KR20140118513A - 플렉서블/스트레처블 투명도전성 필름 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름은 유연한 기재층에 전도층을 구비하고 상기 전도층 상에 또 다른 전도층을 형성하여 기재층과의 접착력이 매우 우수한 효과를 가진다.
Description
본 발명은 플렉서블/스트레처블 투명전도성 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 컴퓨터, 각종 가전기기와 통신기기가 디지털화되고 급속히 고성능화 됨에 따라 다양한 디스플레이의 구현이 절실히 요구되고 있다.
다양한 디스플레이를 구현하기 위해서는, 디스플레이용 전극 재료는 투명하면서도 낮은 저항 값을 나타낼 뿐만 아니라, 고온인 경우에도 단락되거나 면 저항의 변화가 크지 않아야 한다.
이처럼, 디스플레이의 터치 패널, 태양전지, 표시소자 등과 같은 다양한 디바이스에서 사용되며 필수적인 구성요소로 투명전극이 사용되고 있는데, 최근에는 투명전극을 사용하여 휘어질 수 있는 (flexible) 휴대기기에 많은 관심을 가지고 있다.
더 나아가 유연하게 휘어지면서도 접을 수 있거나 (foldable) 잡아 늘리 수 있는 (stretchable) 기기에 관심과 개발이 활발하게 진행되고 있다.
이처럼 휘거나 접을 수 있거나 늘릴 수 있는 휴대기기의 투명전극은 휘어지면서 전도성을 갖는 특성을 지녀야 한다. 즉, 휘어지는 휴대기기의 투명전극은 기계적으로 안정할 수 있도록 높은 유연성을 나타내어야 한다.
지금까지 투명전극으로 주로 ITO (Indium-Tin-Oxide)가 폭넓게 사용되고 있다. 투명전극 필름을 예를 들어 설명하면, 투명전극 필름은 유연한 필름층 상에 투명전극으로 ITO (Indium-Tin-Oxide)를 증착하여 사용한다.
그런데 ITO를 사용한 투명전극은 메탈옥사이드가 가진 특성 즉, 연성이 아닌 취성이 강해 투명전극 필름을 과도하게 휘거나 스트레칭시키면 투명전극이 단선되어 저항이 높아지는 문제점이 있다.
게다가 ITO는 희소원소인 인듐으로 가격이 지속적으로 상승하고 있고, 또한 ITO는 전기전도도를 고려하여 ITO의 두께를 두껍게 형성하면 투명도가 떨어지고, 투명도를 고려하여 얇게 형성하면 전기전도도 특성이 저하되는 제약이 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 관점은 전도층의 산화 및 전도층이 기재층에서 분리되는 것을 최소화한 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 관점은 휘거나 구부리거나, 늘림에도 전기전도도 특성을 유지하면서 접착력이 우수한 전도층을 구비하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 하나의 관점을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름 (이하 "제1 발명"이라 함) 은 양면이 서로 다른 표면적을 가지며 플렉서블/스트레처블한 기재층, 상기 기재층의 표면적이 큰 일면 상에 형성된 제1 전도층, 및 상기 제1 전도층 상에 형성되는 제2 전도층을 포함한다.
제1 발명에 있어서, 상기 기재층은, PDMS (Polydimethylsiloxane), PET (Polyehtylene-terephthalate), PES (Polyether sulfone), PEN (Polyethylene naphthalate), PI (Polyimide), PMMA (PolymethymethAcrylate), PC (Polycarbonate) 및 이들로 이루어진 군으로부터 적어도 하나가 선택된 고분자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제1 발명에 있어서, 상기 제1 전도층은, 탄소나노튜브, 메탈 나노와이어, 전도성 고분자, 메탈 메쉬 및 이들의 화합물 또는 혼합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
제1 발명에 있어서, 상기 제2 전도층은, 그래핀인 것을 특징으로 한다.
제1 발명에 있어서, 상기 제1 전도층은 그래핀으로 형성되고, 상기 제2 전도층은 환원된 그래핀 옥사이드로 형성된 것을 특징으로 한다.
제1 발명에 있어서, 상기 제2 전도층 상에 배리어층을 더욱 포함한 것을 특징으로 한다.
