KR102455271B1 - 나노 구조가 포함된 투명 도전체 및 그 제조 방법 - Google Patents

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    • H01B13/0026—Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal

Abstract

본 발명은, 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 형성되며, 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부, 및 상기 나노 구조부가 형성된 투명 기판 상에 형성된 투명 도전 패턴부를 포함하고, 상기 나노 구조부의 높이는 상기 투명 도전 패턴부의 높이보다 높은 것을 특징으로 하는 투명 도전체 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

나노 구조가 포함된 투명 도전체 및 그 제조 방법{Transparent conductor comprising nano-structures and manufacturing method thereof}
본 발명은 나노 구조를 이용한 투명 도전체 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노 기둥 또는 나노 홀을 포함하는 투명 도전체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
다양한 전자 제품의 투명 전극의 재료로서 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)이 널리 이용되고 있다. 그러나 ITO는 휘거나 접는 물리적 유연성에 제한이 있고, 소재의 구성성분인 인듐은 고가의 희소성 자원이라는 점 등의 문제로 인해 이를 대체할 수 있는 물질 개발의 노력이 계속되고 있다.
지금까지 ITO 대체 물질로서 금속 매쉬(metal mesh), 금속 나노와이어(metal nanowire) 등과 같은 금속 나노소재, 탄소 나노튜브(carbon nanotube, CNT), 그래핀(graphene) 등과 같은 탄소소재 등이 제안되었다. 그 중에서 금속 매쉬 형태는 유연성 등 여러가지 장점으로 많이 사용되는 형태지만 수마이크로 이상의 크기의 금속선으로 이루어져 있어 마이크로 금속 사이에 빈 공간이 많아 사용이 터치패널이나 소형 히터 혹은 보조전극용으로 제한된다. 나노 금속선과 탄소소재는 나노급으로 코팅이 가능해서 주전극으로 사용이 가능하나 전도성 자체가 떨어지는 단점이 있다.
또한, 도전성이 높은 금속의 패터닝을 통한 금속 매쉬 형태의 전극의 경우 그 형태가 주로 표면이 매끈한 구조에 국한되어 왔다. 이러한 표면이 평탄하고 매끄러운 구조가 유리한 소자들도 있지만, 반대로 일부 소자들의 경우 표면적이 상대적으로 넓은 표면 요철 구조를 가지고 있는 전극 구조가 유리한 경우가 있다. 대표적인 경우가 수소 생산이나 물 분리에 사용되는 전기화학셀의 촉매 전극이나 광전기화학촉매 등 활용이 있다.
그 외에도 나노섬, 나노기둥 또는 나노홀 등의 나노 구조를 포함하는 전극 구조 또는 다공성 전극 구조는 다양한 장점이 있지만 제작 방법이 잘 알려져 있지 않거나 복잡하고 비싼 공정을 사용하는 경우가 대부분이었다.
본 발명은 전술한 문제 및 이와 연관된 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서의 일 예시적 목적은, 나노 구조를 활용하여 광투과도가 향상된 투명 도전체를 제공하는 것이다.
본 명세서의 일 예시적 목적은, 전자 전달 능력을 향상시켜 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있는 투명 도전체 복합체를 제공하는 것이다.
본 명세서의 일 예시적 목적은, 나노 구조를 활용하여 투명 도전체를 효율적으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 명세서의 일 예시적 목적은, 투명 도전체를 포함하는 소자를 제공하는 것이다.
본 명세서에 개시된 기술의 기술적 사상에 따른 투명 도전체 및 이의 제조 방법이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 문제점을 해결하기 위한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체는, 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 형성되며, 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부, 및 상기 나노 구조부가 형성된 투명 기판 상에 형성된 투명 도전 패턴부를 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 나노 구조부의 높이는 상기 투명 도전 패턴부의 높이보다 높은 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전 패턴부 상에 코팅된 전도성층을 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 나노 구조부의 높이는 상기 투명 도전 패턴부의 높이와 같은 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전 패턴부 상에 코팅된 전도성층을 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 나노 구조부의 높이는 상기 투명 도전 패턴부의 높이보다 낮은 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전 패턴부 상에 코팅된 전도성층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체는, 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 형성되며, 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부, 상기 나노 구조부가 형성된 투명 기판 상에 형성된 투명 도전부를 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 나노 구조부의 높이는 상기 투명 도전부의 높이보다 높은 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전부 상에 코팅된 전도성층을 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 나노 구조부의 높이는 상기 투명 도전부의 높이와 같은 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전부 상에 코팅된 전도성층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체는, 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 형성된 투명 전사층, 및 상기 투명 전사층 상부에 투명 도전 패턴부를 포함하고, 상기 투명 전사층 및 상기 투명 도전 패턴부는 복수의 나노 홀을 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 복수의 나노 홀의 깊이는 상기 투명 도전 패턴부의 높이보다 깊은 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전체 상에 코팅된 전도성층을 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 복수의 나노 홀의 깊이는 상기 투명 도전 패턴부의 높이와 같은 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전체 상에 코팅된 전도성층을 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 복수의 나노 홀의 깊이는 상기 투명 도전 패턴부의 높이보다 낮은 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전체 상에 코팅된 전도성층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체는, 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 형성된 투명 전사층, 및 상기 투명 전사층 상부에 투명 도전부를 포함하고, 상기 투명 전사층 및 상기 투명 도전부는 복수의 나노 홀을 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 복수의 나노 홀의 깊이는 상기 투명 도전부의 높이보다 깊은 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전체 상에 코팅된 전도성층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체의 제조방법은, 제 1 기판 상에 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부를 형성하는 단계, 상기 나노 구조부가 형성된 제 1 기판 상에 투명 도전층을 코팅하는 단계, 및 상기 투명 도전층을 선택적으로 패터닝(patterning)하여 투명 도전 패턴부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 나노 구조부의 높이는 상기 투명 도전 패턴부의 높이보다 높은 