KR20140076268A - 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판 및 그 제조방법은 형상기억고분자 재료의 기판 위에 구부러짐의 스트레스(stress)에 강한 나노 와이어(nanowire)의 투명전극을 형성함으로써 구부러짐에 의한 저항 증가를 방지하는 동시에 원형 회복을 가능하게 하기 위한 것으로, 유리기판 위에 메탄올의 나노 와이어 분산액을 코팅하여 나노 와이어 전극을 형성하는 단계; 상기 나노 와이어 전극이 형성된 유리기판 위에 아크릴계 형상기억고분자를 코팅하여 형상기억고분자 박막을 형성하는 단계; UV 조사에 의해 상기 형상기억고분자 박막을 경화시켜 형상기억고분자 기판을 형성하는 단계; 및 상기 유리기판을 상기 형상기억고분자 기판으로부터 제거하는 단계를 포함한다.

Description

플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판 및 그 제조방법{SUBSTRATE HAVING TRANSPARENT ELECTRODE FOR FLEXIBLE DISPLAY AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박형 평판 디스플레이(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.
이러한 평판 디스플레이 분야에서, 지금까지는 가볍고 전력소모가 적은 액정표시장치가 가장 주목받는 평판 디스플레이였지만, 다양한 요구에 따라 새로운 평판 디스플레이에 대한 개발이 활발하게 전개되고 있다.
새로운 평판 디스플레이 중 하나인 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 디스플레이는 자체발광형이기 때문에 상기 액정표시장치에 비해 시야각과 명암비 등이 우수하며 백라이트(backlight)가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다. 그리고, 직류 저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르다는 장점이 있으며, 특히 제조비용 측면에서도 유리한 장점을 가지고 있다.
이러한 유기발광다이오드 디스플레이를 포함하는 대부분의 평판 디스플레이를 제조하는데는 투명한 광학적 특성을 가지면서 전기전도도가 높은 물질로 이루어진 박막이 필요한데, 현재 산화인듐(indium oxide)을 기반으로 한 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO)과 산화인듐아연(Indium Zinc Oxide; IZO) 등의 투명전도성 산화물(Transparent Conducting Oxide; TCO)이 투명전극의 재료로 널리 쓰이고 있다.
상기 TCO는 빛 투과성을 갖는 전기전도성 금속산화물의 총칭으로써 400nm ∼ 700nm 파장의 영역에서 80% 이상의 가시광 투과율과 10-3/Ωcm 이하의 전도성을 갖는 물질로 정의된다. 현재까지 TCO는 액정표시장치, 유기발광다이오드 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP) 등을 포함한 평판 디스플레이, 박막 태양전지를 포함하는 태양전지(solar cell) 및 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)와 같은 조명소자(lighting device)에서 중요한 물질로 사용되고 있다.
가장 널리 사용되고 있는 TCO 중의 하나로 ITO는 높은 가시광선 투과도, 낮은 전기저항 등 여러 장점을 지니고 있다. 그러나, 인듐의 소비 증가에 따른 자원부족 현상이 대두되고 있으며 이에 따른 가격상승문제, 그리고 인듐의 독성으로 인한 환경문제까지 겹치면서 문제점을 보완할 수 있는 대체 물질개발이 요구되는 실정이다.
한편, 디스플레이를 접거나 말아서 넣더라도 손상되지 않는 플렉서블(flexible) 디스플레이가 평판 디스플레이 분야의 새로운 기술로 떠오를 전망이며, 기술개발과 함께 액정표시장치나 유기발광다이오드 디스플레이 또는 전기영동 표시장치가 주류를 이루게 될 것이다.
이러한 플렉서블 디스플레이에 응용하고자 각종 투명전극은 박막의 유연성을 향상시키기 위해 ITO를 대체하기 위한 기술이 개발되어 왔다.
그 중 단일벽 탄소나노튜브(Single-Walled Carbon Nanotube; SWNT)는 매우 낮은 면저항(sheet resistance) 및 SWNT의 상호 네트워크의 형성으로 인해 높은 전하 전송률을 보유하고 있다.
