KR102360031B1 - 나노구조체, 그 제조방법 및 이를 포함하는 패널유닛 - Google Patents

나노구조체, 그 제조방법 및 이를 포함하는 패널유닛 Download PDF

Info

Publication number
KR102360031B1
KR102360031B1 KR1020150103875A KR20150103875A KR102360031B1 KR 102360031 B1 KR102360031 B1 KR 102360031B1 KR 1020150103875 A KR1020150103875 A KR 1020150103875A KR 20150103875 A KR20150103875 A KR 20150103875A KR 102360031 B1 KR102360031 B1 KR 102360031B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nanowire
nanostructure
conductive region
average diameter
conductive
Prior art date
Application number
KR1020150103875A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160056776A (ko
Inventor
조은형
송인용
이창승
곽찬
김재관
이주호
황진영
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to US14/808,360 priority Critical patent/US10438715B2/en
Priority to EP15186423.8A priority patent/EP3020685B1/en
Priority to CN201510770231.5A priority patent/CN105590665A/zh
Publication of KR20160056776A publication Critical patent/KR20160056776A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102360031B1 publication Critical patent/KR102360031B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B1/008—Nanostructures not provided for in groups B82B1/001 - B82B1/007
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0009—Forming specific nanostructures
    • B82B3/0038—Manufacturing processes for forming specific nanostructures not provided for in groups B82B3/0014 - B82B3/0033
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)

Abstract

도전성 영역(conductive region) 및 비도전성 영역(nonconductive region)을 포함하며, 상기 도전성 영역은 적어도 하나의 제1나노와이어를 함유하며, 상기 비도전성 영역은 부분적으로 끊어진 적어도 하나의 제2나노와이어를 포함하는 나노구조체, 그 제조방법 및 상기 나노구조체를 포함하는 패널 유닛을 제시한다.

