위에 해당하는 경우 디스플레이 기판의 변형에 대한 적절한 복원력을 가할 수 있다.
상기 형상기억 중합체 기판 상에 제 1 전극이 형성된다.
제1 전극은 후술하는 제2 전극과 함께 발열용 전도층에 전압을 인가한다. 이에 따라 발열용 전도층에 전류가 흐르면 저항을 가진 발열용 전도층이 발열하여, 형상기억 중합체 기판을 유리전이온도 이상의 온도에 이르도록 가열하게 되므로, 형상기억 중합체 기판의 형상이 복원되게 된다.
전극의 소재는 도전성 금속이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 전도성 및 경제성 측면에서 은일 수 있다.
상기 제1 전극 상부에 발열용 전도층이 형성된다.
발열용 전도층은 전압의 인가로 인해 열을 발생함으로써, 형상기억 중합체 기판의 형상이 복원될 수 있도록 열을 가하는 발열체로서 작용한다.
발열용 전도층은 탄소 나노 튜브 및 금속 나노와이어 중 적어도 1 종을 포함한다. 이러한 발열용 전도층은 탄소나노튜브 및 금속 나노와이어 중 적어도 1종을 포함하는 발열용 전도층 형성용 조성물로 형성될 수 있다.
발열용 전도층의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 발열용 전도층 형성용 조성물을 스핀 코팅, 롤 코팅, 딥 코팅, 분무 코팅, 플로 코팅, 임프린팅, 스탬핑, 스크린 프린팅, 그라비어 프린팅, 옵셋 프린팅, 패드 프린팅, 스텐실 프린팅, 플렉소 프린팅 등의 방법으로 형상기억 중합체 기판 상에 코팅하여 형성할 수 있다.
발열용 전도층 형성용 조성물은 탄소 나노 튜브 및 금속 나노와이어 중 적어도 1종을 포함하고, 용이한 도포를 위해 통상적으로 사용되는 분산제 및 분산매를 더 포함할 수 있다.
탄소 나노 튜브(CNT)는 통상의 아크(arc) 방전법, 레이저 증착법, 플라즈마 화학기상증착법, 기상 합성법, 열분해법 등과 같은 방법으로 제조된 후 열처리된 것일 수 있다. 위 합성법에 의해 제조된 생성물에는 합성된 탄소 나노 튜브와 함께 비정질 탄소 또는 결정성 흑연 입자와 같은 탄소 불순물과 촉매 전이금속 입자 등이 존재한다. 예컨대, 아크 방전법으로 제조되는 경우 생성물 100중량% 중에 탄소 나노 튜브 15-30중량%, 탄소 불순물 45-70중량% 및 촉매 전이금속 입자 5-25중량%가 포함된다. 이와 같이 불순물이 함유된 탄소 나노 튜브를 정제과정 없이 직접 분산액에 적용하는 경우 분산성이 저하되고 탄소 나노 튜브 고유의 독특한 물성이 제대로 발현되기 어렵다. 따라서, 본 발명에서는 아크 방전법으로 제조된 생성물을 열처리하여 불순물을 최대한 제거시킨 탄소 나노 튜브를 사용한다. 구체적으로, 위 합성법에 의해 제조된 생성물을 시트 또는 평균직경이 2-5㎜인 과립 형상으로 만든 후 진행방향(수평 기준)에 대하여 아래쪽으로 1-5° 각도로 경사진 회전성 반응기에 투입하고, 회전성 반응기를 350-500℃로 가열하면서 산화성 가스를 위 투입된 생성물 1g에 대하여 200-500㏄/분의 속도로 공급하여 60-150분 동안 열처리한다. 이때, 경사진 회전성 반응기가 5-20rpm의 속도로 회전함으로써 생성물이 분산되면서 접촉 표면적이 최대화되는 동시에 자동적으로 진행방향으로 이동하여 산화성 가스와의 접촉 표면적이 최대화되고 국부적인 산화가 방지된 상태로 열처리된다. 이 방법에 의하면, 투입된 생성물의 무게가 60-85% 감소되어 고순도의 탄소 나노 튜브가 수득된다.
탄소 나노 튜브는 총 100중량% 중에 탄소 불순물이 40중량% 이하, 보다 바람직하게는 25중량% 이하로 포함된 것이 분산성과 안정성뿐만 아니라 발열용 전도층의 열전도성 확보에 있어서 좋다.