SWNT의 높은 길이/직경 비율은 SWNT 자체를 100% 이상으로 늘어날 수 있어 SWNT 전극에 우수한 유연성을 부여함을 의미한다.
도 1은 구부러짐 각도에 따른 ITO 전극과 SWNT 전극의 면저항 변화를 보여주는 그래프이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 SWNT 전극은 면저항이 103Ω/sq 이하로 전기전도성이 우수하고, 400nm에서 800nm의 가시광선 영역에서의 투과율이 80% 이상으로 투과율도 비교적 우수하다. 일 예로, 상기 SWNT 전극은 투과율 550nm의 파장에서 80%, 평방 당 200Ω의 전형적인 면저항을 나타낸다.
이때, 스퍼터링으로 제작한 ITO 전극은 전기전도도 및 투명도는 우수하지만, 반복적인 기계적 자극, 일 예로 구부러짐에 의해 크랙이 발생하여 저항이 급격히 증가하는 것을 알 수 있다.
이와 같이 상기 ITO 전극은 면저항이 SWNT 전극보다 우수하나 ITO 전극을 한번만 접어도 접힌 면에 크랙이 발생하여 저항이 급격히 증가하기 때문에 플렉서블용 투명전극으로의 사용이 어렵다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 ITO 전극은 인듐의 고갈에 따른 가격상승문제 및 대면적 플렉서블 디스플레이에 적용하여야 하는 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식에 의한 패턴 형성이 불가능한 단점이 있다.
이에 비해 상기 SWNT 전극 및 전도성 고분자 전극의 경우에는 기계적 유연성은 우수하지만, 상기 ITO 전극보다 높은 면저항 값은 대면적 유기발광다이오드 디스플레이 또는 폴리머 태양전지에 적용하기에 다소 불충분하다.
또한, 상기 SWNT 전극의 기판으로 주로 사용되는 유리기판은 전극 형성이나 제조공정에서는 안정성이 있어 유리하나, 무겁고 단단하기 때문에 플렉서블 디스플레이나 이동 통신용의 차세대 디스플레이에는 적합하지 않다.
즉, 평판 디스플레이 기판으로 사용되는 유리기판은 0.7mm 내외의 두께로 박막이다. 하지만 특성상 유리기판은 깨지기 쉽고 휴대전화 등 이동형 디스플레이로 사용되거나 대형의 디스플레이에 적용되는 경우 유리나 아크릴 재질의 보호창이 추가로 필요하다. 또한, 유리기판은 휘어지기 어려운 단점이 있다.
이러한 단점을 극복할 수 있는 다양한 플렉서블 기판이 개발되고 있으나, 이 중 내열 필름으로 사용되는 폴리이미드(polyimide)의 경우에는 화학 구조적으로 강한 전하이동복합체(charge-transfer complex) 및 π-공액(conjugation)에 의한 사슬간 밀집으로 인해 옐로우나 브라운 컬러 발현으로 투과도 및 투명도가 저하되는 현상이 발생하고 있다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 유연성과 투명성을 가지며 구부러짐의 스트레스에 강한 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 구부러짐에 의한 저항 증가가 방지되는 동시에 원형 회복이 가능한 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
기타, 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판은 형상기억고분자로 이루어진 기판; 및 상기 기판 위에 나노 와이어로 형성된 투명전극을 포함한다.