Description

나노구조체, 그 제조방법 및 이를 포함하는 패널유닛 {nanostructure, preparing method thereof, and panel unit comprising the same}
나노구조체, 그 제조방법 및 이를 포함하는 패널 유닛을 제시한다.
액정 표시장치(liquid crystal display: LCD), 유기 전계 발광 표시 장치 (organic light emitting display: OLED), 터치 스크린(touch screen) 등과 같은 다양한 전자 제품에는 산화인듐주석(indium tin oxide: ITO)이 투명 전극으로 널리 사용되어 왔다.
그런데 ITO는 깨지기가 쉬워 유연성을 갖는 디스플레이, 태양 전지 등에 이용되기가 어렵고 가격이 상승되고 있어, ITO를 대체할 수 있는 물질 개발에 대한 요구가 높다.
한 측면은 나노구조체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
다른 측면은 상기 나노구조체를 포함하여 패턴간 시인성 문제점이 개선된 패널유닛을 제공하는 것이다.
한 측면에 따라 도전성 영역 (conductive region) 및 비도전성 영역 (nonconductive region)을 포함하며,
상기 도전성 영역은 적어도 하나의 제1나노와이어를 함유하며,
상기 비도전성 영역은 부분적으로 끊어진 적어도 하나의 제2나노와이어를 포함하는 나노구조체가 제공된다.
상기 제2나노와이어의 평균 직경은 상기 제1나노와이어의 평균 직경에 비하여 작고 상기 제1나노와이어의 평균 직경과 상기 제2나노와이어의 평균 직경의 차이가 제1나노와이어의 평균 직경의 5% 이내이다.
다른 측면에 따라 적어도 하나의 제1나노와이어를 포함하는 제1나노와이어층을 형성하는 제1단계;
상기 제1나노와이어층 상부에 매트릭스용 재료를 코팅하여 제1나노와이어와 매트릭스를 포함하는 도전막을 제조하는 제2단계; 및
상기 도전막의 일부 영역을 알칼리금속 차아염소산 및 알칼리토금속 차아염소산 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 에칭액과 접촉하여 약산성 조건 또는 알칼리 조건에서 에칭하는 제3단계;를 포함하여 상술한 나노구조체를 제조하는 나노구조체의 제조방법이 제공된다.
또 다른 측면은 상술한 나노구조체를 포함하는 패널 유닛(panel unit)이 제공된다.
상기 패널 유닛은 FPD(flat panel display), TSP(touch screen panel), 플랙서블 디스플레이(flexible display) 또는 폴더블 디스플레이(foldable display)이다.
일구현예에 따른 나노구조체를 이용하면, 패턴간의 투과도 및 헤이즈 차이가 적어 패턴간 시인성 문제점을 해결할 수 있다.
도 1는 일구현예에 따른 나노구조체를 갖는 도전막의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2a 내지 도 2d는 일구현예에 따른 나노구조체를 갖는 도전막의 제조과정을 설명하기 위한 것이다.
도 3은 NaOCl을 함유한 에칭액을 이용한 나노와이어의 부분적 에칭 메커니즘을 설명하는 것이다.
도 4a는 다른 일구현예에 따른 나노와이어 구조체에서 제2나노와이어의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4b는 또 다른 일구현에 따른 나노와이어 구조체에서 제2나노와이어의 구조를 개략적으로 나탄낸 것이다.
도 4c는 은 나노와이어의 에칭 형상 변화에 따른 전체 산란 단면적 변화를 나타낸 것이다.
도 5a 및 도 5b는 실시예 3에 따라 제조된 나노와이어에서 투과전자현미경사진을 나타낸 것이다.
도 5c는 실시예 3에 따라 제조된 나노와이어에서 광학현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 5d 및 도 5e는 실시예 3에 따라 제조된 나노와이어에 대한 전자주사현미경 사진이다.
도 6은 비교예 1에 따라 제조된 나노와이어에서 전자주사현미경 사진이다.
도 7a는 비교예 2에 따라 제조된 나노와이어에서 광학현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 7b 및 도 7c는 비교예 2에 따라 제조된 나노와이어에 대한 전자주사현미경 사진이다.
도 8a 내지 8f는 실시예 1에 따라 제조된 나노와이어에서 에칭된 영역(비도전성 영역)에서의 X선 광전자 분광법 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 9a 내지 도 9c는 실시예 3에 따라 제조된 나노와이어에서 에칭된 영역에서의 HAADF-STEM(a high angle annular dark field scanning transmission electron microscope) 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 10a 내지 10d는 실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 나노와이어에 대한 전자주사현미경 사진이다.
도 11a는 에칭을 실시하기 이전의 나노와이어에 대한 투과전자현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 11 b는 실시예 6에 따라 제조된 나노와이어에 대한 투과전자현미경 사진이다.
도 11c는 실시예 8에 따라 제조된 나노와이어에 대한 투과전자현미경 사진이다.
도 12는 일구현예에 따른 나노구조체를 포함한 터치 스크린 패널의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 13은 일구현예에 따른 나노구조체를 포함한 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 14는 일구현예에 따른 나노구조체를 포함한 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 15a 내지 도 15e는 실시예 1, 실시예 2, 실시예 13, 비교예 3 및 비교예 4에 따라 제조된 나노구조체에서 에칭된 영역을 전자주사현미경을 이용하여 분석한 것이다.
도 16a 내지 도 16e는 실시예 2에 따라 제조된 나노구조체의 전자주사현미경 분석 사진으로서, 에칭시간이 경과됨에 따른 광학적 미세구조 변화를 살펴본 것이다.
도 17은 실시예 2에 따라 제조된 나노구조체에서 에칭시간에 따른 에칭된 영역과 에칭되지 않은 영역의 투과도 및 헤이즈 차이를 나타낸 것이다.
도 18a는 평가예 8에서 신뢰성 평가시 사용된 디바이스의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 18b는 실시예 1에 따라 제조된 나노구조체에 대한 신뢰성 평가 결과를 나타낸 도면이다.
도 18c는 실시예 1 및 비교예 4에 따라 제조된 나노구조체에 대한 신뢰성 평가 결과를 나타낸 도면이다.
일구현예에 따른 나노구조체는 도전성 영역(conductive region) 및 비도전성 영역 (nonconductive region)을 포함하며, 상기 도전성 영역은 적어도 하나의 제1나노와이어를 함유하며 상기 비도전성 영역은 부분적으로 끊어진 적어도 하나의 제2나노와이어를 함유한다.
비도전성 영역은 표면저항이 109 Ω/□ 이상, 예를 들어 1010 Ω/□ 내지 무한대 표면저항으로 도전성을 갖지 않는다. 따라서 시간이 경과되더라도 비도전성을 유지하므로 절연부 신뢰성이 우수하다.
상술한 나노구조체는 나노와이어 패턴간 시인성 문제가 발생되지 않도록 제2나노와이어의 평균직경을 제1나노와이어의 평균직경에 비교하여 작고 제2나노와이어와 제1나노와이어의 평균직경 차이를 5% 이내를 갖도록 부분적 에칭을 유도한 것이다
ITO 전극을 대체할 수 있는 물질로서, 은 나노와이어 　(silver nanowires: AgNWs)를 함유한 투명도전막이 사용될 수 있다. 은 나노와이어를 함유한 투명도전막을 형성하기 위해서는 에칭액으로서 예를 들어 인산과 질산의 혼합물 또는 인산, 질산 및 아세트산의 혼합물을 이용하는 것이 일반적이다. 이러한 에칭액을 이용하여 은 나노와이어를 함유하는 투명도전막을 형성하는 경우, 에칭을 실시한 후 패턴간의 투과도 및 헤이즈 차이로 인하여 패턴간에 시인이 되거나 또는 부분적으로 에칭이 되어 시인성을 개선하더라도 시간이 경과되는 경우 에칭이 추가적으로 진행되어 패턴간에 시인될 수 있다. 반대로 시간이 경과되는 경우 나노와이어가 에칭된 영역에서 전기적 외력을 가하면 전도성 경로가 재형성되어 배선 신뢰성이 저하될 수 있다.
또한 일구현예에 따른 나노구조체에서는 비도전성 영역에 존재하는 제2나노와이어 표면에는 절연막이 형성될 수 있다. 이와 같이 절연막이 형성되면 종래의 기술에서 시간이 경과된다고 하더라도 에칭이 추가적으로 진행되어 시인성 문제가 생기거나 반대로 전기적 외력에 의하여 전도성 경로의 재형성 문제를 방지할 수 있는 이점이 있어 절연부의 배선 신뢰성을 개선할 수 있다. 따라서 비도전성 영역(절연부)에서 시간이 경과되더라도 절연성이 유지될 수 있다.
나노구조체의 전체적인 광산란이 나노와이어의 길이 보다는 직경 변화에 주로 의존한다는 점에 착안(도 4c 참조)하여 비도전성 영역에 존재하는 제2나노와이어의 평균직경을 도전성 영역에 존재하는 제1나노와이어의 평균직경에 비교하여 평균 직경 차이가 작고 제2나노와이어와 제1나노와이어의 평균직경 차이를 5% 이내를 갖도록 부분적 에칭을 유도한 것이다. 이와 같이 제2나노와이어의 형상을 제어하도록 비도전성 영역에서의 제2나노와이어의 에칭 공정을 조절한 것이다. 따라서 일구현예에 따른 나노구조체는 나노와이어 패턴 형성시 나노와이어의 형상과 투과도, 헤이즈, 굴절율과 같은 광학 특성의 상관관계를 이용하여 영역별로 투과도, 굴절율 및 헤이즈가 달라짐으로 인하여 발생되는 나노구조체 패턴의 시인성 문제를 효과적으로 해결할 수 있다. 일구현예에 따른 나노구조체를 사용하면 추가적인 광확산층이 불필요하다.
도 4c를 참조하면, 나노와이어의 평균 길이를 줄인 경우(b 참조)에 비하여 나노와이어의 평균 직경을 줄인 경우(c 참조)가 전체적인 산란 단면적이 감소됨을 알 수 있다. 도 4c에서 a는 나노와이어의 평균 길이 및 평균 직경을 줄이기 전 상태에 대한 것이다.
상기 제2나노와이어의 평균직경은 제1나노와이어의 평균직경에 비하여 작다. 제1나노와이어의 평균 직경과 제2나노와이어의 평균 직경 차이는 제1나노와이어의 평균 직경의 5% 이하, 예를 들어 0.01 내지 5%, 구체적으로 0.02 내지 3%이다. 이러한 조건에서 비도전성 영역에서의 투과도 증가 및 헤이즈의 감소가 작기 때문에 나노구조체에서 영역별 패턴의 시인성 문제가 해결되게 된다.
제1나노와이어의 평균직경은 10 내지 100nm, 예를 들어 15 내지 50nm이고, 제2나노와이어의 평균직경은 9.5 내지 95nm, 예를 들어 14 내지 47.5nm이다.
제1나노와이어의 평균 직경과 제2나노와이어의 평균직경의 차이는 0.5 내지 5nm일 수 있다.
비도전성 영역에 존재하는 제2나노와이어의 평균길이 차이는 제1나노와이어에 비하여 작다. 제1나노와이어의 평균 길이와 제2나노와이어의 평균 길이의 차이는 제1나노와이어의 평균 길이의 20%, 예를 들어 10% 이하, 구체적으로0.01 내지 10%이다.
제1나노와이어의 평균 길이는 3 내지 200㎛, 예를 들어 50 내지 100 ㎛이고, 제2나노와이어의 평균 길이는 2.4 내지 80㎛, 예를 들어 10 내지 50 ㎛, 예를 들어 8 내지 40 ㎛이다.
제1나노와이어의 평균 길이와 제2나노와이어의 평균 길이의 차이는 0.6 내지 20㎛일 수 있다.
상술한 도전성 영역과 비도전성 영역의 시트저항 차이는 적어도 109 Ω/□ 이상이다.
상기 비도전성 영역에서 적어도 하나의 제2나노와이어의 평균 직경 편차는 5 내지 10nm이고, 평균 길이 편차는 2 내지 10㎛이다. 이에 비하여 도전성 영역에서 적어도 하나의 제1나노와이어의 평균 직경 편차는 1 내지 5nm이고, 평균 길이 편차는 2 내지 5㎛이다. 이와 같이 제1나노와이어가 제2나노와이어에 비하여 보다 일정한 직경과 길이를 갖는다.
상기 제2나노와이어의 어스펙트비는 1 내지 500이고, 제1나노와이어의 어스펙트비는 20 내지 10000이다. 그리고 제2나노와이어의 어스펙트비 균일도(aspect uniformity)는 90% 이상, 예를 들어 90 내지 95%이다. 제2나노와이어의 어스펙트비 균일도(aspect uniformity)는 90% 이상, 예를 들어 90 내지 95%이다. 여기에서 어스펙트비 균일도는 제2나노와이어 약 10개의 어스펙트를 각각 구하여 이들의 편차를 계산하여 어스펙트비 균일도로 나타낸다. 이에 반하여 제1나노와이어의 어스펙트 균일도는 90% 미만으로 제2나노와이어에 비하여 작다.
상술한 평균직경, 평균길이, 어스펙트비를 갖는 제1나노와이어 및 제2나노와이어를 포함하는 나노구조체를 이용한 경우, 나노와이어 패턴 영역별로 헤이즈, 투과도 등의 차이에서 비롯되는 패턴간 시인성 문제를 해결할 수 있다.
상기 제1나노와이어 및 제2나노와이어는 금속, 금속 합금, 금속 황화물, 금속 칼코겐 화합물, 금속할로겐 및 반도체 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
상기 제1나노와이어 및 제2나노와이어는 예를 들어 철(Fe), 백금(Pt), 니켈(Ni), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 황화카드뮴(CdS), 황화셀레늄(CdSe), 텔루르화카드뮴(CdTe), 황화아연(ZnS), 셀레늄화아연(ZnSe), 텔루르화아연(ZnTe), 질화갈륨(GaN), 갈륨인(GaP), 갈륨비소(GaAs), 안티논화 갈륨(GaSb), 질화알루미늄(AlN), 알루미늄인(AlP), 알루미늄비소(AlAs), 알루미늄안티몬(AlSb), 인듐인(InP), 인듐비소(InAs), 인듐안티몬(InSb), 탄화규소(SiC), 철백금(FePt), 산화철(Fe2O3) 및 산화철(Fe3O4)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이다.
일구현예에 의하면, 제1나노와이어 및 제2나노와이어는 은(Ag)으로 이루어진다.
다른 일구현예에 의하면, 도 4a에 나타난 바와 같이 나노구조체의 비도전성 영역은 다른 영역에 비하여 평균직경이 매우 작은 영역을 갖는 제2나노와이어를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 다른 영역에 비하여 직경이 매우 작은 영역을 일명 “비통전성 브리지”라고 칭할 수 있다. 비통전성 브리지의 평균직경은 예를 들어 제2나노와이어의 다른 영역에서의 평균직경에 비하여 작도록 제어될 수 있다.
제2나노와이어에서 비통전성 브리지에서 예를 들어 109 Ω/□ 이상의 저항을 가져 실질적으로 비도전성을 갖는다.
다른 일구현예에 따른 나노구조체는 도전성 영역의 제1나노와이어 대비 평균직경 차이가 5% 이내인 제2나노와이어(이하, “제2나노와이어 A”라고 함)와 상술한 비통전성 브리지를 갖는 제2나노와이어(이하, “제2나노와이어 B”라고 함)를 포함할 수 있다.
또 다른 일구현예에 따른 나노구조체는 도 4b에 나타난 바와 같이 복수개의 나노와이어 사이에 절연막이 형성되어 비도전성 영역을 가질 수 있다.
또 다른 일구현예에 따른 나노구조체는 제2나노와이어 A 와 상술한 복수개의 제2나노와이어 사이에 절연막이 형성된 구조를 갖는 제2나노와이어(이하, “제2나노와이어 C”라고 함)을 함유할 수 있다.
또 다른 일구현예에 따른 나노구조체는 제2나노와이어 A, 제2나노와이어 B 및 제2나노와이어 C를 모두 함유할 수 있다.
제2나노와이어 A, 제2나노와이어 B 및 제2나노와이어 C의 혼합비는 다양하게 변화될 수 있다. 제2나노와이어 A 100 중량부를 기준으로 하여, 제2나노와이어 B 및 제2나노와이어 C의 함량은 각각 0.1 내지 50 중량부일 수 있다.
상기 제1나노와이어는 도전성 네트워크 구조를 형성한다. 여기에서 도전성 네트워크는 106Ω/□ 이하의 표면저항을 가지며, 예를 들어 105Ω/□ 이하, 구체적으로 10 내지 1000 Ω/□의 표면저항을 갖는다.