제1 발명에 있어서, 상기 배리어층은, 다수의 층으로 형성된 그래핀 옥사이드로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 관점을 달성하기 위한 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조방법 (이하 "제2 발명"이라 함)은:
양면이 서로 다른 표면적을 갖는 희생기판을 제공하는 단계; 상기 희생기판의 표면적이 큰 일면 상에 단일층 또는 복수의 층으로 형성된 제2 전도층을 형성시키는 단계; 상기 제2 전도층 상에 제1 전도층을 형성시키는 단계; 상기 제1 전도층 상에 기재층을 형성시키는 단계; 및 상기 희생기판을 제거하는 단계를 포함한다.
제2 발명에 있어서, 상기 제2 전도층을 형성시키는 단계는, 800℃ 내지 1200℃의 온도에서 화학기상증착법으로 단일층 또는 복수의 층으로 이루어진 그래핀을 상기 희생기판 상에 형성시키는 것을 특징으로 한다.
제2 발명에 있어서, 상기 희생기판은 금속기판인 것을 특징으로 한다.
제2 발명에 있어서, 상기 기재층을 형성시키는 단계는, 상기 제1 전도층 상에 고분자용액을 도포하는 단계 및 상기 고분자용액을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제2 발명에 있어서, 상기 고분자용액은, PDMS (Polydimethylsiloxane), PET (Polyehtylene-terephthalate), PES (Polyether sulfone), PEN (Polyethylene naphthalate), PI (Polyimide), PMMA (PolymethymethAcrylate), PC (Polycarbonate) 및 이들로 이루어진 군으로부터 적어도 하나가 선택된 고분자를 포함하는 용액인 것을 특징으로 한다.
제2 발명에 있어서, 상기 제2 전도층을 형성하기 전에, 상기 희생기판의 표면적이 큰 일면 상에 배리어층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
제2 발명에 있어서, 상기 배리어층은, 다수의 층으로 형성된 그래핀 옥사이드로 형성된 것을 특징으로 한다.
제2 발명에 있어서, 상기 제1 전도층은 메탈 나노와이어, 탄소나노튜브, 전도성 고분자, 메탈 메쉬 및 이들의 화합물 또는 혼합물 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 한다.
제2 발명에 있어서, 상기 제2 전도층은 그래핀으로 형성된 것을 특징으로 한다.
제2 발명에 있어서, 상기 제1 전도층은 그래핀으로 형성된 것을 특징으로 한다.
제2 발명에 있어서, 상기 제2 전도층은 환원된 그래핀 옥사이드로 형성된 것을 특징으로 한다.
제2 발명에 있어서, 상기 희생기판을 제거하는 단계는, 습식 식각 또는 건식 식각 중 어느 하나로 상기 희생기판을 제거하는 것을 특징으로 한다.
제2 발명에 있어서, 식각용액은 CuCl3, FeCl3, HNO3, HCl, H2SO4, H3PO4, CH3COOH 및 이들의 혼합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름은 유연한 기재층에 전도층을 구비하고 상기 전도층 상에 또 다른 전도층을 형성하여 기재층과의 접착력이 매우 우수한 효과를 가진다.
또한 복수의 전도층을 형성하여 전도층이 산화되는 것을 방지함으로써 저항이 낮은 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 어떤 구체예에 따른 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조공정을 도시한 도면들이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조공정을 도시한 도면들이다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조공정을 도시한 도면들이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조공정을 도시한 도면들이다.
본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 전에, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예의 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 어떤 구체예에 따른 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름 (10)은 기재층 (105)과, 기재층 (105) 상에 형성된 제1 전도층 (110), 제1 전도층 (110) 상에 제2 전도층 (120)을 포함한다.