이때, 상기 나노 와이어는 은, 산화구리(CuO), 구리(Cu) 또는 산화아연(ZnO)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 형상기억고분자는 모노머A, B에 광개시제, 첨가제가 포함된 코팅 액으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 모노머A, 모노머B, 광개시제 및 첨가제는 전체 105.1 중량%(고형분 100 중량%)에 대해 각각 90, 10, 5 및 0.1 중량% 범위로 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 모노머A는 Ethoxylated(4) bisphenol A dimethacrylate로 이루어지며, 상기 모노머B는 Ethoxylated(2) bisphenol A dimethacrylate로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 모노머A와 모노머B는 9 : 1 ~ 5 : 5의 비율로 상기 코팅 액에 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 광개시제는 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판의 제조방법은 유리기판 위에 메탄올의 나노 와이어 분산액을 코팅하여 나노 와이어 전극을 형성하는 단계; 상기 나노 와이어 전극이 형성된 유리기판 위에 아크릴계 형상기억고분자를 코팅하여 형상기억고분자 박막을 형성하는 단계; UV 조사에 의해 상기 형상기억고분자 박막을 경화시켜 형상기억고분자 기판을 형성하는 단계; 및 상기 유리기판을 상기 형상기억고분자 기판으로부터 제거하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 나노 와이어 분산액은 스프레이 건을 이용하여 코팅하는 것을 특징으로 한다.
상기 UV 조사에 의해 상기 나노 와이어 분산액은 상기 형상기억고분자 기판 아래에 단단하게 가교된 경화 도막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 나노 와이어 분산액은 메탄올에 은, 산화구리(CuO), 구리(Cu) 또는 산화아연(ZnO)이 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 형상기억고분자는 모노머A, B에 광개시제, 첨가제가 포함된 코팅 액으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 모노머A, 모노머B, 광개시제 및 첨가제는 전체 105.1 중량%(고형분 100 중량%)에 대해 각각 90, 10, 5 및 0.1 중량% 범위로 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 모노머A는 Ethoxylated(4) bisphenol A dimethacrylate로 이루어지며, 상기 모노머B는 Ethoxylated(2) bisphenol A dimethacrylate로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 모노머A와 모노머B는 9 : 1 ~ 5 : 5의 비율로 상기 코팅 액에 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 광개시제는 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판 및 그 제조방법은 형상기억고분자 재료의 기판 위에 구부러짐의 스트레스에 강한 나노 와이어의 투명전극을 형성함으로써 구부러짐에 의한 저항 증가가 방지되는 동시에 원형 회복이 가능한 효과를 제공한다.
도 1은 구부러짐 각도에 따른 ITO 전극과 단일벽 탄소나노튜브 전극의 면저항 변화를 보여주는 그래프.
도 2a 및 도 2b는 은 나노 와이어(nanowire)의 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope; SEM) 및 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope; TEM) 이미지를 보여주는 사진.
도 3은 은 나노 와이어를 구비한 형상기억고분자(Shape Memory Polymer; SMP) 기판의 면저항에 따른 투과율 변화를 보여주는 그래프.
도 4는 외부자극에 따른 은 나노 와이어를 구비한 형상기억고분자 기판의 저항 변화를 보여주는 그래프.
도 5는 외부자극에 따른 ITO를 구비한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate; PET) 기판의 저항 변화를 보여주는 그래프.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 형상기억고분자 기판의 외부 열 자극에 의한 원형 회복 과정을 예를 들어 보여주는 사진.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판의 제조방법을 순차적으로 보여주는 단면도.
도 8a 및 도 8b는 상기 도 7a 내지 도 7f에 의해 제조된 투명전극을 구비한 기판을 이용하여 제작한 플렉서블 디스플레이를 예를 들어 보여주는 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
플렉서블 디스플레이를 구현하기 위해서는 기판의 구부러짐과 더불어 기판 위 투명전극도 구부러져야 한다. 전술한 바와 같이 기존 공정에서는 ITO를 사용한 방법이 행하여져 왔지만 산화물 계열의 재료는 구부러짐 계열의 스트레스(stress)를 주었을 때 균열로 인한 저항 증가로 플렉서블 디스플레이에 악영향을 준다.
이에 구부러짐 계열의 스트레스에 강한 나노 와이어(nanowire) 형태의 전극재료를 적용하는 한편, 연속 공정이 가능한 자외선(ultraviolet; UV) 경화형 형상기억고분자를 개발함으로써 이와 같은 문제를 해결함과 동시에 투명성과 유연성이 확보되고, 접힘과 펼침에 의한 기계적인 피로 강도에 따른 균열 또는 주름 발생이 없는 플렉서블 디스플레이를 구현하고자 한다.