상기 제1나노와이어의 적어도 일부 표면에 고분자막이 형성될 수 있다. 상기 고분자막은 폴리비닐피롤리돈, 폴리스티렌, 폴리에틸렌이민, 폴리포스파겐, 폴리락타이드, 폴리락티드-코-글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리안하이드라이드, 폴리말릭산 및 이의 유도체, 폴리알킬시아노아크릴레이트, 폴리하이드로옥시부틸레이트, 폴리카르보네이트 및 폴리오르소에스테르, 폴리에틸렌글리콜, 폴리-L-라이신, 폴리글리콜라이드, 폴리메틸메타아크릴레이트 중에서 선택된 하나 이상의 고분자를 포함한다.
나노와이어는 일반적으로 나노사이즈의 매우 작은 물질이라서 나노와이어 각각의 표면장력이 강하여 상호응집하려는 경향이 강하다. 따라서 상술한 바와 같이 고분자막을 나노와이어 표면에 형성해야 나노와이어의 분산력을 높이면서 각각의 나노와이어를 보호할 수 있다.
제1나노와이어와 마찬가지로 제2나노와이어의 적어도 일부 표면에만 상술한 고분자막이 형성될 수 있다.
제2나노와이어의 적어도 일부 표면에는 절연막이 형성될 수 있다. 이와 같이 절연막이 형성되면 종래의 경우와 달리 시간이 경과된다고 하더라도 전기적 외력에 의하여 전도성 경로가 다시 형성되는 것을 막을 수 있다.
절연막은 염화은(AgCl) 및 산화은로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 이 때 절연막의 두께는 특별하게 제한되지는 않는다. 예를 들어 0.0001 내지 10 nm이다.
비도전성 영역의 투과도는 도전성 영역의 투과도에 비하여 크고 비도전성 영역의 투과도와 도전성 영역의 투과도 차이는 비도전성 영역의 투과도의 0.1% 이하, 예를 들어 0.01 내지 0.1%이다.
비도전성 영역의 헤이즈는 도전성 영역의 헤이즈에 비하여 작고 비도전성 영역의 헤이즈와 도전성 영역의 헤이즈 차이가 비도전성 영역의 헤이즈의 0.2% 이하, 예를 들어 0.01 내지 0.15%이다.
비도전성 영역의 표면저항은 도전성 영역의 표면저항에 비하여 크고 비도전성 영역의 표면저항과 도전성 영역의 표면저항 차이는 109 Ω/□ 이상, 예를 들어 1010 Ω/□ 이상이다.
비도전성 영역은 90% 초과의 투과도, 1% 이하의 헤이즈, 109Ω/□ 이상의 표면저항을 갖는다. 투과도는 예를 들어 90. 2 내지 95%이고, 헤이즈는 예를 들어 0.7 내지 0.9 %이다.
본 명세서에서 투과도는 매체를 통하여 투과되는 입사광의 백분율을 말한다. 나노구조체의 투과도는 적어도 80 내지 98%이다.
헤이즈는 광확산의 지표로서, 입사광으로부터 분리되고 투과되는 동안 산란된 광의 백분율을 말한다. 나노구조체의 헤이즈는 10% 이하, 예를 들어 5% 이하이다. 다른 일구현예에 의하면 나노구조체의 헤이즈는 2% 이하, 예를 들어 1% 이하, 구체적으로 0.25% 이하이다.
나노구조체에서 도전성 및 비도전성 영역은 매트릭스를 더 포함한다. 매트릭스는 나노와이어가 마모 또는 부식되지 않도록 나노와어이를 보호하는 역할을 하면서 나노와어어가 분산 또는 매몰되어 있는 고체 재료를 말한다. 도전성 및 비도전성 영역에서의 나노와이어들의 일부는 도전 네크워크에 대하여 억세스될 수 있도록 고분자 매트릭스로부터 노출 또는 돌출될 수 있다.
상기 매트릭스는 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리아크릴계, 폴리메타크릴계, 폴리에테르계, 셀룰로오즈계 수지, 폴리비닐알콜, 에폭시계 수지, 폴리비닐피롤리돈, 폴리스티렌계, 폴리에틸렌글리콜, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리디아세틸렌 중에서 선택된 하나 이상의 고분자를 함유할 수 있다. 그리고 매트릭스는 10nm 내지 5㎛, 예를 들어 50 내지 200nm 두께를 가질 수 있다.
매트릭스는 무기 재료를 더 포함할 수 있다. 무기 재료의 예로서, 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 탄화실리콘(SiC), 알루미나-실리카(Al2O3-SiO2) 복합체 등을 사용할 수 있다. 이러한 무기재료를 매트릭스에 더 부가하면 광확산 등을 제어하여 눈부심이 감소된 나노구조체를 제조할 수 있다.
일구현예에 따른 나노구조체는 오버코트층을 더 포함할 수 있다. 오버코트층은 나노구조체의 도전성 네트워크를 안정화시키고 보호하고 눈부심 방지, 반사방지 등의 광학 특성을 개선하기 위하여 형성할 수 있다.
오버코트층은 예를 들어 반사방지층, 보호막, 장벽층, 또는 하드코트층일 수 있다. 반사방지층은 예를 들어 콜로이달 실리카, 퓸 실리카(fumed silica)와 같은 광산란물질, 실록산, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리우레탄 등의 눈부심 방지물질을 포함할 수 있다. 보호막은 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리비닐알콜, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리에틸렌 등을 포함할 수 있다.
다른 측면에 따라 기재 및 상기 기재 상부에 형성된 나노구조체를 포함하는 도전막이 제공된다. 이러한 도전막은 광학필름으로 사용될 수 있다.
도 1은 일구현예에 따른 나노구조체를 포함하는 도전막의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이를 참조하면, 도전막은 기재(10) 상에 나노구조체(11)가 형성된 구조를 갖는다. 나노구조체(11)는 도전성 영역(12a) 및 비도전성 영역(12b)을 포함한다. 나노구조체(11)은 매트릭스(15)를 더 포함할 수 있다.
상기 도전성 영역(12a)은 적어도 하나의 제1나노와이어(13)를 함유하며
상기 비도전성 영역(12b)은 부분적으로 끊어진 적어도 하나의 제2나노와이어(14)를 함유한다. 비도전성 영역(12b)은 시간이 경과되더라도 절연 특성을 그대로 유지한다. 그리고 도전성 영역(12a) 및 비도전성 영역(12b) 사이에 헤이즈, 투과도, 굴절율 차이가 작아 나노와이어 패턴간 시인성 문제가 미연에 방지될 수 있다.
도 2a 내지 도 2d를 참조하여, 일구현예에 따른 나노구조체를 갖는 도전막의 제조방법을 설명하기로 한다.
먼저, 기재(20) 상에 제1나노와이어(23)와 매트릭스(25)를 포함하는 도전막이 형성된다(도 2a). 여기에서 도전막의 두께는 0.1 내지 10㎛, 예를 들어 1 내지 150nm이고, 예를 들어 약 100nm이다.
상기 기재(20)는 투명하고 빛의 통과를 저해하지 않으며 목적하는 용도에 대응하는 탄성, 내구성 등의 특성을 구비한다면, 어느 것이든 사용이 가능하다.
예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate: PET), 폴리카보네이트 (Polycarbonate: PC), 폴리메틸메타아크릴레이트 (Polymethylmetharcylate: PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트 (Poly-ethylenenaphthalate: PEN), 폴리에테르술폰 (Polyethersulfone: PES), 고리형 올레핀 고분자 (Cyclic olefin copolymer: COC), TAC (Triacetylcellulose), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol: PVA), 폴리이미드 (Polyimide: PI) 및 폴리스틸렌 (Polystyrene: PS)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용한다.
기재의 두께는 필름 자체의 제조가 가능한 범위 내에서 적용되는 디바이스의 용도에 맞게 10 ~ 200um 범위이다.
제1나노와이어(23)와 매트릭스(25)를 포함하는 도전막은 기재(20)상에 제1나노와이어층을 형성하고 그 상부에 매트릭스 형성용 조성물을 도포 및 건조하여 제조된다. 상술한 제1나노와이어층은 복수의 나노와이어를 함유하여 기재상에 소정의 두께로 형성된다.
제1나노와이어로서 은 나노와이어를 사용할 수 있다.
은 나노와이어는 탄소나노튜브 (Carbon Nanotube), 폴리카보네이트 멤브레인 (Polycarbonate Membrane) 등의 주형을 이용하는 방법, 나노 미세결정의 브롬화은 (AgBr)과 질산은 (AgNO3)을 사용하는 방법, 두 개의 은 전극을 질산나트륨 (NaNO3)수용액에 넣고 아크 방전시키는 방법, PVA (Poly Vinylalcohol), PVP (Poly Vinlypyrrolidone) 등의 고분자를 이용하여 환원시키는 방법 등을 통해 합성될 수 있다. 다만, 은 나노와이어의 합성은 상기 기재된 방법에만 국한되지 않고, 그 외 다양한 방법에 의해 이루어질 수 있다. 이러한 은 나노와이어는 소정의 용매와 함께 은 나노와이어 층을 구성할 수 있다.
상기 매트릭스(25)는 가시광선 영역에서 투과도가 85% 이상인 고분자를 이용하여 형성할 수 있다. 이러한 고분자의 예로는 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에테르계 수지, 셀룰로우스계 수지, 폴리비닐알콜계 수지, 에폭시계 수지, 폴리비닐피롤리돈, 폴리스티렌계 수지, 폴리에틸렌글리콜, 펜타에리스리톨, 폴리피롤 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용한다.
매트릭스 형성용 조성물은 매트릭스 형성용 고분자, 분산안정제 및 용매를 포함한다. 용매로는 초순수, 알코올, 케톤계, 에테르계, 탄화수소계 및 방향족계 화합물 중에서 선택된 하나 이상을 사용한다. 여기에서 알코올으로는 에탄올, 이소프로판올 등을 이용한다.
상술한 매트릭스 형성용 조성물의 도포방법은 비제한적인 예로서 스핀코팅법, 슬릿 코팅법, 비드코팅법, 스프레이코팅법, 프린팅법, 딥코팅법 등이 있다.
매트릭스 형성용 고분자 대신 매트릭스 형성용 고분자 제조시 이용가능한 프리폴리머 또는 모노머를 부가할 수 있다. 프리폴리머 또는 모노머를 사용하는 경우에는 제1나노와이어층 상부에 프리폴리머 또는 모노머를 함유하는 매트릭스 형성용 조성물을 도포한 다음, 광 또는 열을 가하는 과정을 거친다. 이와 같이 광 또는 열을 가하는 과정을 통하여 상기 프리폴리머 또는 모노머가 이에 대응되는 매트릭스 형성용 고분자를 형성한다.
상기 프리폴리머 또는 모노머로는 당해기술분야에서 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하다. 비제한적인 예로서 메틸, 에틸, 부틸, 2-에틸헥실 및 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 메틸 메타아크릴레이트 및 에틸 메타크릴레이트와 같은 알킬 또는 히드록시알킬 아크릴레이트들 또는 메타아크릴레이트들, 실리콘 아크릴레이트, 아크릴로니트릴, 아크릴아미드, 메타아크릴아미드, N-치환된 (메타) 아크릴아미드들, 비닐 아세테이트와 같은 비닐 에스테르들, 이소부틸 비닐 에테르, 스티렌, N-비닐피롤리돈, 염화 비닐 및 염화 비닐리덴, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 네오펜틸글리콜, 헥사메틸렌 글리콜 및 비스페톨(bisphenol) A의 디아크릴레이트들(diacrylates), 및 4,4'-비스(2-아크릴로일옥시에톡시(acryloyloxyethoxy)) 디페닐프로판(diphenylpropane), 비닐 아크릴레이트, 디비닐벤젠, 디비닐숙시네이트, 디아닐 프탈레이트, 트리알릴 포스페이트(triallyl phosphate), 트리알릴 이소시아누레이트(triallyl isocyanurate), 트리스(tris)(2-아크릴로일에틸) 이소시아누레이트 (isocyanurate), 에폭시 수지, 아크릴화 에폭시 수지(acrylicized epoxy resins), 아크릴화 폴리에스테르(acrylicized polyesters), 비닐 에테르 또는 에폭시 그룹들을 포함하는 폴리에스테르, 폴리우레탄 및 폴리에테르, 불포화 폴리 에스테르 수지(unsaturated polyester resins) 등이 있다.
상술한 바와 같이 광 또는 열을 가하는 반응을 거치는 경우, 매트릭스 형성용 조성물에는 중합개시제가 부가된다.
광중합 개시제 또는 열중합개시제가 사용될 수 있다. 상기 광중합 개시제는 자외선과 같은 광에 의해 라디칼을 형성할 수 있는 화합물이면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있다. 상기 광중합 개시제로는 예를 들어, 2-하이드록시 2-메틸-1-페닐-프로판-1-온 (HMPP), 벤조인 에테르(benzoin ether), 디알킬아세토페논(dialkyl acetophenone), 하이드록실 알킬케톤(hydroxyl alkylketone), 페닐글리옥실레이트(phenyl glyoxylate), 벤질디메틸케탈(Benzyl Dimethyl Ketal), 아실포스핀(acyl phosphine) 및 알파-아미노케톤(α-aminoketone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 열중합 개시제로는 과황산염계 개시제, 아조계 개시제, 과산화수소 및 아스코르빈산으로 이루어진 개시제 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 구체적으로, 과황산염계 개시제의 예로는 과황산나트륨(Sodium persulfate; Na2S2O8), 과황산칼륨(Potassium persulfate; K2S2O8), 과황산암모늄(Ammonium persulfate;(NH4)2S2O8) 등이 있으며, 아조(Azo)계 개시제의 예로는 2, 2-아조비스-(2-아미디노프로판)이염산염(2, 2-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride), 2, 2-아조비스-(N, N-디메틸렌)이소부티라마이딘 디하이드로클로라이드(2,2-azobis-(N, N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride), 2-(카바모일아조)이소부티로니트릴 (2-(carbamoylazo)isobutylonitril), 2, 2-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판] 디하이드로클로라이드(2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride), 4,4-아조비스-(4-시아노발레릭 산)(4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid)) 등이 있다. 그리고 중합개시제의 함량은 통상적인 수준으로 사용된다.
분산안정제는 매트릭스 형성용 조성물에서 각 구성성분이 안정적으로 분산되도록 도와주는 물질로서, 예를 들어 N, N-포름아미드, N, N-디아세트아미드, 메틸셀룰로오즈, 에틸셀룰로오즈, 하이드록시프로필셀룰로스 등의 셀룰로스 유도체, 폴리비닐알콜, 폴리비닐메틸에테르, 폴리아크릴산, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 비닐피롤리돈과 비닐아세테이트의 공중합체 등이 있다. 이러한 분산 안정제의 함량은 통상적인 수준으로 사용된다.
도 2b에 나타난 바와 같이 상기 도전막의 일부 영역(제1영역)에 마스크 패턴(26)을 형성하고, 마스크 패턴이 형성되지 않은 도전막의 제2영역을 에칭액과 접촉시킨다(도 2b). 여기에서 제2영역은 비도전성 영역 (22b)에 대응된다.
상술한 마스크 패턴은 일반적인 포토리소그래피 공정에 따라 형성될 수 있다. 도전막 상부에 포토레지스트막을 형성하고 이를 패터닝하여 도전막의 제1영역에만 마스크 패턴(26)을 형성할 수 있다. 여기에서 제1영역은 도전성 영역 (22a)에 대응된다.
상술한 바와 같이 에칭액을 도전막의 제2영역에만 접촉하기 위하여 도 2b에 나타난 바와 같이 마스크 패턴(26)을 이용할 수 있다. 그러나 이러한 마스크 패턴(26) 없이 다른 방법을 이용하는 것도 가능하다. 에칭액을 도전막의 제2영역에만 가할 수 있는 방법으로서 스프레이 코팅법, 인쇄법, 닥터블래이드법 등의 방법이 사용될 수 있다.
상술한 도전막의 제2영역만 에칭액과 접촉하는 과정에서 제2나노와이어의 부분적 에칭이 진행된다. 이러한 부분적 에칭 메커니즘에 대하여 살펴 보면 다음과 같다.
먼저 에칭제가 매트릭스를 통과하여 은 나노와이어 표면을 산화시킨다. 이어서 은 이온과 에칭제 음이온이 결합하여 에칭 시간을 적절하게 조절함으로써 부분적 에칭이 이루어지게 된다.