기재층 (105)은 양면이 서로 다른 표면적을 갖으며 투명한 재질로 형성한다. 또한 기재층 (105)은 투명하면서도 플렉서블/스트레처블한 재료로 형성될 수 있으며, PDMS (Polydimethilsixosane), PET (Polyehtylene terephthalate), PES (Polyether sulfone), PEN (Polyethylene naphthalate), PI (Polyimide), PMMA (PolymethymethAcrylate), PC (Polycarbonate) 등과 같은 유연성 재질의 필름으로 구성될 수 있으며, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
따라서, 기재층 (105)은 유연성을 가지고 있으며, 기재층 (105)은 표면적이 큰 일면을 가지고 있으므로 기재층 (105) 표면에 형성된 패턴에 의해 투명전도성 박막 형성시 접촉하는 표면적이 증가하여 휨 특성이 개선되어 구부림, 휨 및 늘림(스트레칭)이 가해질 경우 크랙 발생을 억제하고 양호한 전기전도도 유지가 가능하다. 여기서 기재층 (105)은 표면적을 증가시키기 위해 기재층 (105)의 표면에 패턴을 형성할 수 있다. 이때 기재층 (105)의 일면 또는 양면에 표면적을 증가시키는 패턴을 형성할 수도 있다.
제1 전도층 (110)은 탄소나노튜브 (CNT), 메탈 (Metal) 나노와이어 (nanowire), 전도성 고분자, 메탈 메쉬 (Metal Mesh) 및 이들의 화합물 또는 혼합물 중 어느 하나로 형성할 수 있으며, 예를 들어 500Ω/□ 내지 250Ω/□ 이하의 면저항을 갖는 전기전도성 물질이면 되므로, 반드시 이들에 한정하는 것은 아니다.
제2 전도층 (120)은 그래핀으로 형성된다. 그래핀은 단일층 또는 복수의 층으로 형성되어 전기전도도를 가질 수 있다. 다시 말해, 그래핀은 탄소원자가 6각형 모양으로 연결된 판상의 2차원 구조를 가지며, 그래핀은 전자가 이동할 경우 마치 전자의 질량이 제로인 것처럼 흐른다. 즉, 이는 그래핀에서 전자가 진공 중의 빛이 이동하는 속도로 흐른다는 것을 의미한다. 또한, 그래핀은 투명하고, 전기전도도가 우수하고, 강도가 세고, 20% 내지 30% 의 신장률을 갖는다.
그리고 그래핀은 산소와 수분차단율이 우수하기 때문에 제2전도층 (120)으로 산화와 수분을 차단하여 제1전도층 (110)의 산화를 방지할 수 있다. 따라서 그래핀으로 형성된 제2 전도층 (120)은 산화 방지막이면서 전도성 막이 될 수 있다.
또한, 제2 전도층 (120)은, 기재층 (105)과 제2 전도층 (120) 사이에 배치된 제1 전도층 (110)을 덮고 있기 때문에 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름 (10)을 구부리거나 잡아늘일 때, 제1 전도층 (110)이 분리되는 현상을 방지할 수 있다.
그리고 제2 전도층 (120) 상에 선택적으로 배리어층 (130)을 더욱 형성할 수 있다. 배리어층 (130)은 다수의 층으로 형성된 그래핀 옥사이드로 형성할 수 있다. 이러한 그래핀 옥사이드는 다수의 층으로 형성되어 있기 때문에 층간의 접촉저항으로 인해 고저항을 가질 수 있다. 또한 그래핀 옥사이드는 산화물이기 때문에 그래핀 옥사이드 하부에 배치된 물질들이 산화되는 것을 막아 줄 수 있다. 이처럼 배리어층 (130)을 제2 전도층 (120) 상에 형성하여 제1 전도층 (110)이 분리되는 것을 더욱 방지할 수 있다.
이와 같이, 제1 전도층 (110) 상에 그래핀으로 형성된 제2 전도층 (120)을 형성함으로써 우수한 전기전도도를 가지면서 제1 전도층 (110)의 산화를 방지할 수 있고, 구부리거나 잡아늘릴 때 제1 전도층 (110)이 분리되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 제1 전도층 (110)과 제2 전도층 (120) 모두 전기전도도 특성을 가지고 있기 때문에 두 전도층 중 어느 하나가 단선되는 경우 제1 전도층 (110) 또는 제2 전도층 (120) 중 어느 하나가 이를 보조할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 단면도이다. 도 2는 중복설명을 회피하기 위해 도 1을 인용하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름 (20)은 기재층 (205), 제1 전도층 (210) 및 제2 전도층 (220)을 포함한다. 또한 제2 전도층 (220) 상에 배리어층 (미도시)을 더 포함할 수 있다.