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전 패턴부 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제 1 기판 위로 투명 전사층을 포함하는 제 2 기판을 위치시킨 후 상기 투명 전사층을 상기 투명 도전 패턴부가 형성된 제 1 기판 상에 전사하는 단계, 및 상기 제 1 기판을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전체 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 나노 구조부의 높이가 상기 투명 도전 패턴부의 높이와 같아지도록 상기 나노 구조부를 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제 1 기판 위로 투명 전사층을 포함하는 제 2 기판을 위치시킨 후 상기 투명 전사층을 상기 투명 도전 패턴부가 형성된 제 1 기판 상에 전사하는 단계 및 상기 제 1 기판을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전체 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 나노 구조부의 높이가 상기 투명 도전 패턴부의 높이보다 낮아지도록 상기 나노 구조부를 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전 패턴부 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제 1 기판 위로 투명 전사층을 포함하는 제 2 기판을 위치시킨 후 상기 투명 전사층을 상기 투명 도전 패턴부가 형성된 제 1 기판 상에 전사하는 단계 및 상기 제 1 기판을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전체 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체의 제조방법은, 제 1 기판 상에 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부를 형성하는 단계, 상기 나노 구조부가 형성된 제 1 기판 상에 투명 도전층을 코팅하는 단계, 및 상기 투명 도전층을 소결하여 투명 도전부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 나노 구조부의 높이는 상기 투명 도전부의 높이보다 높은 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전부 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제 1 기판 위로 투명 전사층을 포함하는 제 2 기판을 위치시킨 후 상기 투명 전사층을 상기 투명 도전부가 형성된 제 1 기판 상에 전사하는 단계, 및 상기 제 1 기판을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전체 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 나노 구조부의 높이가 상기 투명 도전부의 높이와 같아지도록 상기 나노 구조부를 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전부 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 소자는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체는 나노 구조가 투명 도전층을 관통하여 도전층 내부에 투명창이 형성되어 전극 활용 시에 광 투과율이 향상될 수 있으며, 나노 구조가 투명 도전층을 지탱할 수 있어 도전 물질과 기판의 접착력이 좋아질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체는 나노 구조의 초소수성 특성으로 인해, 전도성 물질이 투명 도전층 상에만 선택적으로 코팅될 수 있어 효율적으로 도전체 복합체를 제조할 수 있으며, 광활성층 면적을 넓혀 엑시톤의 소멸을 효율적으로 방지하여, 고효율 및 장수명을 갖는 소자를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체는 도전체 전체에 복수의 나노 홀이 형성되어, 도전체 자체의 표면적이 증가하며, 전극 활용 시에 광 투과율이 향상될 수 있다.
다만, 본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1 내지 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체의 단면을 나타내는 도면이다.
도 11 내지 19는 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체의 제조 방법을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체의 제조 방법의 순서도를 나타내는 도면이다.
본 명세서에 개시된 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 명세서에 개시된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 명세서에 개시된 기술은 본 명세서에 개시된 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "결합된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결 또는 결합될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결 또는 결합될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 '~부'로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 다양한 실시예에서 사용된 "제 1", "제 2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 명세서에 개시된 기술의 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
본 명세서에서, "선택적인" 및 "선택적으로"의 표현들은 이어서 설명된 사건이나 환경이 일어날 수도 있고 일어나지 않을 수도 있다는 것과 그 설명이 사건이나 환경이 일어난 경우와 일어나지 않은 경우를 포함한다는 의미이다.
본 명세서에서, 막, 층, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 층, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서, "나노"의 대상은 적어도 하나의 치수가 nm 범위인 대상을 말한다. 나노 크기의 대상은 광범한 형상들 중 어느 것을 가질 수 있고, 광범한 재료들로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 나노와이어, 나노튜브, 나노플라트렛, 나노입자, 및 다른 나노구조들을 포함한다.
본 명세서에서, "마이크로"의 대상은 적어도 하나의 치수가 μm 범위인 대상을 말한다. 전형적으로 마이크로 크기의 대상의 각 치수는 μm 범위이거나 μm 범위를 넘는다. 마이크로 크기의 대상은 광범한 형상들 중 어느 것을 가질 수 있고, 광범한 재료들로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 마이크로와이어, 마이크로튜브, 마이크로입자, 및 다른 마이크로구조들을 포함한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 바람직한 실시예에 따른 투명 도전체 및 이의 제조방법을 상세히 설명하도록 한다.
투명 도전체
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 도 1(a)에 도시된 것과 같이, 투명 기판(110), 상기 투명 기판 상에 형성되며, 복수의 나노 기둥(12)을 포함하는 나노 구조부(120) 및 상기 나노 구조부가 형성된 투명 기판 상에 형성된 투명 도전 패턴부(130)를 포함하는 투명 도전체(100)를 제공할 수 있다. 투명 도전체(100)는 나노 구조부(120)의 높이가 투명 도전 패턴부(130)의 높이보다 상대적으로 더 높을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체는, 위에서 본 평면도인 도 1(b)를 참조하면, 투명 도전 패턴부 내부를 관통하는 나노 구조부로 인하여, 투명 도전 패턴부 내부에 투명창(11)이 형성될 수 있으며, 이로 인해 도전체의 광 투과도가 향상될 수 있다. 나아가, 투명 도전 패턴부의 내부 뿐만 아니라 기판 상에 투명 도전 패턴부가 형성되지 않은 영역(13)에도 복수의 나노 기둥으로 인한 투명 영역이 형성될 수 있으며, 이로 인해 도전체 전체의 광 투과도가 크게 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체는, 기판 상의 나노 구조의 요철로 인하여 광의 전반사를 방지하고, 입사되는 광량을 증가시킬 수 있으며 보다 높은 광 취출 효율의 실현을 가능하게 한다. 또한, 기판 상에 형성된 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부는 투명 도전층을 기판 상에서 지탱하는 역할도 하게 되어, 도전층과 기판과의 접착력을 향상시키고 보다 안정적인 도전체의 구현을 가능하게 한다.