탄소 나노 튜브는 단일벽 탄소 나노 튜브, 이중벽 탄소 나노 튜브 또는 다중벽 탄소 나노 튜브일 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
탄소 나노 튜브 입자의 크기는 사용되는 제품이 요구하는 투명성을 만족시키는 범위 내라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 10 내지 1,000nm일 수 있고, 바람직하게는 투명한 발열 기판을 얻기 위해 20 내지 50nm일 수 있다.
금속 나노와이어(metal nanowire)는 원소 금속(element metal), 도금된 금속, 금속 합금 또는 금속 혼합물(금속 산화물들을 포함)로 제조된 나노와이어이다.
일반적으로 탄소 나노 튜브는 각각의 가닥들이 강한 반데르발스 힘에 의해 다발로 응집되는 경향을 갖는다. 탄소 나노 튜브가 응집되어 각 가닥들이 서로 겹쳐지는 접합점에서는 전기의 흐름이 방해받거나 차단되어 저항이 커지게 되고, 이로 인하여 적용된 코팅층 등에서의 전기전도도가 저하될 수 있다(저항이 높아질 수 있다). 필요에 따라 적절한 저항값을 조절하기 위해서 탄소 나노 튜브와 금속 나노 와이어를 병용하면, 도전성이 우수한 금속 나노 와이어는 전자의 이동을 원활하게 해줌으로써 탄소 나노 튜브 가닥들 사이의 전도도를 향상시키는 역할을 할 수 있다.
금속은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 은, 금, 백금, 구리, 니켈, 팔라듐, 금도금된 은(gold-plated silver)을 포함하는 합금 등을 들 수 있으며, 전도성 측면에서 바람직하게는 금, 은, 구리일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
금속 나노와이어의 제조방법은 특별히 한정되지 않고 당해 기술분야에서 이미 알려진 방법들에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 은 나노와이어들은 폴리올(polyol)(예를 들어, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)) 및 폴리(비닐 피롤리돈(vinyl pyrrolidone))의 존재 하에서 은염(silver salt)(예를 들어, 질산은(silver nitrate))의 액상환원법(solution-phase reduction)을 통해 합성될 수 있다.
금속 나노와이어의 직경은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 5 내지 200nm 일 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 50nm일 수 있다. 나노와이어의 직경이 상기 범위를 초과하는 경우, 투과율이 나빠지며 시인성이 저하 될 수 있다.
금속 나노와이어의 종횡비(길이(length): 폭(width))는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 10 내지 100,000일 수 있고, 바람직하게는 1,000 내지 5,000일 수 있다. 나노와이어의 종횡비가 상기 범위에 해당하는 경우, 낮은 나노 와이어의 밀도로도 효율적인 도전 네트워크들이 형성되도록 할 수 있다.
분산제는 음이온계 계면활성제라면 그 종류가 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 도데실술폰산나트륨(sodium dodecylsulfonate, SDS), 도데실벤젠술폰산나트륨(sodium dodecyl benzene sulfonate, NaDDBS), BYK사의 Disperbyk 190, 191, 192, 194N 등의 분산제를 들 수 있고, 도데실술폰산나트륨, 도데실벤젠술폰산나트륨이 탄소 나노 튜브와의 상용성이 우수하여 분산성을 극대화시킬 수 있다는 점에서 바람직하다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
분산매로는 통상적으로 물(H2O)이 사용될 수 있으며, 물과 함께 친수성 알코올 용매를 혼합한 용매를 사용할 수 있다.
친수성 알코올 용매로는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 이소부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올, n-아밀알콜, 이소아밀알콜, sec-아밀알콜, tert-아밀알콜, 1-에틸-1-프로판올, 2-메틸-1-부탄올, n-헥산올, 시클로헥산올 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
발열용 전도층은 투명성 확보를 위해 광 투과율이 가시 영역(400nm -700nm) 내에서 80% 이상(광학적으로 투명)일 수 있다.
발열용 전도층의 두께는 0.1 내지 150㎛ 일수 있으며, 바람직하게는 0.2 내지 20㎛ 인 것이 바람직하다. 발열용 전도층의 두께가 0.2㎛ 미만인 경우에는 형상기억 발열 기판의 형상 복원을 위한 충분한 발열 효과를 얻기 어려울 수 있고, 20㎛를 초과할 경우는 유연성이 떨어지며 광투과율이 떨어질 수 있다.