기재층 (205) 상에 제1 전도층 (210)이 형성된다. 이때, 제1 전도층 (210)은 그래핀으로 형성할 수 있다. 상기 그래핀은 우수한 전기전도도를 가지면서 투명한 특성을 갖는다. 그외의 상기 그래핀은 전술한 바와 같기 때문에 설명을 생략하기로 한다.
제1 전도층 (210) 상에 제2 전도층 (220)을 형성한다. 여기서, 제2 전도층 (220)은 환원된 그래핀 옥사이드 (reduced graphene oxide)로 형성할 수 있다.
이처럼 제2 전도층 (220)을 형성하는 환원된 그래핀 옥사이드는 그래핀 옥사이드에서 산소를 제거하여 환원시킴으로써 그래핀과 비슷한 특성을 나타낼 수 있다. 즉, 환원된 그래핀 옥사이드는 전기전도도와 투명한 특성을 나타낼 수 있다. 또한 상기 환원된 그래핀 옥사이드는 산화물 계열이기 때문에 공기나 수분에 노출되어도 산화되지 않는다.
따라서, 제1 전도층 (210)과 제2 전도층 (220)을 상기와 같이 그래핀과 환원된 그래핀 옥사이드로 각각 형성함으로써 투명하면서 전기전도도 특성을 갖는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름 (20)을 형성할 수 있다.
상기와 같이 형성된 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름을 종래의 ITO필름과 비교하기 위해 굽힘강도 및 인장강도를 측정했다. 여기서 인장강도 및 굽힘강도는 기재층 상에 형성된 전극층이 박리되거나 단선되는 경우를 실험하기 위한 것이다.
여기서, 굽힘강도를 측정할 때, 3포인트 벤딩, 4포인트-벤딩을 각각 실시하였다. 그리고 본 발명의 플렉서블/스트레처블 필름 및 종래의 투명전극 필름을 각각 굽혔다 폈다를 반복 100회를 실시하였다.
그리고 스트레처블 측정을 위해 인장강도를 측정하기 위해 필름의 면방향에 수직한 방향으로 일정한 하중을 100회 반복하여 제공하였다.
이처럼 반복적으로 외력을 제공하고 본 발명의 플렉서블/스트레처블 필름 및 종래의 투명전극 필름의 전기전도도를 측정하였다.
측정한 결과 종래의 ITO를 투명전극으로 사용한 투명전극 필름은 메탈옥사이드 계열인 전극이 인장력 및 굽힘력으로 인해 전극이 단선되어 저항이 높게 측정되었다.
반면 본 발명의 플렉서블/스트레처블 필름은 취성 및 연성을 가지기 때문에 실험 전의 측정한 전기전도도를 유지하였다. 게다가 본 발명의 플렉서블/스트레처블 필름은 제1 전도층 및 제2 전도층 중 어느 하나가 단선이 되어도 다른 하나가 이를 보조해 주기 때문에 전기전도도를 유지하는 것으로 판단된다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조공정을 도시한 도면들이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 희생기판 (305)을 제공한다. 이때, 희생기판 (305)은 양면의 표면적이 서로 다르게 형성되어 있다. 그리고 표면적이 큰 일면은 표면적을 증가시키기 위해 소정의 패턴을 형성할 수 있다. 여기서 패턴은 규칙적인 패턴이나 불규칙한 패턴을 형성할 수 있다. 이때, 패턴은 표면적을 증가시키기 위한 형상이기 때문에 패턴의 크기, 형상, 길이, 높이 등은 특별히 한정하지 않는다.
또한 희생기판 (305)은 소정의 패턴을 형성할 수 있는 기판이면 된다. 그래서 희생기판 (305)의 재료는 특별히 한정하지 않으며, 바람직하게는 니켈, 구리, 알루미늄 등의 금속기판을 사용할 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 희생기판 (305) 상에 제2 전도층 (120)을 형성한다.