금속 중에서 가장 전도성이 좋은 금속은 은(silver; Ag)이다. 은의 나노 입자표면은 여러 가지 결정면(crystal plane)으로 이루어져 있고, 이들의 반응성의 차이를 이용하여 이등방성 성장을 유도해서 길쭉한 와이어 형태를 만들 수 있다. 다만, 본 발명이 상기 은에만 한정되는 것은 아니며, 은 이외의 산화구리(copper oxide; CuO), 구리(Cu), 산화아연(zinc oxide; ZnO) 등의 물질을 이용할 수 있다.
이러한 은 나노 와이어(nanowire)는 저항 값이 80 ~ 120Ω으로 200 ~ 400Ω인 ITO 필름보다 낮아 대형화에 유리하며, 증착이 아닌 인쇄 공법의 적용이 가능하고 곡면 제작이 가능해 플렉서블 디스플레이에도 적용이 가능하다.
도 2a 및 도 2b는 은 나노 와이어의 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope; SEM) 및 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope; TEM) 이미지를 보여주는 사진으로써, 은 나노 입자가 길쭉한 와이어 형태로 성장한 것을 알 수 있다.
이때, 상기 도 2a는 일 예로, 유리기판 위에 코팅된 은 나노 와이어의 주사전자현미경 사진을 보여주고 있다.
이때 사용된 은 나노 와이어의 평균 직경은 60nm로 주사전자현미경 및 투과전자현미경 이미지를 스캔에서 볼 때 약 6㎛의 평균 길이를 가지는 것을 알 수 있다.
일 예로, 이러한 은 나노 와이어 전극은 Meyer Rod 코팅 방법에 의해 제조할 수 있다. 이때, 기판에 직접 코팅한 은 나노 와이어 필름은 100nm 이상의 큰 표면 높이로 형성되었다.
전술한 바와 같이 본 발명은 플렉서블 전극의 표면으로 사용되는 투명한 가교 폴리머 기판에 은 나노 와이어 전극을 연속 공정으로 제조할 수 있는 간단한 방법을 제공한다.
이때, 이에 따라 제조된 은 나노 와이어의 투명전극을 구비한 형상기억고분자(Shape Memory Polymer; SMP) 기판은 ITO 전극을 구비한 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate; PET) 기판에 비해 높은 투명성과 낮은 면저항을 나타낸다. 은 나노 와이어의 투명전극을 구비한 형상기억고분자 기판의 표면 거칠기는 5nm 이하이다.
원자현미경(Atomic Force Microscope; AFM)에 의해 측정된 바에 의하면, 유리기판에 코팅된 은 나노 와이어는 무작위로 지향된 밀도가 큰 네트워크를 형성함을 알 수 있다.
도 3은 은 나노 와이어를 구비한 형상기억고분자 기판의 면저항에 따른 투과율 변화를 보여주는 그래프이다.
이때, 상기 도 3은 12, 30, 100Ω/sq의 면저항을 가진 본 발명의 실시예에 따른 은 나노 와이어를 구비한 형상기억고분자 기판의 파장에 따른 투과율 변화를 보여주고 있다.
상기 도 3을 참조하면, 550nm의 파장에서 본 발명의 실시예에 따른 은 나노 와이어를 구비한 형상기억고분자 기판의 투과율은 면저항에 관계없이 80% 이상이 되는 것을 알 수 있다.
한편, 전술한 공정은 유기발광다이오드 디스플레이의 한 종류인 폴리머 발광다이오드(Polymer Lighting Emitting Diode; PLED) 디스플레이의 전극제조에 적합하다. 또한, UV 경화형 폴리머 기판의 형상 메모리 속성은 다양한 안정적인 형태로 변형할 수 있어 플렉서블 구현이 가능하다. 폴리머 발광다이오드 디스플레이로 연결된 형상기억고분자 기판의 변형은 되돌릴 수 있으며, 전기적 손실을 최소화 할 수 있다.