발열용 전도층은 적당한 전기발열효율을 가지기 위하여 고유저항이 0.1~100Ω㎝이고, 면저항이 0.1~10,000 ㏀/sq인 것이 바람직하다. 즉, 발열기판의 사용용도 및 사용환경 등에 따라 적당한 고유저항 및 면저항을 가지는 발열용 전도층을 형성하여 사용할 수 있다.
상기 발열용 전도층 상부에 제2 전극이 형성된다.
제2 전극은 상기 형상기억 중합체 기판 상에 형성된 제1 전극과 동일한 구성 및 기능을 갖는다.
본 발명의 형상기억 발열 기판은 상기 제2전극 상부에 절연층을 더 포함할 수 있다.
절연층 형성용 소재는 유연성을 가지며 절연성이 좋은 소재라면 특별히 한정되지 않으며, 본 발명의 형상기억 발열 기판의 형상 회복률 개선의 측면에서 바람직하게는 상기 예시한 형상기억 중합체일 수 있다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 형상기억 발열 기판은 전기전도성이 높아 낮은 전압에서도 발열 구동이 가능하고, 가볍고 유연성이 뛰어나 형상 회복률이 높다.
또한 본 발명은 상기 구성을 포함하는 본 발명의 형상기억 발열 기판을 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 플렉서블 디스플레이 장치는 제조 공정 중에 또는 사용에 의해 변형되더라도, 전극이 도전성 발열체에 전압을 인가하여 도전성 발열체가 발열함으로써 형상기억 발열 기판이 원래의 기억된 형상으로 복원되어, 플렉서블 디스플레이 장치를 다시 편평하게 유지시킨다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다.
실시예 1.
(1) 제1 전극 형성
두께 50㎛, 크기 5㎝ⅹ5㎝의 형상기억 고분자인 폴리우레탄(유리전이온도: 45℃) 기판에 실버페이스트(대주전자재료, 상품명 DS-7470D)를 기판 양단 테두리에 0.5cm의 폭으로 스크린 프린팅 한 후 70℃에서 10분간 건조하여 제1 전극을 형성하였다.
(2) 발열용 전도층 형성
물 99.5중량부에 도데실술폰산나트륨 0.25중량부와 아크방전법에 의해 제조 후 열처리된 단일벽 탄소나노튜브(㈜나노솔루션, 상품명 SA210) 0.25중량부를 첨가하고 40㎑, 150W의 초음파분산기를 이용하여 1시간 동안 분산시켜 발열용 전도층 형성용 조성물을 제조하였다.
이후, 상기 제1 전극이 형성된 필름을 70℃로 가열되는 핫플레이트 위에 부착한 후 발열용 전도층 형성용 조성물을 스프레이 코터로 도포하였다.
이후, 증류수로 수세하여 계면활성제(도데실술폰산나트륨)를 제거하고, 에어건으로 습기를 제거한 후, 70℃ 건조기에서 2분간 건조시켜 발열용 전도층을 형성하였다.
(3) 제2 전극 형성
발열용 전도층 상에 실버페이스트(대주전자재료, 상품명 DS-7470D)를 기판 양단 테두리에 0.5cm의 폭으로 스크린 프린팅 한 후 70℃에서 10분간 건조하여 제2 전극을 형성하였다.
(4) 절연층 형성
폴리우레탄(유리전이온도: 45℃)을 디메틸포름아마이드와 메틸에틸케톤을 3:7의 비율로 혼합한 용매에 5중량% 첨가하여 교반하였다. 이를 제2전극 상부에 와이어바로 코팅하고 70℃에서 30분 건조하여 절연층을 형성하였다.
이때 전원에 연결할 전극층은 0.5cm정도 제외하고 코팅을 실시하였다.
실시예 2.
실시예 1의 발열용 전도층 형성하고, 다시 70℃로 가열되는 핫플레이트 위에 부착한 후 은나노와이어 분산액 ((주)엔앤비, 상품명: SNW-003a-05)을 스프레이 코터오 도포하고 70℃ 건조기에서 2분간 건조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 형상기억 발열 기판을 제조하였다.
실시예 3.
제1 전극이 형성된 필름을 70℃로 가열되는 핫플레이트 위에 부착한 후 은나노와이어 분산액((주)엔앤비, 상품명: SNW-003a-05)을 스프레이 코터로 도포한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 형상기억 발열 기판을 제조하였다.