도 2b에 나타난 바와 같이, 에칭액을 도전막의 제2영역과 접촉시키는 경우, 매트릭스를 형성하는 고분자(고분자 매트릭스)가 스웰링되어 자유공간(free space)이 확장된다. 이 확장된 자유공간을 통하여 에칭액의 이온들이 확산 및 이동하여 비마스킹 영역에서의 제2나노와이어 표면이 산화되고 은 이온과 에칭액이 반응하여 부분적 에칭이 진행된다. 에칭액의 이온은 예를 들어 에칭제의 PO4 3-가 있고 산화제의 NO3 - 가 있다.
도 2c에 나타난 바와 같이, 에칭 시간을 조절하여 은 나노와이어를 제거하지 않고 전기적으로 절연될 수 있을 정도로 부분적으로 에칭을 실시하여 기재(20) 상부의 비마스킹 영역(비도전성 영역 (22b)에 대응)에는 부분적으로 끊어진 적어도 하나의 제2나노와이어(24)와 매트릭스(25)를 포함하는 도전막이 형성된다. 이렇게 얻어진 결과물에서 마스크를 제거하면 도 2d에 나타난 바와 같이 기재(20)상부에 나노구조체(21)가 형성된 구조를 갖는다. 나노구조체(21)는 제1나노와이어(23)을 포함하는 도전성 영역과, 부분적으로 끊어진 적어도 하나의 제2나노와이어(24)를 포함하는 비도전성 영역과 매트릭스(25)를 포함하는 구조를 갖는다.
도전막의 제2영역과 에칭액을 접촉하는 과정에서, 도전막의 제2영역을 에칭액에 디핑하는 방법, 도전막의 제2영역에 에칭액을 스프레이 코팅하는 방법 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도 스프레이 코팅법을 사용하면 나노구조체의 대량생산에 유리하다.
에칭시간은 에칭액의 종류, 도전막과 에칭액의 접촉방법 등에 따라 달라진다. 에칭시간은 예를 들어 10초 내지 10분, 예를 들어 30초 내지 120초이다. 에칭시간이 상기 범위일 때 에칭액이 도전성 영역에 대응되는 제1영역의 나노와이어를 에칭할 염려 없이 나노구조체를 갖는 도전막의 헤이즈 차이 및 광투과도 차이가 없어 시인성 문제점을 해결할 수 있고 대량생산이 가능해진다.
에칭액은 알칼리금속 차아염소산 또는 알칼리토금속 차아염소산 중에서 선택된 하나 이상의 차아염소산 금속염을 필수성분으로서 포함한다. 필수성분인 차아염소산 금속염의 함량은 에칭액 중량을 기준으로 하여 1 내지 30 중량%이다.
에칭액에서 차아염소산 금속염의 함량은 에칭되는 대상(나노구조체의 구조)에 따라 다소 변화될 수 있다. 예를 들어 나노구조체가 도전성 영역 및 비도전성 영역을 갖는 제1나노와이어 및 제2나노와이어를 포함하되, 매트릭스를 더 함유한 경우에는 매트릭스의 경화 정도에 따라 에칭액에서 차아염소산 금속염의 함량을 조절할 수 있다. 예를 들어 에칭액에서 차아염소산 금속염의 함량은 1 내지 30 중량%, 예를 들어 5 내지 20 중량%일 수 있다. 그리고 나노구조체가 매트릭스를 함유하지 않는 경우에는 에칭액에서 차아염소산 금속염의 함량은 1 내지 5 중량%, 예를 들어 2 내지 5 중량% 범위로 사용될 수 있다. 이와 같이 나노구조체가 매트릭스를 함유하지 않은 경우에는 매트릭스를 더 함유한 경우에 비하여 작은 차아염소산 금속염의 함량을 사용하여 에칭할 수 있다.
차아염소산 금속염은 탈이온수와 같은 용매에 적절하게 용해하여 사용할 수 있다. 차아염소산 금속염의 농도는 예를 들어 5 내지 20중량%이다. 이러한 농도를 갖는 차아염소산 금속염을 사용하면 에칭속도, 에칭시간 등을 조절하여 목적하는 광학특성을 갖는 나노구조체를 얻을 수 있다.
에칭액은 상술한 차아염소산 금속염 이외에 산화제 및 용매를 포함할 수 있다. 그리고 에칭액은 일반적인 에칭제를 더 포함할 수 있다.
산화제는 당해기술분야에서 통상적으로 사용되는 물질이라면 모두 다 사용 가능하다. 산화제는 예를 들어 과산화물, 과황화물, 퍼록소 화합물, 산화금속염, 유기 산화제 및 기체 산화제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용한다.
과산화물의 예로는 질산, 과산화수소, 또는 과망간산칼륨(KMnO4)이 있고, 과황화물의 예로는 암모늄 퍼설페이트, 페록소 화합물의 예로는 과황산나트륨 또는 과황산칼륨이 있다. 그리고 산화금속염의 예로는 팔라듐, 마그네슘, 코발트, 구리 또는 은 함유 염을 들 수 있다.
상기 기체 산화제로는 공기, 산소 또는 오존이 있다. 그리고 유기 산화제로는 염화철, 염화구리, 7,7’,8, 8’-테트라시아노퀴노디메탄 등이 있다.
만약 나노와이어로서 은 나노와이어를 사용하는 경우, 산화제는 은 나노와이어와 반응하여 은을 산화은으로 변환시킨다.
산화제의 함량은 통상적인 수준으로 사용된다. 예를 들어 에칭액 총중량을 기준으로 하여 0.1 내지 10 중량%이다. 산화제의 함량이 상기 범위일 때 헤이즈 및 광투과도 차이가 없어 패턴간의 시인성 문제가 해결될 수 있다.
에칭제는 당해기술분야에서 통상적으로 사용가능한 물질이라면 모두 다 적용 가능하다. 에칭제는 예를 들어 인산, 아세트산, 질산나트륨(NaNO3), 과황산 암모늄((NH4)2S208) 및 할로겐화물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 이용할 수 있다.
상기 할로겐화물의 예로는 요오드화물(I2), 염화물, 브롬화물 등이 있다. 여기에서 에칭제의 함량은 통상적인 수준으로서 상술한 차아염소산 금속염 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 100 중량부를 이용한다.
상기 용매는 물, 알코올 등을 이용한다. 용매의 함량은 통상적인 수준으로 사용된다. 에칭액 총중량을 기준으로 하여 5 내지 30 중량%로 제어한다.
상기 에칭시 에칭액의 pH는 나노와이어 표면에 존재하는 고분자막의 고분자가 잘 제거되면서 에칭된 영역과 에칭되지 않은 영역에서의 나노와이어 평균 직경 차이를 적절한 범위 예를 들어 5% 이내로 제어하도록 조절되어야 한다. 이러한 에칭액의 pH는 약산성 조건 또는 알칼리 조건 범위로 조절된다.
약산성 조건은 에칭액의 pH가 3 내지 6, 예를 들어 3 내지 4이다. 알칼리 조건은 pH가 10 이상, 예를 들어 11.5 이상, 구체적으로 12 내지 13 범위로 조절된다. pH가 상기 범위일 때 패턴의 시인성 문제가 해결될 뿐만 아니라 절연부의 신뢰성이 개선된 나노구조체를 제조할 수 있다. 만약 에칭액의 pH가 상기 범위를 초과하면 나노와이어의 과도한 에칭으로 영역별 헤이즈, 투과도, 굴절율 차이가 존재하여 패턴간 시인성 문제가 여전히 남아있게 된다. 그리고 에칭액의 pH가 상기 범위 미만이면 나노와이어 표면에 존재하는 폴리비닐피롤리돈과 같은 고분자막이 여전히 남아 있어 나노와이어의 에칭률이 지나치게 작아 이 경우도 영역별 헤이즈, 투과도, 굴절율 차이를 효과적으로 줄이는 것이 곤란하게 된다.
에칭액에는 반응지연제, pH 조절제 등을 더 부가될 수 있다.
반응지연제는 에칭 속도 및 반응성을 조절해주는 물질로서 반응지연제의 예로는 탄산나트륨 (Na2CO3), 인산나트륨 (Na3PO4), 인산나트륨 수화물 (Na3PO4·12H20), 폴리인산나트륨 (Na5P3O10), 피로인산나트륨 (Na4P2O7), 피로인산나트륨 수화물 (Na4P2O7·10H2O), 에틸렌디아민테트라초산나트륨 수화물 (Na4EDTA·10H2O) 중 어느 하나의 물질 등이 있다. 이러한 반응지연제의 함량은 통상적인 수준이다.
pH 조절제는 에칭액의 pH 를 알칼리 조건, 예를 들어 10 이상, 구체적으로 11.5 이상의 범위로 조절할 때 사용하는 물질로서 에칭액의 pH 를 알칼리 조건으로 제어할 수 있도록 암모니아수, 수산화나트륨 용액 등을 이용할 수 있다.
상술한 과정에 따라 제조된 나노구조체는 후처리를 더 실시할 수 있다. 후처리로는 플라즈마 처리, 코로나 방전, UV-오존, 가열 및 가압 공정 등을 들 수 있다.
도 3은 알칼리 용액 상에서 나노와이어 표면상에 코팅된 폴리비닐피롤리돈(PVP)이 차아염소산 금속과 반응하여 PVP의 고리(ring)가 열리는 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
이를 참조하여, 폴리비닐피롤리돈(PVP)이 차아염소산나트륨과 반응하여 화합물 (I)과 염화나트륨이 형성된다. 그리고 나서 화합물 (I)은 하이드록사이드 이온(OH-) 존재하에서 화합물 (II)를 형성한다. 이어서 화합물 (II)는 하이드록사이드 이온(OH-)과 반응하여 PVP의 고리가 열리게 된다.
상기 반응에서 하이드록사이드 이온은 반응물질로 제공되어야 PVP의 고리가 열리게 된다. 이와 같이 알칼리 용액 상에서 PVP와 같은 고분자의 사슬을 끊어지기가 용이하기 때문에 PVP 제거 반응을 함유한 에칭은 알칼리 조건에서 쉽게 진행될 수 있다.
도 4a는 다른 일구현예에 따른 나노구조체에서 제2나노와이어를 나타낸 것이다.
이를 참조하면, 제2나노와이어 (40) 및 제2나노와이어 (40’) 상부에는 PVP막(41)이 형성되어 있고, 제2나노와이어 (40) 및 제2나노와이어 (40’) 은 에칭되어 비통전성 브리지 (42)을 가질 수 있다. 이 때 비통전성 브리지 (42)은 109 이상의 저항을 가져 실질적으로 비도전성을 갖는다. 비통전성 브리지 (42)의 평균직경은 제2나노와이어 (40) 및 제2나노와이어 (40’)의 평균직경의 50% 이하, 예를 들어 0.01 내지 30% 범위이다. 이와 같이 비통전성 브리지의 평균직경이 다른 영역에 비하여 매우 작은 평균직경을 가져 도전성을 실질적으로 나타내지 않을 수 있다.
상기 비통전성 브리지 상부에는 절연막이 더 형성될 수 있다. 여기에서 절연막은 염화은 및 산화은 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 4b는 또 다른 일구현예에 따른 나노구조체에서 제2나노와이어의 구조를 나타낸 것이다.
이를 참조하면, 제2나노와이어 (40) 상에 코팅된 일부 PVP막(41)이 제거되어 제2나노와이어(40, 41) 사이에 절연막(43)이 형성되어 비도전성 영역을 갖는다.
일구현예에 따라 나노구조체로서 은 나노와이어를 함유한 나노구조체를 제조하는 방법에서 비도전성 영역을 형성하는 제2나노와이어의 에칭공정 후, 은 나노와이어의 에칭 구조는 직경이 변하지 않고 부분적으로 단선된 형태를 갖는다. 이러한 형상을 갖기 때문에 나노와이어 영역에서의 산란 변화가 적기 때문에 패터닝 전후에 헤이즈 및 투과도 차이가 적어 나노와이어 패턴이 시인되는 문제점을 해결할 수 있다.
은 나노와이어를 둘러싸고 있는 PVP 막을 균일하게 제거할 수 있는 산화제를 적용하면, 은 나노와이어의 직경 변화를 최소화하며 나노와이어를 균일하게 단선시킬 수 있다. 그리고 pH 11.5 이상 알칼리 용액 상에서 차아염소산나트륨과 같은 차아염소산 금속염은 PVP를 균일하게 제거할 수 있기 때문에 은 나노와이어의 두께가 크게 변하지 않고 균일하게 단선하는 것이 가능해진다. 또한 차아염소산 금속염을 함유하는 에칭액을 적용하여 산화 공정 후 나노와이어의 은 이온과 반응하여 염화은(AgCl)과 같은 절연체를 만들 수 있기 때문에 부분 에칭된 은 나노와이어가 시간이 지남에 따라 연결되는 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
비도전성 영역 형성시 제2나노와이어와 제1나노와이어의 평균직경 차이가 평균길이 차이에 비하여 광산란 변화에 더 큰 영향을 미친다는 것은 다음과 같이 설명될 수 있다.
은 나노와이어의 헤이즈는 은 나노와이어 근방에서의 광산란(light scattering)에 의해 발생한다.
레일리 산란 이론(Rayleigh scattering theory)에 의해 은 나노와이어는 전기적 선형 쌍극자(electric linear dipole)로 간주된다. (Rayleigh dipole approximation) 이 때, 전체적인 광산란 단면적은 하기 식 1 내지 식 3에 의하여 결정된다.
[식 1]
Figure 112021095223020-pat00001
　　　　　　　　　　　　　
[식 2]　
Figure 112015071334626-pat00002
　　　　　　　
[식 3]　
Figure 112021095223020-pat00003
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
상기 식 1 내지 3중, σscat는 레일리 산란 총단면적(total scattering cross section)을 나타내고,
a는 은 나노와이어의 반경이고,
L은 은 나노와이어의 길이로서 일반적으로 L ≫ a로 가정하고,
np는 은 나노와이어의 복소 굴절율이고,
nm은 은 나노와이어를 둘러싸고 있는 매체의 굴절율이다.
식 1에 의해, 은 나노와이어 근방에서의 광산란은 하기 식 4에 나타난 바와 같이 은 나노와이어의 반경의 4승에 비례하고, 길이의 1승에 비례함을 알 수 있다. 즉, 은 나노와이어의 직경이 작을수록 헤이즈가 작아지고 길이는 직경에 비해 영향이 작음을 알 수 있다.
[식 4]
σscat ∝ d4, σscat ∝ L
상기 식 4 중, σscat는 레일리 산란 총단면적(total scattering cross section)을 나타낸다.
레일리 산란(Rayleigh scattering) 이론에 근거하여 은 나노와이어의 에칭 형상에 따른 전체적인 산란 단면적 변화를 도 4c에 나타내었다. 도 4c에서 은 나노와이어의 길이는 약 15㎛이고, 직경은 약 20nm였다.
도 4c를 참조하여, 나노와이어의 직경 및 길이가 각각 원래 직경 및 길이의 2/3로 감소할 때 광 산란의 변화를 보여 준다. 나노와이어의 에칭으로 나노와이어의 직경이 변화되지 않으면 광 산란의 변화 즉 헤이즈를 크게 감소시킬 수 있다. 따라서 이러한 이론적 결과를 일구현예에 따른 나노와이어의 부분적 에칭에 적용하면, 은 나노와이어의 패턴 후 시인 문제를 해결하기 위해서는 식각 전후의 투과도 및 헤이즈 차이를 최소화해야 하는데, 에칭된 은 나노와이어의 형상이 나노와이어의 직경은 크게 변하지 않고 길이 방향으로만 단선될 수 있다. 이러한 경우에 은 나노와이어를 패터닝 후 헤이즈 차이가 적어 패턴간 시인되는 문제점을 해결할 수 있게 되는 것이다.
또 다른 측면에 따라 상술한 나노구조체를 포함한 패널 유닛을 제공한다.
상기 나노구조체는 ITO 전극을 대체할 수 있는 투명전극으로서 사용 가능하다.
상기 패널 유닛의 예로는 평판 패널 디스플레이(flat panel display: FPD), 터치 스크린 패널(touch screen panel: TSP), 플랙서블 디스플레이(flexible display) 또는 폴더블 디스플레이(foldable display)를 들 수 있다.
상기 평판 패널 디스클레이의 예로는 액정표시장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등이 있다.
플랙서블 디스플레이 또는 폴더블 디스플레이는 액정표시장치 등에서 액정을 둘러싸고 있는 기판을 플라스틱 필름으로서 대체하여 접고, 펼 수 있는 유연성을 부여한 것이다. 이러한 플랙서블 디스플레이 또는 폴더블 디스플레이는 얇고 가벼울 뿐만 아니라 충격에도 강하며 또한 휘거나 굽힐 수 있고 다양한 형태로 제작이 가능하다는 장점을 갖고 있다. 그리고 떨어뜨려도 부서지지 않은 경박(輕薄)성으로 마음대로 다룰 수 있고 곡면 형성이 가능하여 디스플레이 응용영역을 확대할 수 있다.
플랙서블 디스플레이의 예로는 플라즈마 디스플레이 패널, 액정표시장치, 모바일 폰(mobile phone), 태블릿(Tablet), 전자종이(E-Paper), 웨어러블 디스플레이(wearable display) 등이 있다.
도 12는 일구현예에 따른 나노구조체를 포함한 터치 스크린 패널의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
이를 참조하여, 터치 스크린 패널 장치(640)는 제1 도전층(646)으로써 코팅 또는 적층된 제1 기판(644)을 포함하고, 이는 탑(top) 도전성 표면(648)을 갖는다.
상부 패널(650)은 하부 패널(642)로부터 대향되게 배치되고 그로부터 장치(640)의 각각의 단부(ends)에서 접착성(adhesive) 인클로져들(enclosures) (652 및 652')에 의해 분리된다. 상부 패널(650)은 제2 기판(656) 상에 코팅 또는 적층된 제2 도전층(654)을 포함한다. 제2 도전층(654)은 도전성 표면(648)을 마주보는 내부 도전성 표면(658)을 가지며, 스페이서(660) 상부에 걸려 있다.