일 실시형태에 따르면, 기판은 광을 투과시킬 수 있는 투명한 재질 즉, 글래스 또는 투명 플라스틱 필름 또는 시트와 같은 투명 재질로 이루어지는 투명 기판일 수 있고 경우에 따라서는 적용에 적당한 불투명 재질로 이루어질 수 있다. 투명한 재질로는 예시적으로, 석영, 사파이어, 리튬 알루미늄 산화물, 마그네슘 산화물, 우레탄 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에스테르수지, (메타)아크릴레이트계 고분자 수지, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지 등 투명 기판으로서 사용가능한 것이면 모두 사용가능하다. 또한, 투명한 재질로는 예시적으로, PET(Polyethylene terephthalate), COP(cyclic olefin polymer), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyethersulfone), PC(polycarbonate), 아세틸 셀룰로이드와 같은 가시광 투과율 70% 이상의 필름일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 기판의 두께는 10 내지 200mm일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 기판의 종류에 따라 적절하게 사용 가능하다.
일 실시형태에 따르면, 기판의 상에 나노 구조부가 형성된다. 상기 나노 구조부는 원형 또는 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등의 임의의 다각형의 단면을 가지는 다각형 기둥 형상 또는 다각형 뿔 형상의 복수의 나노 기둥들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 나노 기둥은 기판의 노출된 전체 표면에 걸쳐 골고루 형성될 수 있으며, 복수의 행들 및 복수의 열들로 배치될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 각 나노 기둥은 나노 사이즈를 가질 수 있다. 예시적으로, 각 나노 기둥은 약 10nm 내지 약 100nm의 지름(D)을 가지고, 인접한 두 개의 나노 기둥들 사이의 중심-대-중심의 거리(L)는 약 30nm 내지 약 300nm일 수 있다. 또한, 각 나노 기둥은 약 100nm 내지 약 1000nm의 높이(H)를 가질 수 있으나, 응용 소자의 전기적 특성 요구치에 따라 각 나노 기둥의 높이를 식각하여 조절하는 것이 가능하다.
일 실시형태에 따르면, 나노 구조부의 높이는 투명 도전 패턴부의 높이보다 높게 형성될 수 있다. 이 경우, 나노 구조부에 포함되는 복수의 나노 기둥들이 투명 도전 패턴부 내부를 관통하여 도전층 내부에 나노 기둥으로 인한 투명창이 형성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 나노 기둥은 기판의 상면의 일부를 식각하여 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 기판의 상면 상에 나노 기둥을 선택적으로 성장시켜 구현할 수도 있다. 예시적으로, 기판의 상면 상에 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 팔라듐(Pd)으로 이루어지는 일 군의 원소들 중 적어도 1종 이상의 원소를 포함하는 촉매를 형성한 후에, 반응가스를 공급하여 글로우 방전을 시키고, 글로우 방전에 의하여 이온화된 반응가스를 상기 촉매 상에 제공하여 나노 튜브 또는 나노 와이어를 성장시킴으로써 나노 기둥을 구현할 수도 있다.
일 실시형태에 따르면, 나노 기둥은 기판과 동일한 물질을 포함하거나 기판과 상이한 물질을 포함할 수 있으며, 예시적으로, 유리, 아크릴, PET(Polyethylene Terephthalate), PEN(Polyethylene Naphthalate), PMMA(Polymethylmethacrylate) 및 CPI(Colorless Polyimide), polyethylene, polypropylene, polysulfone, polyurethane, polyether ether ketone, polythermide, polycarbonate, polyaniline, Cyclic olefin copolymer, 실크(silk) 등 투명하거나, 빛을 통과시킬 수 있는 폴리머 계열의 물질 중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 복수의 나노 기둥은 바람직하게는 투명 나노 기둥으로 형성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 나노 구조부가 형성된 투명 기판 상에 투명 도전 패턴부가 형성된다. 상기 투명 도전 패턴부는 투명 도전층을 선택적으로 패터닝하여 형성될 수 있다. 상기 투명 도전층은 전도성과 감광성이 있는 투명한 도전 물질로 이루어지며, 투명 전도성 산화물(Transparent Conducting Oxide, TCO), 투명 전도성 고분자, 카본 전도성 물질, 금속, 금속 산화물, 금속 질화물 및 금속 산질화물 등 도전 물질을 모두 포함하는 개념이다. 상기 투명 도전 물질은 예시적으로, 카본나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀(Graphene), PEDOT(Poly(3,4-Ethylene Di Oxy Thiophene)), PSS(Poly(Styrene-Sulfonate)), 은 나노와이어(Silver Nanowires, AGNW), 구리 나노와이어(Cu nanowire), Hybrid AGNW(CNT+AGNW), Hybrid 그래핀(AGNW+그래핀), Cu, Cu alloy, Ag, Ag alloy, Au, Al, pt, pd, Ti, Sn, Ni+Cr, Ni+Ni alloy, Mo/Ag, Mo/Al/Mo, Ni+Cr/Cu/Ni+Cr, Ni alloy/Cu, Ni alloy/Cu/Ni alloy, Mo/APC, Cu/Ni+Cu+Ti, Ni+Cu+Ti/Cu/Ni+Cu+Ti, 카본, ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine doped Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ATO(Antimony Tin oxide), AZO(Aluminium doped Zinc Oxide) 중 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전층은 상기 투명 도전 물질을 상기 나노 구조부가 형성된 기판 상에 코팅하여 형성된다. 투명 도전층의 형성 방법은 제한되지 않으며 스핀코팅, 롤코팅, 스프레이코팅, 딥코팅, 잉크젯코팅, 모세관힘을 이용한 코팅방법이나 임프린팅코팅법 등과 같은 공지의 방법을 이용할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전층의 높이(두께)는 약 10nm 내지 약 1000nm의 높이를 가질 수 있으나, 기판 상에 형성된 복수의 나노 기둥들의 상부면의 높이보다 상대적으로 낮게 형성되는 것이 바람직하다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전층을 선택적으로 패터닝하여 투명 도전 패턴부를 형성할 수 있다. 이에 따라, 기판 상에 투명 도전 패턴부가 형성되지 않은 영역에도 복수의 나노 기둥들로 인한 투명 영역이 형성될 수 있으며, 이로 인해 도전체의 광 투과도가 향상될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전 패턴부는 상기 투명 도전층을 선택적으로 패터닝하여 형성된다. 투명 도전 패턴부의 형성 방법은 제한되지 않으며 포토리소그래피, 잉크젯, 그라비아, 임프린팅, 오프셋 등과 같은 인쇄방식의 프린팅, 전기도금, 진공증착, 열증착, 스퍼터링, 전자빔 증착 등의 방법을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 선택적 레이저 소결(SLS; Selective Laser Sintering) 또는 선택적 마스크 소결(SMS; Selective Mask Sintering)과 같은 소결 공정을 이용할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전 패턴부를 구성하는 단위 패턴들은 어떠한 형태도 가능할 수 있으며 예시적으로, 스트라이프 형태, 원형 형태 또는 다각형 패턴일 수 있다. 상기 단위 패턴들은 서로 연결되어 있다.