제2 전도층 (120)은 그래핀으로 형성할 수 있다. 이때 희생기판 (305) 상에 제2 전도층 (120)을 형성하기 위해서 화학기상증착법 (CVD)으로 형성할 수 있다. 그리고 그래핀을 형성하기 위해 800℃ 내지 1200℃의 온도에서 실시할 수 있다.
예를 들면, 희생기판 (305)은 예를 들면, 구리기판일 때, 구리기판의 표면에 단일층으로 형성된 그래핀이 형성될 수 있다. 한편, 니켈 기판일 때는 니켈 기판의 표면에 2층 내지 5층으로 형성된 그래핀이 형성될 수 있다.
이와 같이, 단일층 또는 복수의 층으로 형성되는 그래핀은 전기전도도 특성을 갖는다. 또한 그래핀은 산소 및 수분차단률이 우수하기 때문에 그래핀으로 덮혀 있는 물질의 산화를 방지시킬 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 제2 전도층 (120) 상에 제1 전도층 (110)을 형성한다. 제1 전도층 (110)은 탄소나노튜브 (CNT), 메탈 (Meatl) 나노와이어 (nanowire), 전도성 고분자, 메탈 메쉬 및 이들의 화합물 또는 혼합물 중 어느 하나로 형성할 수 있으며, 예를 들어 500Ω/□ 내지 250Ω/□ 이하의 면저항을 갖는 전기전도성 물질이면 되므로, 반드시 이들에 한정하는 것은 아니다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 제1 전도층 (110) 상에 고분자용액 (105a)을 도포한다. 고분자용액 (105a)은 PDMS (Polydimethilsixosane), PET (Polyehtylene terephthalate), PES (Polyether sulfone), PEN (Polyethylene naphthalate), PI (Polyimide), PMMA (PolymethymethAcrylate), PC (Polycarbonate) 등과 같은 유연성 재질의 고분자로 구성될 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
이러한 상기 고분자를 용액에 용해하여 고분자용액 (105a)을 형성한 후 제1 전도층 (110) 상에 스핀코팅, 스롯 다이, 스프레이 코팅 등으로 도포할 수 있다. 이때, 고분자용액 (105a)의 도포량에 따라 추후에 형성되는 기재층 (도 3f의 105 참조)은 양면이 서로 다른 표면적을 갖도록 형성할 수 있다.
도 3e에 도시된 바와 같이, 고분자용액 (105a)을 경화시켜 기재층 (105)을 형성한다. 고분자용액 (105a)은 광반응성 물질이기 때문에 고분자용액 (105a)에 자외선, 펄스 자외선 등을 조사하여 고분자용액 (105a)을 경화시켜 기재층 (105)을 형성한다. 이러한 기재층 (105)은 투명하면서도 플렉서블/스트레처블한 재료로 형성될 수 있다.
도 3f에 도시된 바와 같이, 희생기판 (305)을 제거한다. 희생기판 (305)은 구리, 니켈, 알루미늄 등과 같은 금속기판일 수 있다. 이러한 희생기판 (305)을 제거하기 위해 습식 식각 또는 건식 식각 등을 할 수 있다. 여기서 습식 식각할 때에는 식각용액으로 CuCl3, FeCl3, HNO3, HCl, H2SO4, H3PO4, CH3COOH 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
이때, 식각은 희생기판 (305)만 제거할 수 있다. 희생기판 (305)의 일면 상에 형성된 제2전도층 (120)은 그래핀으로 형성되어 있기 때문에 식각용액에 식각되지 않고 남아 있게 된다. 따라서 식각을 통해서 그래핀으로 형성된 제2 전도층 (120)이 노출된다.
도 3g에 도시된 바와 같이, 제2 전도층 (120) 상에 배리어층 (130)을 선택적으로 형성할 수 있다. 이때 배리어층 (130)은 그래핀 옥사이드 또는 환원된 그래핀 옥사이드로 형성할 수 있다.