사용자가 상부 패널(650)을 터치할 경우, 내부 도전성 표면(658) 및 하부 패널(642)의 탑 도전성 표면(648)은 전기적 콘택이 된다. 콘택 저항이 생성되고, 이는 정전기장에서의 변화를 초래한다. 제어기(미도시)는 그러한 변화를 감지하고 실제 터치 좌표를 해상하고, 그 후 정보가 동작 시스템으로 통과된다.
상기 제1도전층(646) 및 제2 도전층(654) 중 적어도 하나는 일구현예에 따른 나노구조체를 이용한다.
상술한 터치 스크린 패널은 정전용량 방식을 가질 수 있다.
도 13는 일구현예에 따른 일구현예 따른 나노구조체를 포함한 평판형 디스플레이 패널 중 하나인 액정 표시 장치(LCD)의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 13의 액정 표시 장치는 탑 게이트 박막 트랜지스터 기반의 액정표시장치의 단면도이다.
탑게이트 형 박막 트랜지스터에서는 게이트 전극은 활성층 상부에 배치되는 된다.
LCD(542)는 개재되는 액정층(548)을 갖는 컬러 필터 기판(546)과 TFT 기판(544)을 갖는다. 위에서 기재된 바와 같이, TFT 기판(544)에서는, 박막 트랜지스터들(550) 및 픽셀 전극들(552)은 하부 투명 기판(554) 상에서 매트릭스 구성에 배열된다. 공통 전극(556)은, 공통 전압이 인가될 수 있고 컬러 필터(558)가 탑 투명 기판 (560) 상에 배치된다. 픽셀 전극(552) 및 공통 전극(556) 사이에 인가되는 전압은 액정 셀들(픽셀들)을 구동하며, 픽셀 전극(552) 및 공통 전극(556)은 서로간에 그들 사이의 액정(548)과 마주보고 있다.
하부 투명 기판(554) 상의 픽셀들 각각에 대해 배치된 박막 트랜지스터(550)는 탑 게이트 형 TFT이고, 이들의 게이트 전극(562)은 활성층(564) 상에 배치된다. TFT의 활성층(564)은 당해 기술 분야에서 알려진 방법들에 따라 하부 기판(554) 상에 패터닝된다. 게이트 절연층(566)은 활성층(564)의 위에 배치되어 활성층(564)을 덮는다. 그리고 게이트 전극(562)에 마주보는 활성층(564)의 일부는 채널 영역(564c)이다. 불순물 주입된 드레인 영역 (564d) 및 소스 영역(564c)은 채널 영역(564c)의 각각의 측(side)에 배치된다. 활성층(564)의 드레인 영역(564d)은 데이터 라인에 연결되고, 데이터 라인은 또한 드레인 전극(566)으로 기능하고, 이는 게이트 전극(562)을 덮는 중간 절연층(568)에 형성된 콘택 홀을 통한다. 또한, 절연층(570)은 데이터 라인 및 드레인 전극 (566)을 덮도록 배치된다. 픽셀 전극(552)을 형성하는 일구현예에 따른 나노구조체는, 절연층(570) 상에 배치된다. 픽셀 전극(552)은 콘택홀을 통해 활성층(564)의 소스 영역(564s)에 연결된다. 제1 정렬층(572)은 픽셀 전극 상에 배치될 수 있다.
일구현예에 따른 나노구조체는 도 13에 나타난 탑 게이트 박막 트랜지스터 기반의 액정 표시 장치 이외에 하부 게이트형 박막 트랜지스터 기반의 액정 표시장치에도 적용가능하다. 하부게이트형 박막 트랜지스터에서는 탑 게이트형 박막 트랜지스터와 달리 게이트 전극이 활성층 하부에 배치된다.
일구현예에 따른 나노구조체는 PDP에서 디스플레이 전극에 적합하고, 300℃와 같은 고온에서 전기적 및 광학적으로 안정하다.
도 14는 일구현예에 따른 나노구조체를 포함한 평판형 디스플레이 패널중 하나인 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma display panel: PDP)의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
이를 참조하면, PDP(606)는, 하부 투명 기판(608), 상기 하부 투명 기판(608) 상에 형성된 하부 절연층(610), 상기 하부 절연층(608) 상에 형성된 어드레스 전극(612), 상기 어드레스 전극(612) 및 상기 하부 절연층(610) 상에 형성된 하부 유전체 층(614), 방전 셀(618)을 정의하는 절연 벽들(616), 상기 절연벽들(616) 상에 배치된 흑색 매트릭스 층들(620), 상기 흑색 매트릭스 층(620) 및 상기 절연 벽(616)의 측면 상에 그리고 상기 하부 절연층(608) 상에 형성된 형광층(622), 상부 투명 기판(624), 상기 어드레스 전극(612)과 관련하여 직각으로 배치되고 상기 상부 투명 기판(624) 상에 형성된 디스플레이 전극(626), 상기 디스플레이 전극(626)의 일부분 상에 형성된 버스 전극(628), 상기 버스 전극(628), 상기 디스플레이 전극(626) 및 상기 상부 투명 기판(624) 상에 형성된 상부 유전체 층(630), 상기 상부 유전체 층(630) 상에 형성된 보호층(예, MgO)(632)을 포함한다.
디스플레이 전극들은 일구현예에 따른 나노구조체에 의하여 형성되고 패터닝된다.
일구현예에 따른 나노구조체는 이 밖에도 광전지(photovoltaic cell), 전자발광장치 등에도 이용될 수 있다.
이하, 하기 실시예를 들어 보다 구체적으로 살펴보기로 하되, 하기 실시예로만 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다.
제조예 1: 폴리비닐피롤리돈 ( PVP ) 코팅막이 표면에 형성된 은 나노와이어의 제조
염화백금 PtCl2 2X10-2g을 에틸렌글리콜 0.5ml에 용해하고 이를 에틸렌글리콜 5ml에 부가하여 약 160℃로 가열하였다.
반응 혼합물에 질산은(AgNO3) (0.05g, Aldrich, 99+%)의 에틸렌글리콜 용액 5ml 및 폴리비닐피롤리돈(0.2g, 중량평균분자량: 40,000)의 에틸렌 글리콜 용액 5ml를 부가하였다. 반응 혼합물을 160℃에서 약 60분동안 가열하였다.
반응 결과물을 상온(25℃)으로 냉각하고 아세톤으로 부가하여 10배 정도 희석하고 원심분리를 약 2000 rpm으로 약 20분 동안 실시하여 PVP 코팅막이 표면에 형성된 은 나노와이어를 제조하였다.
하기 표 1은 실시예 1-11에서 사용된 에칭액, 에칭시간 및 에칭액의 pH 조건을 나타낸 것이다.
에칭액, 에칭
시간 및 pH		 에칭액(etching solution) 에칭시간 에칭액의 pH
실시예 1 15wt% NaOCl+탈이온수(Deionized Water) 2.5min 6
실시예 2 15wt% NaOCl+1M CH3COOH(20vol%)+탈이온수 3min 4
실시예 3 15wt% NaOCl+1M NaOH(10vol%)+탈이온수 2.5min 11
실시예 4 2.0wt% NaOCl+1M CH3COOH(20vol%)+탈이온수 3min 5.3
실시예 5 2.5wt% NaOCl+1M CH3COOH(20vol%)+ 탈이온수 3min 5.4
실시예 6 3.33wt% NaOCl+1M CH3COOH(20vol%)+ 탈이온수 30sec 5.6
실시예 7 5.0wt% NaOCl+1M CH3COOH(20vol%)+ 탈이온수 30sec 5.8
실시예 8 2.5wt% NaOCl+1M CH3COOH(20vol%)+ 탈이온수 30sec 5.4
실시예 9 15wt% NaOCl+1M NaOH(10vol%)+ 탈이온수 2.5min 13
실시예 10 15wt% NaOCl+1M NaOH(10vol%)+ 탈이온수 2.5min 12
실시예 11 15wt% NaOCl+0.1M NaOH(10vol%)+ 탈이온수 7min 11
실시예 1: 나노구조체의 제조
PVP 코팅막이 표면에 형성된 은 나노와이어 및 탈이온수를 혼합하여 은 나노와이어 수분산액을 제조하였다.
은 나노와이어 수분산액을 실리콘 기판 상부에 코팅 및 건조하여 기재상에 은 나노와이어층을 형성하였다.
상기 은 나노와이어층 상부에 매트릭스 형성용 조성물을 코팅하여 은 나노와이어 함유 막 상부에 매트릭스(오버코트막)를 약 100nm 두께로 형성하여 도전막을 제조하였다. 매트릭스 형성용 조성물은 우레탄 아크릴레이트 1g과 디아세톤 알코올 및 이소프로필 알코올의 혼합용매(1:1 부피비) 9g을 혼합하여 얻었다.
상기 도전막의 제1영역 상부에 포토레지스트막을 형성하고 이를 패터닝하여 도전막의 제1영역 상에 마스크 패턴을 형성하였다. 이 마스크 패턴을 마스크로 이용하여 마스크가 배치되지 않은 도전막의 제2영역을 에칭액에 약 8분 동안 디핑(dipping)하여 도전막의 제2영역에 존재하는 은 나노와이어를 에칭액을 이용하여 부분적으로 에칭을 약 2.5분 동안 실시하였다.
에칭액으로는 차아염소산나트륨 및 탈이온수를 포함하는 에칭액을 이용하였다. 여기에서 에칭액의 pH는 약 6이었고, 상기 에칭액에서 차아염소산나트륨의 함량은 약 15 중량%이었다.
상술한 바와 같이 에칭된 결과물을 탈이온수로 세정 및 건조하여 나노구조체를 제조하였다.
실시예 2: 나노구조체의 제조
에칭액으로서 실시예 1의 에칭액에 1M 아세트산을 부가하여 제조된 용액을 사용하고 에칭시간이 약 3분인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 나노구조체를 제조하였다. 상기 에칭액에서 1M 아세트산의 함량은 20 부피%이었고, 에칭액의 pH 는 약 4이었다.
실시예 3: 나노구조체의 제조
에칭액으로서 실시예 1의 에칭액에 1M 수산화나트륨을 부가하여 사용하고 에칭시간이 약 2.5분인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 나노구조체를 제조하였다. 상기 에칭액에서 수산화나트륨의 함량은 10 부피%이었고, 에칭액의 pH는 약 11이었다.
실시예 4: 나노구조체의 제조
PVP 코팅막이 표면에 형성된 은 나노와이어 및 탈이온수를 혼합하여 은 나노와이어 수분산액을 제조하였다.
은 나노와이어 수분산액을 실리콘 기판 상부에 코팅 및 건조하여 기재상에 은 나노와이어층을 형성하였다.
상기 은 나노와이어층의 제1영역 상부에 포토레지스트막을 형성하고 이를 패터닝하여 나노와이어층의 제1영역 상에 마스크 패턴을 형성하였다. 이 마스크 패턴을 마스크로 이용하여 마스크가 배치되지 않은 나노와이어층의 제2영역을 에칭액에 약 8분 동안 디핑(dipping)하여 나노와이어층의 제2영역에 존재하는 은 나노와이어를 부분적으로 에칭을 약 3분 동안 실시하였다. 여기에서 에칭액으로는 차아염소산나트륨 및 탈이온수를 포함하는 용액에 1M CH3COOH 용액을 부가하여 제조된 용액을 사용하였고, 상기 에칭액의 pH는 약 5.3이었다. 상기 에칭액에서 상기 에칭액에서 1M 아세트산의 함량은 20 부피%이었고, 차아염소산의 함량은 약 2.0 중량%였다.
상기 결과물을 탈이온수로 세정 및 건조하여 나노구조체를 제조하였다.
실시예 5: 나노구조체의 제조
실시예 4의 에칭액을 이용하여 약 2.5중량%의 차아염소산나트륨(NaOCl)을 함유하는 용액을 제조하고, 이 용액을 에칭액으로 사용한것을 제외하고는, 실시예 4과 동일한 방법에 따라 실시하여 나노구조체를 제조하였다. 상기 에칭액의 pH는 약 5.4이었다.
실시예 6: 나노구조체의 제조
실시예 4의 에칭액을 이용하여 약 3.33 중량%의 차아염소산나트륨을 함유하는 용액을 제조하고, 이 용액을 에칭액으로 사용하고 에칭시간이 약 30초로 변화된 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법에 따라 실시하여 나노구조체를 제조하였다. 상기 에칭액의 pH는 약 5.6이었다.
실시예 7: 나노구조체의 제조
실시예 4의 에칭액을 이용하여 약 5.0 중량%의 차아염소산나트륨을 함유하는 용액을 제조하고, 이 용액을 에칭액으로 사용하고 에칭시간이 약 30초 걸린 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법에 따라 실시하여 나노구조체를 제조하였다. 상기 에칭액의 pH는 약 5.8이었다.
실시예 8: 나노구조체의 제조
실시예 4의 에칭액을 이용하여 약 2.5중량%의 차아염소산나트륨(NaOCl)을 함유하는 용액을 제조하고, 이 용액을 에칭액으로 사용하고 에칭시간이 약 30초로 변화된 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법에 따라 실시하여 나노구조체를 제조하였다. 상기 에칭액의 pH는 약 5.4이었다.
실시예 9: 나노구조체의 제조
에칭액의 pH는 약 13로 변화된 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법에 따라 실시하여 나노구조체를 제조하였다.
실시예 10: 나노구조체의 제조
에칭액의 pH는 약 12로 변화된 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법에 따라 실시하여 나노구조체를 제조하였다.
실시예 11: 나노구조체의 제조
에칭액으로서 차아염소산나트륨 및 탈이온수에 0.1M 수산화나트륨을 부가하여 제조된 용액을 사용하고 에칭시간이 약 7분으로 변화된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 나노구조체를 제조하였다. 상기 에칭액에서 차아염소산나트륨의 함량은 약 15 중량%이었고, 수산화나트륨의 함량은 10 부피%이었고, 에칭액의 pH 는 약 11이었다.
하기 표 2는 비교예 1-4에서 에칭액 및 에칭시간 조건을 나타낸 것이다.
　구 분 에칭액 에칭시간
비교예 1 91.8wt% H3PO4+8.2wt% HNO3 7min
비교예 2 67wt% H3PO4+6.0wt% HNO3+10wt% CH3COOH+Deionized Water(Balance)+additives 2min
비교예 3 67wt% H3PO4+6.0wt% HNO3+10wt% CH3COOH+Deionized Water(Balance)+additives 3min
비교예 4 67wt% H3PO4+6.0wt% HNO3+10wt% CH3COOH+탈이온수(Balance)+첨가제(additives) 20sec
비교예 1: 나노구조체의 제조
에칭액으로서 H3PO4 91.8중량% 및 HNO3 8.2중량%의 혼합물을 사용하고 7분 동안 에칭을 실시한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시하여 나노구조체를 제조하였다.
비교예 2: 나노구조체의 제조
에칭액으로서 PMA-17A(Soulbrain사, 인산 67 중량%, 질산 6.0 중량, 아세트산 10 중량%, 첨가제(additive)+ 탈이온수(DI) (balance))를 사용하고, 에칭시간이 2분으로 변화된 것을 제외하고는, 비교예 1 과 동일한 방법에 따라 실시하여 나노구조체를 제조하였다.
비교예 3: 나노구조체의 제조
에칭시간이 약 3분으로 변화된 것을 제외하고는, 비교예 2와 동일한 방법에 실시하여 나노구조체를 제조하였다.
비교예 4: 나노구조체의 제조
에칭시간이 약 20초로 변화된 것을 제외하고는, 비교예 2와 동일한 방법에 실시하여 나노구조체를 제조하였다.
평가예 1: 광학현미경, 전자주사현미경 및 투과전자현미경 분석
1)실시예 3 및 비교예 1-2
상기 실시예 3 및 비교예 1-2에 따라 제조된 나노구조체에 대한 광학현미경 및 전자주사현미경 분석을 실시하였다. 전자주사현미경 분석에는 S-5500(Hitachi사)을 이용하였고 투과전자현미경 분석에는 분석기로서 FEI 사의 Titan cubed 60-300을 이용하였다.
실시예 3에 따라 제조된 나노구조체에 대한 광학현미경 사진은 도 5c에 나타난 바와 같고, 실시예 3에 따라 제조된 나노구조체에 대한 전자주사현미경 사진은 도 5b 및 도 5e에 나타난 바와 같다. 그리고 비교예 1에 대한 나노구조체에 대한 전자주사현미경 사진은 도 6에 나타난 바와 같고, 비교예 2에 따라 제조된 나노구조체에 대한 광학현미경 사진 및 전자주사현미경 분석 결과는 도 7a, 도 7b 및 도 7c에 나타난 바와 같다. 도 7 b에서 도 7a에서 동그라미 영역을 확대하여 나타낸 것이고, 도 7c는 도 7b에서 동그라미 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
도 5d, 도 6 및 도 7b에서 왼쪽 영역은 에칭된 영역을 나타내고 오른쪽 영역은 비에칭된 영역을 나타낸다.
도 6에 나타난 바와 같이, 비교예 1에 따라 제조된 나노구조체에서는 에칭액으로서 질산과 인산을 사용하여 에칭된 영역에서도 은 나노와이어가 거의 관찰되지 않았다.
도 7a 내지 도 7c로부터 알 수 있듯이, 비교예 2에 따라 제조된 나노 구조체는 에칭액으로서 질산, 인산 및 아세트산의 혼합물을 이용하여 에칭된 영역에서 상당수의 은 나노와이어가 존재하며, 은 나노와이어의 직경 및 길이는 실시예 3의 경우와 달리 매우 다양하게 나타난 것을 알 수 있었다.