또한, 투명 도전 패턴부는 규칙 패턴을 포함할 수 있다. 규칙 패턴이란, 패턴의 형태가 규칙성을 갖는 것을 의미한다. 예컨대, 단위 패턴들은 서로 독립적으로 직사각형 또는 정사각형과 같은 매쉬 형태나, 육각형과 같은 형태의 패턴을 포함할 수 있다.
또한, 투명 도전 패턴부는 불규칙 패턴을 포함할 수 있다. 불규칙 패턴이란 패턴의 형태가 규칙성을 갖지 아니한 것을 의미한다.
또한, 투명 도전 패턴부가 금속 나노와이어, 탄소계 물질류, 고분자 물질류 등의 재료로 형성된 경우, 투명 도전 패턴부는 망상 구조를 가질 수 있다. 망상 구조를 갖는 경우, 서로 접촉하여 인접하는 패턴들에 순차적으로 신호가 전달되므로, 높은 감도를 갖는 패턴을 실현할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 도 1을 참조하면, 나노 구조부의 높이는 투명 도전층의 높이보다 높게 형성될 수 있다. 이 경우, 나노 구조부에 포함된 나노 기둥이 투명 도전층의 내부를 관통하여 도전 패턴층 내부에 나노 기둥으로 인한 투명창이 형성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 도 3을 참조하면, 나노 구조부의 높이는 투명 도전 패턴부의 높이와 같을 수 있다. 이 경우, 소정의 식각(etching) 공정을 통하여 나노 구조부에 포함된 복수의 나노 기둥들을 투명 도전 패턴부의 상부면과 높이가 같아지도록 선택적으로 식각할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 식각 방법으로, 화학적기계연마(Chemical Mechanical Planarization, CMP), 이온-밀링(ion-milling), 반응성이온에칭(Reactive Ion Etching, RIE), 원자층에칭(Atomic Layer Etching, ALE) 또는 플라즈마에칭(Plasma Etching) 등의 건식 식각(dry etching) 또는 습식 식각(wet etching)을 사용하거나 두 개 이상의 서로 다른 방법을 혼합하여 사용할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 도 4를 참조하면, 나노 구조부의 높이는 투명 도전 패턴부의 높이보다 낮을 수도 있다. 이 경우, 전술한 소정의 식각 공정을 통하여 나노 구조부에 포함된 복수의 나노 기둥들을 투명 도전 패턴부의 상부면의 높이보다 낮아지도록 선택적으로 식각할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전 패턴부 상에코팅된 전도성층(360)을 더 포함하는 도전체 복합체를 제공할 수 있다(도 10 참조). 본 발명에 따른 투명 도전체는 복수의 나노 기둥들의 초소수성(superhydrophobic) 혹은 젖음성이 좋지 않은 특성으로 인하여 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부 상에는 전도성층 코팅이 잘 이루어지지 않을 수 있다. 따라서 투명 도전 패턴부 상에만 선택적으로 전도성층을 코팅하는 것이 가능하여 도전체의 광 투과도를 향상시키고 보다 실용적이고 효율적으로 도전체 복합체를 제조하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체는 전도성층을 더 포함함으로써, 광활성층의 면적을 증가시킬 수 있어, 엑시톤의 소멸(quenching)을 방지할 수 있고, 전하 및/또는 엑시톤 이동과 에너지 흐름이 원활이 이루어져, 고효율 및 장수명을 갖는 소자를 구현할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 전도성층은 전도성을 갖는 물질을 포함하며, 상기 전도성을 갖는 물질로는 가시광선 영역 뿐만 아니라 특정 파장의 광을 선택적으로 투과할 수 있는 물질이면 제한 없이 이용 가능하며, 금속 물질, 탄소 물질 또는 고분자 물질 중 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에만 제한되는 것은 아니다. 예시적으로, 전도성을 갖는 물질은 PEDOT(Poly(3,4-Ethylene Di Oxy Thiophene)), PSS(Poly(Styrene-Sulfonate)), 폴리아닐린, 카본나노튜브(CNT), 그래핀, 은 나노와이어(AGNW), 구리 나노와이어, Hybrid AGNW(CNT+AGNW), Hybrid 그래핀(AGNW+그래핀), 은 매쉬(Ag mesh), 구리 매쉬(Cu mesh), ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine doped Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ATO(Antimony Tin oxide), 텅스텐산화물(WO3), 비스무스바나듐산화물(BiVO4), 실리콘 산화물(SiOx), 지르코늄산화물(ZrO2), 아연산화물(ZnO), 주석산화물(SnO2), 양자점, 보로핀(borophene), 2D 질화붕소(boron nitride, BN), 보론 카본나이트라이드(Boron carbonitride, BCN), 이황화몰리브덴(Molybdenum disulfide, MoS2), 이황화하프늄(Hafnium disulfide, HfS2) 등을 포함할 수 있다. 상기 양자점은 CdS, MgSe, MgO, CdO, CdSe, CdTe, InP, InAs, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InSb, AlAs, AlSb, PbSe, PbS, PbTe, Cu(In,Ga)S, Cu(In,Ga)Se, Cu(Zn, Sn)(S,Se), Pb(S,Se) 및 Cd(S,Se)로 표시되는 화합물 중 선택된 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 상기 전도성을 갖는 물질은 바람직하게는 광투과도 기준 80% 이상, 면 저항 기준 1000Ω 이하, 바람직하게는 0.1Ω 이상 1000Ω 이하일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 전도성층의 두께는 10 내지 200nm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시형태에 따르면, 전도성층은 투명 전도성 물질을 투명 도전 패턴부 상에 코팅하여 형성될 수 있으며, 형성 방법은 제한되지 않으며, 화학 기상 증착법, 물리 기상 증착법, 용액 공정 등 적용에 적당한 방법을 이용할 수 있다. 예시적으로, ITO, FTO, IZO 등의 소재들은 기상증착법이 가능하고 액상으로도 가능하다. 