참고로, 유기발광다이오드는 저분자계와 고분자계(폴리머 발광다이오드)로 나눌 수 있으며, 이는 유기발광다이오드를 제조하는데 사용되는 물질의 분자량의 차이로 구분된다. 또한, 제조 공정에 있어서 고분자계는 주로 도포와 인쇄로 할 수 있음에 비해 저분자계는 진공증착을 이용해야 한다는 점이 크게 다르다.
또한, 본 발명은 형상기억고분자 기판의 고 탄성 복원 성질을 이용함으로써 디스플레이의 연결 혹은 접합부를 구부렸을 때, 또는 접었을 때 피로 균열 혹은 주름 발생이 없는 것을 특징으로 한다.
도 4는 외부자극에 따른 은 나노 와이어를 구비한 형상기억고분자 기판의 저항 변화를 보여주는 그래프이다.
그리고, 도 5는 외부자극에 따른 ITO를 구비한 PET 기판의 저항 변화를 보여주는 그래프이다.
이때, 상기 도 4 및 도 5에 도시된 『면저항 변화』는 초기 면저항(R0)에 대한 변형이 이루어진 후의 면저항(R)의 비율을 의미한다.
상기 도 4 및 도 5에 도시된 『원형 회복 후』는 구부린 다음에 열에 의해 원형이 회복된 후의 저항 변화를 의미한다.
상기 도 4 및 도 5에 도시된 실선은 원형 회복, 즉 평평하게 폈을 때의 추세선을 의미한다. 이때, 상기 추세선은 R/R0이 1이 되어야 우수한 특성을 나타낸다.
상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 은 나노 와이어를 구비한 형상기억고분자 기판의 경우에는 구부렸을 때나 폈을 때의 외부자극에 관계없이 원형 회복 후에는 면저항의 변화가 없음을 알 수 있다.
이에 비해 상기 도 5를 참조하면, 기존의 ITO를 구비한 PET 기판의 경우에는 구부렸을 때나 폈을 때의 외부자극에 의해 면저항이 10배 이상 증가한 것을 알 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 형상기억고분자 기판의 외부 열 자극에 의한 원형 회복 과정을 예를 들어 보여주는 사진으로써, 열 자극에 의해 형상기억고분자 기판의 원형이 완전하게 회복되었음을 알 수 있다.
이때, 상기 도 6a는 구부러진 상태를 나타내며, 도 6b 및 도 6c는 각각 120℃의 가온 상태 및 원형이 회복된 상태를 나타낸다.
이때, 상기 도 6a 내지 도 6c에 도시된 형상기억고분자는 일 예로, 모노머(monomer)A, B에 광개시제(photoinitiator), 첨가제가 포함된 코팅 액을 사용하였으며, 유기기판에 바 코팅(bar coating) 방식을 이용하여 5 ~ 10㎛의 두께로 코팅한 후에 UV 경화를 하여 필름을 형성한 다음 실험하였다.
상기 모노머A, 모노머B, 광개시제 및 첨가제는 전체 105.1 중량%(고형분 100 중량%)에 대해 각각 90, 10, 5 및 0.1 중량% 범위로 포함될 수 있다.
일 예로, 상기 모노머A는 Ethoxylated(4) bisphenol A dimethacrylate를 사용할 수 있으며, 상기 모노머B는 Ethoxylated(2) bisphenol A dimethacrylate를 사용할 수 있다.
이때, 상기 모노머A와 모노머B는 9 : 1 ~ 5 : 5의 비율로 사용할 수 있다.
그리고, 상기 광개시제로는 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone을 사용할 수 있다.
이하, 이와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판의 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판의 제조방법을 순차적으로 보여주는 단면도로써, 은 나노 와이어를 구비한 형상기억고분자 기판의 제조방법을 예를 들어 설명하고 있다.
그리고, 도 8a 및 도 8b는 상기 도 7a 내지 도 7f에 의해 제조된 투명전극을 구비한 기판을 이용하여 제작한 플렉서블 디스플레이를 예를 들어 보여주는 단면도이다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 세척된 유리기판(111)이나 필름 표면에 스프레이 건(120)을 이용하여 메탄올의 은 나노 와이어 분산액(121)을 코팅하여 은 나노 와이어 전극(115)을 형성한다.