이에 반하여, 실시예 3에 따라 제조된 나노구조체는 도 5c 내지 도 5e에 나타난 바와 같이 에칭된 영역과 비에칭 영역의 구분이 어렵고 에칭된 영역에서의 은 나노와이어의 직경이 균일하며 부분적으로 단선된 형태를 갖고 있어 패턴간에 절연 특성을 보임을 알 수 있었다. 그리고 제2나노와이어의 끊어지는 길이가 비교적 균일하다는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 나노와이어의 직경이 유지되고 끊어지는 길이가 균일한 것은 알칼리 용액 상에서 차아염소산나트륨과 은 나노와이어 표면상에 존재하는 폴리비닐피롤리돈의 반응으로 폴리비닐피롤리돈의 사슬을 균일하게 끊어내기 때문이다.
2)나노와이어의 평균직경 및 평균길이 측정
실시예 3 및 비교예 1-2에 따라 제조된 나노구조체에 대한 전자주사현미경 분석을 실시하였다. 전자주사현미경 분석에는 S-5500(Hitachi사)을 이용하였다.
제1나노와이어 및 제2나노와이어의 평균길이 및 평균직경 편차는, 전자주사현미경 분석을 통하여 제1나노와이어 및 제2나노와이어 10개의 길이 및 직경을 이용하여 이들의 평균길이 및 평균직경을 구하였다. 그리고 제1나노와이어와 제2나노와이어의 평균직경의 차이 및 제1나노와이어와 제2나노와이어의 평균길의 차이는 각각 하기 식 5 및 식 6에 따라 계산된다.
[식 5]
평균직경 차이 ={제1나노와이어(AgNW1)의 평균직경-제2나노와이어(AgNW2)의 평균직경)/제1나노와이어(AgNW1)의 평균직경}X100
[식 6]
평균길이 차이 ={제1나노와이어(AgNW1)의 평균길이-제2나노와이어(AgNW2)의 평균길이)/제1나노와이어(AgNW1)의 평균길이}X100
구분 평균직경 차이 (%) 평균
길이 차이 (%)
실시예 3 4.5 9
비교예 1 7 15
비교예 2 9 20
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 3에 따라 제조된 나노구조체는 제1나노와이어와 제2나노와이어의 평균직경 차이가 5% 이내이고 제1나노와이어와 제2나노와이어의 평균 길이 차이가 10% 이내인 반면, 비교예 1-2에 따라 제조된 나노구조체에서는 제1나노와이어와 제2나노와이어의 평균직경 차이가 5%를 초과하고 제1나노와이어와 제2나노와이어의 평균 길이 차이가 10%를 초과하는 범위임을 확인할 수 있었다.
또한 상기 실시예 11 및 비교예 3-4에 따라 제조된 나노구조체에서 제1나노와이어 및 제2나노와이어의 평균직경 차이 및 평균길이 차이를 구하여 하기 표 4에 나타내었다.
구분 평균직경 차이 (%) 평균길이차이 (%)
실시예 11 4.3 8
비교예 3 9 15
비교예4 11 20
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 실시예 11에 따라 제조된 나노구조체는 제1나노와이어와 제2나노와이어의 평균직경 차이가 5% 이내이고 제1나노와이어와 제2나노와이어의 평균 길이 차이가 10% 이내인 반면, 비교예 3 및 4에 따라 제조된 나노구조체에서는 제1나노와이어와 제2나노와이어의 평균직경 차이가 5%를 초과하고 제1나노와이어와 제2나노와이어의 평균 길이 차이가 10%를 초과하는 범위임을 확인할 수 있었다.
3)실시예 1, 실시예 2, 실시예 11 및 비교예 3-4
실시예 1, 실시예 2, 실시예 11 및 비교예 3-4에 따라 제조된 나노구조체를 전자주사현미경을 이용하여 분석을 실시하였다.
전자주사현미경 분석에는 S-5500(Hitachi사)을 이용하였다.
실시예 1, 실시예 2, 실시예 11, 비교예 3 및 비교예 4에 따라 제조된 나노구조체에서 에칭된 영역의 전자주사현미경 분석 사진을 도 15a 내지 도 15e에 각각 나타내었다.
도 15a 내지 도 15c를 참조하면, 에칭액으로서 차아염소산을 함유한 용액을 사용한 실시예 1, 에칭액으로서 차아염소산과 아세트산의 혼합물을 사용한 실시예 2 및 실시예 1의 에칭액에 수산화나트륨을 더 부가한 실시예 11에 따라 제조된 나노구조체는 에칭된 영역에서 은 나노와이어가 비교적 균일하게 존재한다는 것을 알 수 있었다.
이에 반하여 도 15d 내지 도 15e를 참조하면, 에칭액으로서 PMA-17A를 사용하고 에칭시간이 각각 3분 및 20초인 비교예 3 및 4에 따라 제조된 나노구조체에서는 은 나노와이어의 직경 및 길이는 실시예 1, 2 및 11의 경우와 달리 매우 다양하게 나타난 것을 알 수 있었다.
평가예 2: 투과전자현미경 분석
1)실시예 4-7
도 10a 내지 도 10d는 실시예 4-7에 따라 제조된 나노와이어에 대한 투과전자현미경 사진을 나타낸 것이다. 투과전자현미경으로는 FEI 사의 Titan cubed 60-300을 이용하였다. 실시예 4, 5, 6 및 7에서는 각각 차아염소산 나트륨의 함량이 2.0중량%, 2.5중량%, 3.33중량% 및 5.0 중량%였다.
이를 참조하면, 에칭시 사용된 차아염소산 나트륨의 함량에 따라 에칭된 나노와이어의 형상이 달라진다는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 차아염소산 나트륨의 농도를 적절하게 제어하면 에칭되는 나노와이어 형상이 달라질 뿐만 아니라 보다 짧은 시간안에 에칭이 진행될 수 있어 양산 적용이 용이하다는 것을 알 수 있었다.
2)실시예 3
실시예 3에 따라 제조된 나노구조체에 대한 투과전자현미경 분석 결과는 도 5a 및 도 5b에 나타내었고 광학현미경 사진은 도 5c에 나타난 바와 같다. 도 5a는 실시예 3에서 에칭 초기 단계에 대한 투과전자현미경 사진을 나타낸 것이고, 도 5b는 과에칭상태에 대한 투과전자현미경 사진이다. 그리고 도 5c는 실시예 3에 따라 실시하여 부분적으로 에칭된 영역 및 마스크 영역에 대한 광학 현미경 사진을 나타낸 것이고 도 5 d 및 도 5 e는 전자주사현미경 사진으로서, 도 5e는 도 5d에서 동그라미 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
3)실시예 6 및 실시예 8
실시예 6 및 8에 따라 제조된 나노와이어에 대한 투과전자현미경 사진을 도 11b 및 도 11c에 나타내었다. 그리고 에칭을 실시하기 이전의 나노와이어에 대한 투과전자현미경 사진을 도 11a에 나타내었다.
이를 참조하여, NaOCl의 농도에 따라 PVP 에칭 양상이 달라진다는 것을 알 수 있었다. 그리고 pH 조절로 PVP 제거 양상이 달라지고, 이로써 에칭된 은 나노와이어의 길이가 달라졌다.
평가예 3: 광투과도 및 헤이즈의 측정
1)실시예 3, 비교예 1-2
실시예 3, 비교예 1-2에 따라 제조된 나노구조체의 광투과도, 헤이즈 및 저항을 측정하였다. 여기에서 광투과도 및 헤이즈는 BYK 가드너 헤이즈-가드 플러스(BYK Gardner Haze-gard Plus)를 사용하여 측정되었다. 그리고 표면저항은 Fluke 175 True RMS Multometer를 사용하여 측정하였다.
측정 결과는 하기 표 5와 같다. 하기 표 3에서 광투과도 차이는 나노구조체의 에칭하기 전의 광투과도와 에칭한 후의 광투과도 차이 또는 도전성 영역과 비도전성 영역의 광투과도 차이를 나타낸다. 그리고 헤이즈 차이는 나노구조체에서 에칭하기 전의 헤이즈와 에칭한 후의 헤이즈 차이 또는 도전성 영역과 비도전성 영역에서의 헤이즈 차이를 나타낸다.
구분 광투과도(%) 헤이즈(%)
ΔT(광투과도 차이) (%) ΔH
(헤이즈 차이) (%)
에칭전 90.6 1.04
실시예 3 90.7 0.9
0.1 0.14
비교예 1 92.4 0.6
1.8 0.44
비교예 2 92.1 0.55
1.5 0.49
상기 표 5로부터 알 수 있듯이, 실시예 3에 따라 제조된 나노구조체는 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 나노구조체와 비교하여 투과도 차이 및 헤이즈 차이가 작아 시인성 문제가 해결될 수 있었다. 이러한 결과로부터 실시예 3에 따라 에칭을 실시하는 경우 은 나노와이어의 직경은 크게 변하지 않고 부분적으로 단선된 형태를 가짐으로써 시인성 문제가 해결된다는 것을 확인할 수 있었다. 상기 표 5은 레일리 산란(Rayleigh scatterning)에 대한 이론식에 근거하여 은 나노와이어 주변에서의 산란(scattering)은 은 나노와이어의 직경 변화에 크게 의존하기 때문인 것으로 판단된다. 투과도와 헤이즈(haze) 차이가 적기 때문에 은 나노와이어 패터닝 후 패턴 간 시인의 문제가 크게 해결될 수 있다. 그리고 차아염소산 나트륨과 같은 염소계 에칭제를 사용하여 에칭후 염화은의 절연체가 형성되어 절연부의 신뢰성이 개선됨을 알 수 있었다.
2) 실시예 1, 실시예 2, 실시예 11 및 비교예 3-4
실시예 1, 실시예 2, 실시예 11 및 비교예 3-4에 따라 제조된 나노구조체의 광투과도, 헤이즈 및 저항을 측정하였다. 여기에서 광투과도 및 헤이즈는 BYK 가드너 헤이즈-가드 플러스(BYK Gardner Haze-gard Plus)를 사용하여 측정되었다. 그리고 표면저항은 Fluke 175 True RMS Multimeter를 사용하여 측정하였다.
측정 결과는 하기 표 4와 같다. 하기 표 6에서 광투과도 차이는 나노구조체의 에칭하기 전의 광투과도와 에칭한 후의 광투과도 차이 또는 도전성 영역과 비도전성 영역의 광투과도 차이를 나타낸다. 그리고 헤이즈 차이는 나노구조체에서 에칭하기 전의 헤이즈와 에칭한 후의 헤이즈 차이 또는 도전성 영역과 비도전성 영역에서의 헤이즈 차이를 나타낸다.
구분 시인성
Δ T(%) Δ H(%)
실시예 1 0.04 0.039
실시예 2 0.06 0.07
실시예 11 0.08 0.016
비교예 3
 1.54 0.696
비교예 4 0.98 0.429
상기 표 6에서 ΔT는 에칭 전, 후의 광투과도 차이를 나타낸 것이고, Δ H는 에칭 전, 후의 헤이즈 차이를 나타낸 것이다.
상기 표 6으로부터 실시예 1, 2 및 11에 따라 제조된 나노구조체는 비교예 3 및 4에 따라 제조된 나노구조체와 달리 투과도 및 헤이즈 차이가 감소되어 시인성 문제가 해결된다는 것을 확인할 수 있었다.
평가예 4: 표면저항의 측정
실시예 1, 비교예 1에 따라 제조된 나노구조체의 표면저항을 측정하였다. 여기에서 표면저항은 Fluke 175 True RMS Multometer를 사용하여 측정하였고, 표면저항 차이는 에칭영역과 비에칭영역의 표면저항 또는 에칭전과 에칭후의 표면저항 차이를 나타낸다.
비교예 1에 따라 제조된 나노구조체의 표면저항은 에칭전에는 표면저항이 약 30 Ω/□이고, 에칭후에는 154.5 Ω/□로 표면저항이 증가하였다.
이에 반하여 실시예 1에 따라 제조된 나노구조체는 비교예 1에 따라 제조된 나노구조체와 비교하여 에칭 전후의 표면저항 차이가 증가된다는 것을 알 수 있었다.
평가예 5: 광전자 분광법 (X- photoelectron spectroscopy ) 및 HAADF -STEM(a high angle annular dark field scanning transmission electron microscope ) 분석
Qunatum 2000 (Physical Electronics) 장비를 사용하여 실시예 1에 따라 제조된 나노구조체에 대하여 XPS 분광 분석을 수행하였다. XPS 분석은 Qunatum 2000 (Physical Electronics) 장비를 이용하여 실시하였다.
상기 XPS 분광 시험 결과는 도 8a 내지 도 8f에 나타난 바와 같다.
도 8b를 참조하여, 은 나노와이어의 표면코팅된 고분자의 화학적 상태가 에칭을 실시한 후에도 거의 변화하지 않았음을 확인할 수 있다.
도 8a 및 도 8e에 나타난 바와 같이, 은 성분이 검출되는 영역에서 염화은(AgCl)과 염화나트륨(NaCl)이 관찰되는 것을 확인할 수 있었다. 차아염소산나트륨은 은 나노와이어와 반응하여 절연체인 염화은과 염화나트륨을 형성하는 것으로 확인되었다. 염화나트륨은 충분한 세정과정을 통하여 제거될 수 있었다.
상기 HAADF-STEM 분석 결과는 도 9a 내지 도 9c에 나타난 바와 같다. 이를 참조하면, 은과 염소(Cl)의 존재를 확인할 수 있었다.
평가예 6: 경시 변화 테스트
실시예 5-6에 따라 제조된 나노구조체에 따라 제조된 은 나노와이어에 대한 배선 신뢰성을 평가하여 경시 변화 테스트를 실시하였다.
하기 표 6에서 저항 변화는 85℃, 상대습도 85%에서 저항의 변화를 조사하여 평가한 것이며, 저항 변화를 조사하여 은 나노와이어에 대한 배선 신뢰성을 평가하였고, 그 결과는 하기 표 7에 나타난 바와 같다.
구분 저항(R) 변화(%)
10 day 18 day
실시예 5 5.1 10.4
실시예 6 4.9 -
상기 표 7에 나타난 바와 같이, 실시예 5-6에 따라 제조된 은 나노와이어는 배선 신뢰성이 우수하다는 것을 알 수 있었다.
평가예 7: 광학적 미세 구조 변화 테스트
실시예 2에 따라 제조된 나노구조체 제조시 에칭시간이 경과됨에 따른 광학적 미세구조 변화를 전자주사현미경을 이용하여 살펴보았고, 실시예 2에 나노구조체의 광투과도, 헤이즈 및 저항을 측정하였다. 여기에서 광투과도 및 헤이즈는 BYK 가드너 헤이즈-가드 플러스(BYK Gardner Haze-gard Plus)를 사용하여 측정되었다. 그리고 표면저항은 Fluke 175 True RMS Multimeter를 사용하여 측정하였다.
전자주사현미경 분석 결과는 도 16a 내지 도 16e에 나타내었다. 도 16a 내지 도 16d는 각각 에칭시간이 약 1분, 약 2분, 약 3분, 약 4분 및 약 5분 경과된 상태를 나타낸 전자주사현미경 분석사진이다.
또한 실시예 2에 따라 제조된 나노구조체에서 에칭시간에 따른 에칭된 영역과 에칭되지 않은 영역의 투과도 및 헤이즈 차이를 조사하여 도 17에 나타내었다. 도 17에서 Δ(etched area-non-etched area)는 에칭된 영역(etched area)과 에칭되지 않은 영역(non-etched area)의 투과도 또는 헤이즈 차이를 나타낸다.
이를 참조하여, 실시예 2에 따른 에칭를 적용하여 절연이 되는 약 1분을 기점으로 추가적으로 에칭을 진행한 경우, 5분 과에칭 후에도 AgNW의 에칭된 모양이 크게 바뀌지 않았다. 따라서 광투과도 및 헤이즈 차이도 크게 달라지지 않았다.
기존의 에칭액을 사용하는 경우에는 과에칭하면 헤이즈 차이도 점점 커져 시인성 문제가 발생되지만 pH 4의 에칭액을 사용한 경우에는 은 나노와이어의 변화가 없기 때문에 헤이즈도 크게 달라지지 않았고 시인성 문제가 발생되지 않았다. 나노와이어의 표면에 절연막이 형성되어 에칭액의 영향을 받지 않고 은 나노와이어로 된 투명전극의 내구성을 개선할 수 있다.
평가예 8: 신뢰성 분석
실시예 1 및 비교예 4에 따라 제조된 나노구조체에 대한 에칭을 실시한 이를 각각 도 18a의 디바이스로 패키징하고 신뢰성 분석을 실시하였다.
도 18a에서 참조번호 (180)은 유리기판을 나타나고 참조번호 (181)은 광접착필름(optical clear adhesive)(OCA)를 나타내고, 참조번호 (182)은 실시예 1에 따라 제조된 나노구조체 또는 비교예 4에 따라 제조된 나노구조체를 나타내고, 참조번호 (184)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)막을 나타내고, 참조번호 183은 은 배선과 같은 금속 배선을 나타낸다.
상술한 신뢰성 분석 결과는 도 18b 및 도 18c에 나타난 바와 같다. 도 18b에서 50㎛ 및 200㎛은 각각 실시예 1에 따라 제조된 나노구조체의 두께가 각각 50㎛ 및 200㎛인 경우를 나타낸다.
도 18c에서 실시예 1((50㎛) 및 비교예 4 (50㎛)은 각각 실시예 1 및 비교예 4에 따라 제조된 나노구조체(두께가 50㎛임)를 필름 상태로 측정한 경우를 나타낸다.
도 18b를 참조하여 실시예 1에 따라 제조된 나노구조체는 신뢰성 실험을 진행한 결과 1% 이하의 저항변화를 나타냈다.
도 18c를 참조하여, 실시예 1에 따라 제조된 나노구조체를 이용한 경우가 비교예 4에 따라 제조된 나노구조체를 이용한 경우에 비하여 저항 경시 변화가 작아 신뢰성이 개선된다는 것을 알 수 있었다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 일구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10, 20: 기재 11: 나노구조체
12a: 도전성 영역 12b: 비도전성 영역
13, 23: 제1나노와이어 14: 제2나노와이어
15, 25: 매트릭스