화학 기상 증착법으로써, 열 화학기상증착법(Thermal CVD), 급속가열 화학기상증착법(Rapid Thermal CVD), 유도결합플라즈마 화학기상증착법(Inductively Coupled Plasma CVD), 표면파플라주마 화학기상증착법(Surface Wave Plasma CVD) 등 또는, 물리 기상 증착법으로써, 스퍼터링(sputtering), 전자빔 증착법(e-beam evaporation), 열 증착법(thermal evaporation), 레이저 분자빔 증착법(laser molecular beam epiraxy), 펄스 레이저 증착법(pulsed laser deposition) 등을 이용할 수 있다. 또한, 은나노와이어, 구리나노와이어, 카본나노튜브, 그래핀, 투명전도성고분자(PEDOT/PSS 등) 등의 소재들은 용액 공정이 주로 사용되며, 예시적으로, 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 바 코팅(bar coating), 스크린 프린팅(screen printing), 슬라이드 코팅(slide coating), 롤 코팅(roll coating), 슬릿 코팅(slit coating), 스프레이 코팅(spray coating), 침지(dipping), 잉크젯(ink-jet) 인쇄 등을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 도 2(a)에 도시된 것과 같이, 투명 기판(210), 상기 투명 기판 상에 형성되며, 복수의 나노 기둥(22)을 포함하는 나노 구조부(220) 및 상기 나노 구조부가 형성된 투명 기판 상에 형성된 투명 도전부(230)를 포함하는 투명 도전체(200)를 제공할 수 있다. 투명 도전체(200)는 나노 구조부(220)의 높이가 투명 도전부(230)의 높이보다 상대적으로 더 높을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체는, 위에서 본 평면도인 도 2(b)를 참조하면, 투명 도전부 내부를 관통하는 나노 구조부로 인하여, 투명 도전부 내부에 투명창(21)이 형성될 수 있으며, 이로 인해 도전체의 광 투과도가 향상될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 투명 도전층을 전면적으로 소결하여 투명 도전부를 형성할 수 있다. 이에 따라, 기판 상에 투명 도전부가 전체적으로 형성되고 기판 상의 투명 도전부 전면적에 복수의 나노 기둥들에 의한 투명창이 형성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 도 5를 참조하면, 나노 구조부의 높이는 투명 도전부의 높이와 같을 수 있다. 이 경우, 전술한 소정의 식각 공정을 통하여 나노 구조부에 포함된 복수의 나노 기둥들을 투명 도전부의 상부면과 높이가 같아지도록 선택적으로 식각할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전부 상에 코팅된 전도성층을 더 포함하는 도전체 복합체를 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 투명 도전체는 복수의 나노 기둥들의 초소수성(superhydrophobic) 혹은 젖음성이 좋지 않은 특성으로 인하여 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부 상에는 전도성층 코팅이 잘 이루어지지 않을 수 있다. 따라서 투명 도전부 상에만 선택적으로 전도성층을 코팅하는 것이 가능하여 도전체의 광 투과도를 향상시키고 보다 실용적이고 효율적으로 도전체 복합체를 제조하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 도 6에 도시된 것과 같이, 투명 기판(310), 상기 투명 기판 상에 형성된 투명 전사층(340) 및 상기 투명 전사층 상부에 투명 도전 패턴부(330)를 포함하고, 상기 투명 전사층(340) 및 상기 투명 도전 패턴부(330)는 복수의 나노 홀(350)을 포함하는 투명 도전체(300)를 제공할 수 있다. 위에서 본 평면도인 도 6(b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체는 투명 도전 패턴부 뿐만 아니라, 투명 도전 패턴부가 형성되지 않은 투명 전사층의 영역에도 복수의 나노 홀이 형성될 수 있으며, 상기 복수의 나노 홀에 의한 다공성 구조로 인하여 도전체 전체의 표면적이 증가하며, 광 투과율 또한 크게 향상될 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 것과 같이, 투명 기판(410), 상기 투명 기판 상에 형성된 투명 전사층(440) 및 상기 투명 전사층 상부에 투명 도전부(430)를 포함하고, 상기 투명 전사층(440) 및 상기 투명 도전부(430)는 복수의 나노 홀(450)을 포함하는 투명 도전체(400)를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체는 투명 도전부 전면적에 복수의 나노 홀이 형성될 수 있으며, 상기 복수의 나노 홀에 의한 다공성 구조로 인하여 도전체 전체의 표면적이 증가하며, 광 투과율 또한 크게 향상될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 복수의 나노 홀은 원형 또는 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등의 임의의 다각형의 단면을 가지는 다각형 기둥 형상 또는 다각형 뿔 형상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 복수의 나노 홀은 투명 전사층 및 투명 도전 패턴부 또는 투명 도전부의 상부면 전체에 걸쳐 골고루 형성될 수 있으며, 복수의 행들 및 복수의 열들로 배치될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 각 나노 홀은 나노 사이즈를 가질 수 있다. 예시적으로, 각 나노 홀은 약 10nm 내지 약 100nm의 지름(D)을 가지고, 인접한 두 개의 나노 홀들 사이의 중심-대-중심의 거리(L)는 약 30nm 내지 약 300nm일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 각 나노 홀은 약 100nm 내지 약 1000nm의 깊이를 가질 수 있으나, 응용 소자의 전기적 특성 요구치에 따라 각 나노 홀의 깊이를 조절하는 것이 가능하다. 즉, 각 나노 홀의 깊이는 투명 도전 패턴부 또는 투명 도전부의 높이(두께)보다 깊게 형성될 수 있으나(도 6, 도 9 참조), 필요에 따라서 투명 도전 패턴부 또는 투명 도전부의 높이와 같게 형성되거나(도 7 참조), 투명 도전 패턴부 또는 투명 도전부의 높이보다 낮게 형성될 수도 있다(도 8 참조).