이때, 전술한 바와 같이 본 발명이 상기 은 나노 와이어에 한정되는 것은 아니며, 은 이외의 산화구리(copper oxide; CuO), 구리(Cu), 산화아연(zinc oxide; ZnO) 등의 물질을 이용할 수 있다.
이후, 상기 은 나노 와이어의 전극(115)은 광개시제를 포함한 UV 경화형 형상기억 이기능(bifunctional) 아크릴레이트의 단량체에 의해 캐스팅(casting) 된다. 즉, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 은 나노 와이어 전극(115)이 코팅된 유리기판(111) 위에 아크릴계 형상기억고분자를 코팅하여 형상기억고분자 박막(116')을 형성한다.
상기 아크릴계 형상기억고분자는 일 예로, 모노머A, B에 광개시제, 첨가제가 포함된 코팅 액으로 이루어지며, 전술한 바와 같이 상기 모노머A는 Ethoxylated(4) bisphenol A dimethacrylate를 사용할 수 있으며, 상기 모노머B는 Ethoxylated(2) bisphenol A dimethacrylate를 사용할 수 있다.
이때, 상기 모노머A와 모노머B는 9 : 1 ~ 5 : 5의 비율로 사용할 수 있다.
그리고, 상기 광개시제로는 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone을 사용할 수 있다.
이때, 상기 모노머A, 모노머B, 광개시제 및 첨가제는 전체 105.1 중량%(고형분 100 중량%)에 대해 각각 90, 10, 5 및 0.1 중량% 범위로 포함될 수 있다.
이러한 코팅 이후에는 도 7d에 도시된 바와 같이, UV 조사에 의해 은 나노 와이어는 형상기억고분자 기판(116) 아래에 단단하게 가교된 경화 도막을 형성하게 된다.
이때, 상기 은 나노 와이어는 가교 폴리(아크릴레이트) 외투로 전이된다.
UV 경화형 형상기억고분자 기판(116)의 경화 과정 동안, 적용된 액체 모노머A, B는 은 나노 와이어 네트워크에 침투하고 유리기판(111)과 은 나노 와이어 전극(115) 계면의 빈 공간을 포함한 공극에 재배열되며, 이후 중합은 유리기판(111) 표면과 접촉한 경우를 제외하고는 네트워크에서 나노 와이어의 대부분을 숨긴 폴리머 네트워크를 형성하게 된다.
그 다음 도 7e 및 도 7f에 도시된 바와 같이, 유리기판(111)을 벗겨내면 은 나노 와이어 전극(115)의 표면은 새로운 폴리머 기판, 즉 상기 형상기억고분자 기판(116) 상에 노출된 전도성 표면이 된다.
이와 같이 은 나노 와이어 전극(115)을 구비한 형상기억고분자 기판(116)은 전술한 유기발광다이오드의 TFT 기판으로 사용될 수 있다.
즉, 상기 도 8a를 참조하면, 고분자계의 폴리머 발광다이오드는 상기 형상기억고분자 기판(116) 위에 양극(anode)(115)으로 상기 은 나노 와이어 전극이 형성되어 있으며, 이러한 양극(115) 위에는 순차적으로 정공수송층(hole transport layer)(132'), 발광층(emission layer)(133') 및 음극(cathode)(135)이 적층되어 있다.
이때, 일 예로 상기 정공수송층(132')으로서 폴리(3, 4-에틸렌 디옥시티오펜) 폴리(스틸렌술포네이트)(PEDOT:PSS) 및 상기 발광층(133')으로서 페닐-치환 폴리(페닐렌비닐렌)(Ph-PPV)의 재료가 스핀 코팅에 의해 증착될 수 있다. 다른 방법으로 스크린-프린팅, 잉크젯 프린팅, 스탬핑 및 나노 임프린트와 같은 다른 솔루션 처리가능한 방법도 사용될 수 있다. 이러한 폴리머 층의 두께는 약 10nm ~ 200nm의 범위로 제어될 수 있다.