Claims (33)

  1. 도전성 영역(conductive region) 및 비도전성 영역(nonconductive region)을 포함하며,
    상기 도전성 영역은 적어도 하나의 제1나노와이어를 함유하며,
    상기 비도전성 영역은 부분적으로 끊어진 적어도 하나의 제2나노와이어를 포함하며,
    상기 제2나노와이어의 평균 직경은 상기 제1나노와이어의 평균 직경에 비하여 작고 상기 제1나노와이어의 평균 직경과 상기 제2나노와이어의 평균 직경의 차이가 제1나노와이어의 평균 직경의 5% 이내이며,
    상기 제2나노와이어의 평균 길이는 제1나노와이어의 평균 길이에 비하여 작고 상기 제1나노와이어의 평균 길이와 제2나노와이어의 평균 길이의 차이는 제1나노와이어의 평균 길이의 10% 이내이고,
    제1나노와이어 및 제2나노와이의 적어도 일부 표면에 고분자막이 형성된, 나노구조체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비도전성 영역에서의 저항과 도전성 영역에서의 시트저항(sheet resistance) 차이는 109 Ω/□ 이상인 나노구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2나노와이어의 평균 직경 편차는 5 내지 10nm인 나노구조체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2나노와이어의 평균 길이 편차는 2 내지 10㎛인 나노구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2나노와이어의 어스펙트비는 1 내지 500인 나노구조체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2나노와이어의 어스펙트비 균일도(aspect uniformity)는 90% 이상인 나노구조체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2나노와이어의 적어도 일부 표면에 절연막이 형성된 나노구조체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 절연막이 염화은(AgCl) 및 산화은로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 나노구조체.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 고분자막은 폴리비닐피롤리돈, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리플루오로렌, 폴리(3-알킬티오펜), 폴리(3,4-에틸렌옥시디오펜), 폴리나프탈렌, 폴리파라페닐렌 및 폴리파레페닐렌비닐렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 나노구조체.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2나노와이어의 평균직경은 9.5 내지 95nm이고, 평균 길이는 2.4 내지 80㎛인 나노구조체.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 비도전성 영역에서의 헤이즈가 도전성 영역에서의 헤이즈보다 작고 비도전성 영역의 헤이즈와 도전성 영역의 헤이즈 차이가 0.2% 이하인 나노구조체.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1나노와이어의 평균직경은 10 내지 100 nm이고, 평균 길이는 3 내지 200㎛인 나노구조체.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서,
    상기 비도전성 영역은 복수개의 제2나노와이어 사이에 절연부를 더 포함하는 나노구조체.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제1나노와이어 및 제2나노와이어가 철(Fe), 백금(Pt), 니켈(Ni), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 황화카드뮴(CdS), 황화셀레늄(CdSe), 텔루르화카드뮴(CdTe), 황화아연(ZnS), 셀레늄화아연(ZnSe), 텔루르화아연(ZnTe), 질화갈륨(GaN), 갈륨인(GaP), 갈륨비소(GaAs), 안티논화 갈륨(GaSb), 질화알루미늄(AlN), 알루미늄인(AlP), 알루미늄비소(AlAs), 알루미늄안티몬(AlSb), 인듐인(InP), 인듐비소(InAs), 인듐안티몬(InSb), 탄화규소(SiC), 철백금(FePt), 산화철(Fe2O3) 및 산화철(Fe3O4)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 나노구조체.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 비도전성 영역의 투과도가 도전성 영역의 투과도에 비하여 크고 비도전성 영역의 투과도와 도전성 영역의 투과도 차이가 0.1% 이하인 나노구조체.
  20. 제1항에 있어서,
    매트릭스를 더 포함하는 나노구조체.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 매트릭스는 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에테르계 수지, 셀룰로오즈계 수지, 폴리비닐알콜수지, 에폭시계 수지, 폴리비닐피롤리돈, 폴리스티렌계 수지 및 폴리에틸렌글리콜 중에서 선택된 하나 이상의 고분자를 포함하는 나노구조체.
  22. 적어도 하나의 제1나노와이어를 포함하는 제1나노와이어층을 형성하는 제1단계;
    상기 제1나노와이어층 상부에 매트릭스용 재료를 코팅하여 제1나노와이어와 매트릭스를 포함하는 도전막을 제조하는 제2단계; 및
    상기 도전막의 일부 영역을 알칼리금속 차아염소산 및 알칼리토금속 차아염소산 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 에칭액과 접촉하여 약산성 조건 또는 알칼리 조건에서 에칭하는 제3단계;를 포함하며,
    상기 약산성 조건에서 pH가 3 내지 6이고, 상기 알칼리 조건에서 pH가 10 이상이고,
    상기 제2나노와이어의 평균 직경은 상기 제1나노와이어의 평균 직경에 비하여 작고 상기 제1나노와이어의 평균 직경과 상기 제2나노와이어의 평균 직경의 차이가 제1나노와이어의 평균 직경의 5% 이내이며,
    상기 제2나노와이어의 평균 길이는 제1나노와이어의 평균 길이에 비하여 작고 상기 제1나노와이어의 평균 길이와 제2나노와이어의 평균 길이의 차이는 제1나노와이어의 평균 길이의 10% 이내이고,
    상기 제1나노와이어 및 제2나노와이어의 적어도 일부 표면에 도전성 고분자막이 형성된, 제1항, 제4항 내지 제10항, 제12항 내지 제15항 및 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항의 나노구조체를 제조하는 나노구조체의 제조방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제3단계 이전에 도전막 상부에 포토레지스트막을 형성하고,
    상기 포토레지스트막을 에칭 마스크로 하여 도전막의 일부 영역만을 에칭액과 접촉하는 나노구조체의 제조방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 알칼리금속 차아염소산 및 알칼리토금속 차아염소산 중에서 선택된 하나 이상은 차아염소산나트륨, 차아염소산칼륨, 차아염소산리튬, 차아염소산마그네슘 및 차아염소산칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 나노구조체의 제조방법.
  25. 삭제
  26. 제22항에 있어서,
    상기 에칭액이 용매, pH조절제, 반응지연제, 산화제 및 에칭제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 나노구조체의 제조방법.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 에칭액에서 알칼리금속차아염소산 및 알칼리토금속 차아염소산 중에서 선택된 하나 이상의 함량은 1 내지 30 중량%인 나노구조체의 제조방법.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 도전막이 에칭액과 접촉하는 단계는 10초 내지 10분인 나노구조체의 제조방법.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 산화제는 과산화물, 과황화물, 퍼록소 화합물, 산화금속염, 유기 산화제 및 기체 산화제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 나노구조체의 제조방법.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 에칭제가 질산, 인산, 아세트산, 질산나트륨(NaNO3) 및 할로겐화물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 나노구조체의 제조방법.
  31. 삭제
  32. 제1항, 제4항 내지 제10항, 제12항 내지 제15항 및 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 나노구조체를 포함하는 패널 유닛(panel unit).
  33. 제32항에 있어서,
    상기 패널 유닛이 FPD(flat panel display), TSP(touch screen panel), 플랙서블 디스플레이(flexible display) 또는 폴더블 디스플레이(foldable display)인 패널 유닛.
KR1020150103875A 2014-11-12 2015-07-22 나노구조체, 그 제조방법 및 이를 포함하는 패널유닛 KR102360031B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/808,360 US10438715B2 (en) 2014-11-12 2015-07-24 Nanostructure, method of preparing the same, and panel units comprising the nanostructure
EP15186423.8A EP3020685B1 (en) 2014-11-12 2015-09-23 Nanostructure, method of preparing the same, and panel units comprising the nanostructure
CN201510770231.5A CN105590665A (zh) 2014-11-12 2015-11-12 纳米结构体、其制备方法及包括该纳米结构体的面板单元