일 실시형태에 따르면, 투명 전사층은 투명 전사 소재를 전사하려는 기판(전사 대상 기판)면에 코팅 또는 부착하여, 투명 도전 패턴부 또는 투명 도전부가 형성된 기판 상에 상기 투명 전사 소재를 전사하여 형성될 수 있다. 상기 전사 대상 기판은 투명 기판일 수 있다. 전사하는 방법으로서는 제한이 없으며, 공지의 전사 방법, 및 래미네이팅 방법을 이용할 수 있다. 예시적으로, 롤 등에 의한 가압, 또는 가압 및 가열함으로써 행해지거나, 래미네이터, 진공 래미네이터, 및 생산성을 보다 높일 수 있는 오토 커트 래미네이터 등의 공지의 래미네이터를 사용할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 전사 대상 기판에 형성된 상기 투명 전사층은 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부 및 투명 도전 패턴부 또는 투명 도전부가 형성된 기판의 상면에 전사될 수 있다. 이 경우, 투명 도전 패턴부 또는 투명 도전부는 전사 대상 기판에 전사되고, 상기 나노 구조부가 전사 대상 기판의 투명 전사층을 관통하여 나노 홀을 형성하여, 상기 나노 구조부에 포함된 복수의 나노 기둥들에 상응하는 복수의 나노 홀들이 형성될 수 있다. 한편 나노 구조부가 포함된 기판은 분리될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 전사 소재는 투명 고분자, 투명 무기물, 금속 산화물, 섬유 중에서 선택될 수 있다. 예시적으로, 상기 고분자는 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET), 폴리아크릴로니트릴(PAN) 또는 이들 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 예시적으로, 상기 투명 무기물은 석영 유리, 무알칼리 유리, 알칼리 유리, 사파이어 글라스 등의 각종의 유리창이나, 마이카 등의 투명 무기 광물 등일 수 있다. 예시적으로, 상기 금속 산화물은 인듐-주석 산화물(ITO), 불소 도핑된 주석 산화물(FTO) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체 상에 코팅된 전도성층을 더 포함하는 도전체 복합체를 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 투명 도전체는 복수의 나노 홀 및 투명 도전체 상에 전도성층을 코팅하여 광활성층의 면적을 증가시킬 수 있어, 엑시톤의 소멸(quenching)을 방지할 수 있고, 전하 및/또는 엑시톤 이동과 에너지 흐름이 원활이 이루어져, 고효율 및 장수명을 갖는 소자를 구현할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체를 포함하는 각종 소자를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체는 각종 전자소자의 투명 전극으로 채용될 수 있다. 예시적으로, EMI 실딩(shielding), 전기 발광 램프, 터치 스크린, 광전변환소자(photovoltaic devices) 및 평판 디스플레이(flat panel displays)용 회로 및 투명 전극으로서 사용될 수 있다.
투명 도전체의 제조 방법
본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체의 제조 방법(S100)은, 도 11를 참조하면, 제 1 기판 상에 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부를 형성하는 단계(S110); 상기 나노 구조부가 형성된 제 1 기판 상에 투명 도전층을 코팅하는 단계(S120); 및 상기 투명 도전층을 선택적으로 패터닝(patterning)하여 투명 도전 패턴부를 형성하는 단계(S130)를 포함할 수 있다. 상기 나노 구조부의 높이는 상기 투명 도전 패턴부의 높이보다 높은 것일 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 상기 제조 방법(S100)을 통하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체(100)가 제조될 수 있다.
S120 단계에서, 투명 도전층은 기판 상에 형성된 나노 구조부 상부면의 높이보다 상대적으로 낮은 높이까지 코팅될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 나노 구조부에 포함된 복수의 나노 기둥들이 투명 도전 패턴부 내부를 관통하여 형성되어 투명 도전 패턴부 내부에 투명창이 형성될 수 있다.
S130 단계에서, 상기 나노 구조부가 형성된 제 1 기판 상에 코팅된 투명 도전층을 선택적으로 패터닝하여 투명 도전 패턴부를 형성할 수 있다. 이에 따라, 기판 상에 투명 도전 패턴부가 형성되지 않은 영역에도 복수의 나노 기둥들로 인한 투명 영역이 형성될 수 있으며, 이로 인해 도전체의 광 투과도가 향상될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체의 제조 방법은, 상기 S130 단계 이후에, 상기 투명 도전 패턴부 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 전도성층은 광활성층으로 기능할 수 있어, 빛에 의해 생성된 광전하 입자들이 전기 에너지로 효율적으로 변환될 수 있으며, 결과적으로 고효율의 도전체 복합체를 형성할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체의 제조 방법(S300)은, 도 12를 참조하면, 상기 S130 단계 이후에, 상기 제 1 기판 위로 투명 전사층을 포함하는 제 2 기판을 위치시킨 후 상기 투명 전사층을 상기 투명 도전 패턴부가 형성된 제 1 기판 상에 전사하는 단계(S340); 및 상기 제 1 기판을 분리하는 단계(S350)를 더 포함할 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 상기 제조 방법(S300)을 통하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체(300)가 제조될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제 1 기판의 재질은 제한이 없으나, 상기 제 2 기판은 투명 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 제 2 기판은 전사 대상 기판일 수 있다.