그리고, 상기 도 8b를 참조하면, 저분자계의 유기발광다이오드는 상기 형상기억고분자 기판(116) 위에 양극(115)으로 은 나노 와이어 전극이 형성되어 있으며, 상기 양극(115) 위에는 순차적으로 정공주입층(hole injection layer)(131"), 정공수송층(132"), 발광층(133"), 전자수송층(electron transport layer)(134") 및 음극(135)이 적층되어 있다.
다만, 본 발명이 상기 도 8a 및 도 8b에 도시된 적층 구조에 한정되는 것은 아니다.
상기 구조를 기반으로 유기발광다이오드는 양극(115)에서 주입되는 정공과 음극(135)에서 주입되는 전자가 각각의 수송을 위한 수송층(132',132", 134")을 경유하여 발광층(133', 133")에서 결합한 후 낮은 에너지 준위로 이동하면서 상기 발광층(133', 133")에서의 에너지 차에 해당하는 파장의 빛을 생성하게 된다.
이때, 백색광의 발광을 위하여 상기 발광층(133', 133")은 더욱 구체적으로 적색발광층, 녹색발광층 및 청색발광층으로 이루어질 수 있다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
111 : 유리기판 115 : 은 나노 와이어 전극
116 : 형상기억고분자 기판 131" : 정공주입층
132',132" : 정공수송층 133',133" : 발광층
134" : 전자수송층

Claims (16)

  1. 형상기억고분자로 이루어진 기판; 및
    상기 기판 위에 나노 와이어로 형성된 투명전극을 포함하는 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 나노 와이어는 은, 산화구리(CuO), 구리(Cu) 또는 산화아연(ZnO)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 형상기억고분자는 모노머A, B에 광개시제, 첨가제가 포함된 코팅 액으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 모노머A, 모노머B, 광개시제 및 첨가제는 전체 105.1 중량%(고형분 100 중량%)에 대해 각각 90, 10, 5 및 0.1 중량% 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 모노머A는 Ethoxylated(4) bisphenol A dimethacrylate로 이루어지며, 상기 모노머B는 Ethoxylated(2) bisphenol A dimethacrylate로 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 모노머A와 모노머B는 9 : 1 ~ 5 : 5의 비율로 상기 코팅 액에 포함되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 광개시제는 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판.
  8. 유리기판 위에 메탄올의 나노 와이어 분산액을 코팅하여 나노 와이어 전극을 형성하는 단계;
    상기 나노 와이어 전극이 형성된 유리기판 위에 아크릴계 형상기억고분자를 코팅하여 형상기억고분자 박막을 형성하는 단계;
    UV 조사에 의해 상기 형상기억고분자 박막을 경화시켜 형상기억고분자 기판을 형성하는 단계; 및
    상기 유리기판을 상기 형상기억고분자 기판으로부터 제거하는 단계를 포함하는 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 나노 와이어 분산액은 스프레이 건을 이용하여 코팅하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 UV 조사에 의해 상기 나노 와이어 분산액은 상기 형상기억고분자 기판 아래에 단단하게 가교된 경화 도막을 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판의 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 나노 와이어 분산액은 메탄올에 은, 산화구리(CuO), 구리(Cu) 또는 산화아연(ZnO)이 포함되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판의 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 형상기억고분자는 모노머A, B에 광개시제, 첨가제가 포함된 코팅 액으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 모노머A, 모노머B, 광개시제 및 첨가제는 전체 105.1 중량%(고형분 100 중량%)에 대해 각각 90, 10, 5 및 0.1 중량% 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판의 제조방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 모노머A는 Ethoxylated(4) bisphenol A dimethacrylate로 이루어지며, 상기 모노머B는 Ethoxylated(2) bisphenol A dimethacrylate로 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 모노머A와 모노머B는 9 : 1 ~ 5 : 5의 비율로 상기 코팅 액에 포함되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판의 제조방법.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 광개시제는 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 투명전극을 구비한 기판의 제조방법.
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