실험예 .
1. 저항 측정
표면저항 측정기(Mitsubishi chemical 社, MCP-T610)로 상기 실시예 1 내지 3에서 형성된 발열용 전도층의 표면 저항을 측정하였다. 4-Point Probe 방식으로 중앙부를 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
2. 발열온도 측정
형상기억 중합체가 유리전이온도 이상의 온도에 이르도록 발열용 전도층이 충분히 열을 가할 수 있는지 평가하기 위해, 제1 및 제2 전극에 15V의 직류 전압을 인가하여 3분 후의 온도를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
구분 발열용 전도층 표면저항
(Ω/sq)		 발열온도
(℃)
CNT CNT/
Ag NW		 Ag NW
실시예 1 ○ X X 230 48
실시예 2 X ○ X 110 60
실시예 3 X X ○ 60 65
상기 표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 3의 형상기억 발열 기판은 발열온도가 48 내지 65℃로서, 형상기억 중합체 기판의 온도가 형상기억 중합체의 유리전이온도인 45 ℃ 이상에 이를 수 있도록 충분한 열을 가할 수 있음을 확인할 수 있다.

Claims (6)

  1. 형상기억 중합체 기판;
    상기 형상기억 중합체 기판 상에 형성된 제1 전극;
    상기 전극 상에 형성된, 탄소 나노 튜브 및 금속 나노와이어 중 적어도 1종을 포함하는 발열용 전도층; 및
    상기 발열용 전도층 상에 형성된 제2 전극
    을 포함하는 형상기억 발열 기판.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 형상기억 중합체 기판은 폴리노보넨(polynorbornene), 트랜스 폴리 이소프렌(trans polyisoprene), 폴리우레탄(polyurethane) 및 스티렌-부타디엔(styrene-butadiene)의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 중합체로 형성된 형상기억 발열 기판.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 발열용 전도층은 광 투과율이 가시 영역 내에서 80% 이상인 형상기억 발열 기판.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 발열용 전도층은 탄소 나노 튜브 및 금속 나노와이어 중 적어도 1종을 포함하는 발열용 전도층 형성용 조성물로 형성된 형상기억 발열 기판.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 발열용 전도층은 스핀 코팅, 롤 코팅, 딥 코팅, 분무 코팅, 플로 코팅, 임프린팅, 스탬핑, 스크린 프린팅, 그라비어 프린팅, 옵셋 프린팅, 패드 프린팅, 스텐실 프린팅 및 플렉소 프린팅으로 이루어진 군에서 선택된 방법으로 형성된 형상기억 발열 기판.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항의 형상기억 발열 기판을 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170077027A (ko) * 2015-12-25 2017-07-05 엘지디스플레이 주식회사 플렉서블 디스플레이 및 그 사용 방법
CN107204398A (zh) * 2017-06-26 2017-09-26 青岛海信电器股份有限公司 一种柔性显示基板及柔性显示装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006091900A (ja) 2004-03-09 2006-04-06 Senzo Kobayashi 情報表示装置
KR20090107682A (ko) * 2008-04-10 2009-10-14 삼성테크윈 주식회사 형상기억고분자를 포함하는 인쇄회로기판 및 그 제조 방법
JP2009267286A (ja) 2008-04-30 2009-11-12 Epson Imaging Devices Corp フレキシブルプリント基板、電子デバイス及び電子デバイスの製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006091900A (ja) 2004-03-09 2006-04-06 Senzo Kobayashi 情報表示装置
KR20090107682A (ko) * 2008-04-10 2009-10-14 삼성테크윈 주식회사 형상기억고분자를 포함하는 인쇄회로기판 및 그 제조 방법
JP2009267286A (ja) 2008-04-30 2009-11-12 Epson Imaging Devices Corp フレキシブルプリント基板、電子デバイス及び電子デバイスの製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170077027A (ko) * 2015-12-25 2017-07-05 엘지디스플레이 주식회사 플렉서블 디스플레이 및 그 사용 방법
KR101921234B1 (ko) * 2015-12-25 2018-11-22 엘지디스플레이 주식회사 플렉서블 디스플레이 및 그 사용 방법
CN107204398A (zh) * 2017-06-26 2017-09-26 青岛海信电器股份有限公司 一种柔性显示基板及柔性显示装置

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