S340 단계에서, 상기 전사 대상 기판에 형성된 상기 투명 전사층은 상기 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부 및 상기 투명 도전 패턴부가 형성된 기판의 상면에 전사될 수 있다. 위에서 본 평면도인 도 12(b)를 참조하면, 투명 도전 패턴부는 전사 대상 기판에 전사되고, 상기 나노 구조부가 전사 대상 기판의 투명 전사층을 관통하여 나노 홀을 형성하여, 상기 나노 구조부에 포함된 복수의 나노 기둥들에 상응하는 복수의 나노 홀들이 형성될 수 있다. 상기 복수의 나노 홀의 깊이는 상기 투명 도전 패턴의 높이(두께)보다 깊게 형성될 수 있다.
S350 단계에서, 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부는 제 1 기판과 함께 분리된다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체의 제조 방법은, 상기 S350 단계 이후에, 상기 투명 도전체 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 전도성층은 광활성층으로 기능할 수 있어, 빛에 의해 생성된 광전하 입자들이 전기 에너지로 효율적으로 변환될 수 있으며, 결과적으로 고효율의 도전체 복합체를 형성할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체의 제조 방법(S400)은, 도 13를 참조하면, 상기 S130 단계 이후에, 상기 나노 구조부의 높이가 상기 투명 도전 패턴부의 높이와 같아지도록 상기 나노 구조부를 식각하는 단계(S440)를 더 포함할 수 있다.
S440 단계에서, 상기 나노 구조부에 포함되는 복수의 각 나노 기둥을 상기 투명 도전 패턴부의 상부면의 높이까지 소정의 방법으로 식각하여 투명 도전 패턴부의 상부면과 나노 구조부의 상부면의 높이를 같게 할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체의 제조 방법은, 상기 S440 단계 이후에, 상기 투명 도전체 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함하여 도전체 복합체를 제조할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체의 제조 방법(S500)은, 도 14를 참조하면, 상기 S440 단계 이후에, 상기 제 1 기판 위로 투명 전사층을 포함하는 제 2 기판을 위치시킨 후 상기 투명 전사층을 상기 투명 도전 패턴부가 형성된 제 1 기판 상에 전사하는 단계(S550); 및 상기 제 1 기판을 분리하는 단계(S560)를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 기판의 재질은 제한이 없으나, 상기 제 2 기판은 투명 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 제 2 기판은 전사 대상 기판일 수 있으며, 상기 전사 대상 기판에 형성된 상기 투명 전사층은 상기 복수의 나노 기둥 및 상기 투명 도전 패턴부가 형성된 기판 상에 전사되어 상기 복수의 나노 기둥에 상응하는 복수의 나노 홀을 형성할 수 있고, 상기 복수의 나노 홀의 깊이는 상기 투명 도전 패턴부의 높이(두께)와 같게 형성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체의 제조 방법은, 상기 S560 단계 이후에, 상기 투명 도전체 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함하여 도전체 복합체를 제조할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체의 제조 방법(S600)은, 도 15을 참조하면, 상기 S130 단계 이후에, 상기 나노 구조부의 높이가 상기 투명 도전 패턴부의 높이보다 낮아지도록 상기 나노 구조부를 식각하는 단계(S640)를 더 포함할 수 있다.
S640 단계에서, 상기 나노 구조부에 포함되는 복수의 각 나노 기둥을 상기 투명 도전 패턴부의 상부면의 높이보다 상대적으로 더 낮은 위치까지 소정의 방법으로 식각하여 투명 도전 패턴부가 상기 나노 구조부 위로 드러나게 할 수 있다. 상기 식각된 나노 기둥의 높이로는 제한은 없으나, 바람직하게 상기 투명 도전 패턴부 높이의 1/2 내지 9/10의 높이가 되도록 식각할 수 있다. 상기 나노 기둥의 높이가 상기 투명 도전 패턴부 높이의 1/2보다 낮아지게되면 나노 기둥이 기판 상에 구비되어 투명 도전 패턴부를 지탱해줄 수 있는 효과가 작아지게 된다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체의 제조 방법은, 상기 S640 단계 이후에, 상기 투명 도전체 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함하여 도전체 복합체를 제조할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체의 제조 방법(S700)은, 도 16을 참조하면, 상기 S640 단계 이후에, 상기 제 1 기판 위로 투명 전사층을 포함하는 제 2 기판을 위치시킨 후 상기 투명 전사층을 상기 투명 도전 패턴부가 형성된 제 1 기판 상에 전사하는 단계(S750); 및 상기 제 1 기판을 분리하는 단계(S760)를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 기판의 재질은 제한이 없으나, 상기 제 2 기판은 투명 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 제 2 기판은 전사 대상 기판일 수 있으며, 상기 전사 대상 기판에 형성된 상기 투명 전사층은 상기 복수의 나노 기둥 및 상기 투명 도전 패턴부가 형성된 기판 상에 전사되어 상기 복수의 나노 기둥에 상응하는 복수의 나노 홀을 형성할 수 있고, 상기 복수의 나노 홀의 깊이는 상기 투명 도전 패턴의 높이(두께)보다 낮게 형성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체의 제조 방법은, 상기 S760 단계 이후에, 상기 투명 도전체 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함하여 도전체 복합체를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체의 제조 방법(S200)은, 도 17을 참조하면, 제 1 기판 상에 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부를 형성하는 단계(S210); 상기 나노 구조부가 형성된 제 1 기판 상에 투명 도전층을 코팅하는 단계(S220); 및 상기 투명 도전층을 소결하여 투명 도전부를 형성하는 단계(S230)를 포함할 수 있다. 상기 나노 구조부의 높이는 상기 투명 도전부의 높이보다 높은 것일 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 상기 제조 방법(S200)을 통하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명 도전체(200)가 제조될 수 있다.