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140157330 2014-11-12
KR1020140157330 2014-11-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160056776A KR20160056776A (ko) 2016-05-20
KR102360031B1 true KR102360031B1 (ko) 2022-02-09

Family

ID=56103873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150103875A KR102360031B1 (ko) 2014-11-12 2015-07-22 나노구조체, 그 제조방법 및 이를 포함하는 패널유닛

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102360031B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102004025B1 (ko) * 2016-03-15 2019-07-25 삼성에스디아이 주식회사 투명 도전체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
KR102129415B1 (ko) * 2019-01-16 2020-07-02 성균관대학교산학협력단 전도성 복합체 및 이를 포함하는 전자 소자
CN116490347A (zh) * 2020-09-25 2023-07-25 株式会社力森诺科 透明基板和其制造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014161381A1 (en) * 2013-04-05 2014-10-09 Nuovo Film Inc. Transparent conductive electrodes comprising merged metal nanowires, their structure design,and method of making such structures

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014161381A1 (en) * 2013-04-05 2014-10-09 Nuovo Film Inc. Transparent conductive electrodes comprising merged metal nanowires, their structure design,and method of making such structures

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160056776A (ko) 2016-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10438715B2 (en) Nanostructure, method of preparing the same, and panel units comprising the nanostructure
US9023217B2 (en) Etch patterning of nanostructure transparent conductors
US20210028321A1 (en) Nanowire-based transparent conductors and applications thereof
US8174667B2 (en) Nanowire-based transparent conductors and applications thereof
KR102349263B1 (ko) 금속 나노와이어 기반의 투명 전도성 코팅
EP2539943B1 (en) Nanowire-based transparent conductors and methods of patterning same
US20150235728A1 (en) Transparent conductive electrodes comprising surface functionalized metal nanowires, their structure design, and method of making such structures
KR102360031B1 (ko) 나노구조체, 그 제조방법 및 이를 포함하는 패널유닛
TWI601162B (zh) 具有低能見度圖樣之導電膜及其製造方法
TWI683039B (zh) 透明電極之形成方法及透明電極層壓體
CN112908518B (zh) 透明导电电极
KR20150138564A (ko) 투명전극, 투명전극의 제조방법 및 표시장치
KR20140086748A (ko) 패턴화된 투명 도전성 필름, 그의 제조 방법 및 이를 포함하는 광학 표시 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right