S230 단계에서, 상기 나노 구조부가 형성된 제 1 기판 상에 코팅된 투명 도전층을 전면적으로 소결하여 투명 도전부를 형성할 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 제 1 기판 상에 투명 도전부가 전체적으로 형성되고 기판 상의 투명 도전부 전면적에 복수의 나노 기둥들에 의한 투명창이 형성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체의 제조 방법은, 상기 S230 단계 이후에, 상기 투명 도전부 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함하여 도전체 복합체를 제조할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체의 제조 방법(S800)은, 도 18를 참조하면, 상기 S230 단계 이후에, 상기 제 1 기판 위로 투명 전사층을 포함하는 제 2 기판을 위치시킨 후 상기 투명 전사층을 상기 투명 도전부가 형성된 제 1 기판 상에 전사하는 단계(S840); 및 상기 제 1 기판을 분리하는 단계(S850)를 더 포함할 수 있다.
S840 단계에서, 상기 전사 대상 기판에 형성된 상기 투명 전사층은 상기 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부 및 상기 투명 도전부가 형성된 기판의 상면에 전사될 수 있다. 이 경우, 투명 도전부는 전사 대상 기판에 전사되고, 상기 나노 구조부가 전사 대상 기판의 투명 전사층을 관통하여 나노 홀을 형성하여, 상기 나노 구조부에 포함된 복수의 나노 기둥들에 상응하는 복수의 나노 홀들이 형성될 수 있다. 상기 복수의 나노 홀의 깊이는 상기 투명 도전부의 높이(두께)보다 깊게 형성될 수 있다.
S850 단계에서, 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부는 제 1 기판과 함께 분리된다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체의 제조 방법은, 상기 S850 단계 이후에, 상기 투명 도전체 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 전도성층은 광활성층으로 기능할 수 있어, 빛에 의해 생성된 광전하 입자들이 전기 에너지로 효율적으로 변환될 수 있으며, 결과적으로 고효율의 도전체 복합체를 형성할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체의 제조 방법(S900)은, 도 19를 참조하면, 상기 S230 단계 이후에, 상기 나노 구조부의 높이가 상기 투명 도전부의 높이와 같아지도록 상기 나노 구조부를 식각하는 단계(S940)를 더 포함할 수 있다.
S940 단계에서, 상기 나노 구조부에 포함되는 복수의 각 나노 기둥을 상기 투명 도전부의 상부면의 높이까지 소정의 방법으로 식각하여 투명 도전부의 상부면과 나노 구조부의 상부면의 높이를 같게 할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 투명 도전체의 제조 방법은, 상기 S940 단계 이후에, 상기 투명 도전체 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함하여 도전체 복합체를 제조할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 투명 도전체를 포함하는 각종 소자를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 투명 도전체는 각종 전자소자의 투명 전극으로 채용될 수 있다. 예시적으로, EMI 실딩(shielding), 전기 발광 램프, 터치 스크린, 광전변환소자(photovoltaic devices) 및 평판 디스플레이(flat panel displays)용 회로 및 투명 전극으로서 사용될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (25)

  1. 투명 기판;
    상기 투명 기판 상에 형성되며, 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부; 및
    상기 나노 구조부가 형성된 투명 기판 상에 형성된 투명 도전 패턴부를 포함하고,
    상기 투명 도전 패턴부 상에 코팅된 전도성층을 더 포함하고,
    상기 나노 기둥은 초소수성(superhydrophobic) 또는 젖음성이 좋지 않은 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 투명 도전체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 구조부의 높이는 상기 투명 도전 패턴부의 높이보다 높은 것을 특징으로 하는 투명 도전체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 구조부의 높이는 상기 투명 도전 패턴부의 높이와 같은 것을 특징으로 하는 투명 도전체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 구조부의 높이는 상기 투명 도전 패턴부의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 투명 도전체.
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  16. 투명 도전체의 제조 방법으로서,
    제 1 기판 상에 복수의 나노 기둥을 포함하는 나노 구조부를 형성하는 단계;
    상기 나노 구조부가 형성된 제 1 기판 상에 투명 도전층을 코팅하는 단계; 및
    상기 투명 도전층을 선택적으로 패터닝(patterning)하여 투명 도전 패턴부를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 투명 도전체 상에 전도성층을 코팅하는 단계를 더 포함하고,
    상기 나노 기둥은 초소수성(superhydrophobic) 또는 젖음성이 좋지 않은 특성을 갖는 것을 특징으로 하고,
    상기 나노 구조부의 높이는 상기 투명 도전 패턴부의 높이보다 높은 것을 특징으로 하는 투명 도전체의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 나노 구조부의 높이가 상기 투명 도전 패턴부의 높이와 같아지도록 상기 나노 구조부를 식각하는 단계를 더 포함하는 투명 도전체의 제조 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 나노 구조부의 높이가 상기 투명 도전 패턴부의 높이보다 낮아지도록 상기 나노 구조부를 식각하는 단계를 더 포함하는 투명 도전체의 제조 방법.
  19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 위로 투명 전사층을 포함하는 제 2 기판을 위치시킨 후 상기 투명 전사층을 상기 투명 도전 패턴부가 형성된 제 1 기판 상에 전사하는 단계; 및
    상기 제 1 기판을 분리하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제 2 기판은 투명한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 도전체의 제조 방법.
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  22. 삭제
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  24. 투명 도전체로서, 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의하여 제조된 투명 도전체.
  25. 소자로서, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 투명 도전체 포함하는 소자.
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