이러한 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드는 소수성인 그래핀과 달리 친수성이기 때문에 용액으로 형성하여 코팅하여 형성할 수 있다. 게다가 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드는 산화물 계열이기 때문에 하부에 배치된 제1, 2 전도층 (110, 120)이 산화되는 것을 방지하며, 제1, 2 전도층 (110, 120)과 기재층 (105) 간의 접착력을 향상시킬 수 있다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조공정을 도시한 도면들이다. 여기서 중복설명을 회피하기 위해 도 3a 내지 도 3g를 인용하여 설명하기로 한다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 희생기판 (405)을 제공한다. 희생기판 (405)은 구리, 니켈, 알루미늄 등을 포함하는 금속기판을 사용할 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 희생기판 (405)의 표면적이 큰 일면 상에 제2 전도층 (220)을 형성한다. 제2 전도층 (220)은 그래핀 옥사이드 또는 환원된 그래핀 옥사이드를 사용할 수 있다. 그래핀 옥사이드 또는 환원된 그래핀 옥사이드는 친수성이기 때문에 용액으로 제조하여 희생기판 (405)의 표면에 코팅할 수 있다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 제2 전도층 (220) 상에 제1 전도층 (210)을 형성한다. 제1 전도층 (210)은 그래핀을 성장시켜 형성할 수 있다.
이때, 그래핀은 화학기상증착법 (CVD)으로 800℃ 내지 1200℃의 온도에서 형성할 수 있다. 이때 제2 전도층 (220)의 그래핀 옥사이드는 800℃ 이상의 고온이 되면 환원되어 그래핀과 유사한 성질을 가지게 되고, 제2 전도층 (220)의 일부는 그래핀과 유사한 환원된 그래핀 옥사이드로 형성될 수 있다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 제1 전도층 (210) 상에 고분자 용액 (205a)을 코팅한다. 고분자 용액 (205a)은 전술하였기 때문에 설명은 생략한다.
도 4e 내지 도 4g에 도시된 바와 같이, 고분자 용액 (205a)을 경화시킨다. 그리고 희생기판 (405)에 식각액을 제공하여 희생기판(405)을 식각하여 제2전도층(220)을 노출시킨다.
이처럼 제2 전도층 (220)을 노출시켜 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름 (20)을 형성할 수 있다.
이와 같이, 희생기판 (405)을 제공하고 희생기판 (405) 상에 고온으로 제1 전도층 (210)을 형성함으로 전기전도도의 특성을 향상시키고, 제1 전도층 (210) 상에 제2 전도층 (220)을 형성하여 제1 전도층 (210)이 분리(박리)되는 것을 방지하여 플렉서블/스트레처블 필름 (20)의 품질의 신뢰성을 확보할 수 있다.
10, 20 : 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름
105, 205 : 기재층
110, 210 : 제1 전도층
120, 220 : 제2 전도층
130 : 배리어층
305, 405 : 희생기판
105, 205 : 기재층
110, 210 : 제1 전도층
120, 220 : 제2 전도층
130 : 배리어층
305, 405 : 희생기판
Claims (20)
- 양면이 서로 다른 표면적을 가지며 플렉서블/스트레처블한 기재층;
상기 기재층의 표면적이 큰 일면 상에 형성된 제1 전도층; 및
상기 제1 전도층 상에 형성되는 제2 전도층; 을 포함하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름.
- 제 1항에 있어서,
상기 기재층은,
PDMS (Polydimethylsiloxane), PET (Polyehtylene-terephthalate), PES (Polyether sulfone), PEN (Polyethylene naphthalate), PI (Polyimide), PMMA (PolymethymethAcrylate), PC (Polycarbonate) 및 이들로 이루어진 군으로부터 적어도 하나가 선택된 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름.
- 제 1항에 있어서,
상기 제1 전도층은,
탄소나노튜브, 메탈 나노와이어, 전도성 고분자, 메탈 메쉬 및 이들의 화합물 또는 혼합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름.
- 제 1항에 있어서,
상기 제2 전도층은,
그래핀인 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름.
- 제 1항에 있어서,
상기 제1 전도층은 그래핀으로 형성되고, 상기 제2 전도층은 환원된 그래핀 옥사이드로 형성된 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름.
- 제 1항에 있어서,
상기 제2 전도층 상에 배리어층을 더욱 포함한 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름.
- 제 6항에 있어서,
상기 배리어층은,
다수의 층으로 형성된 그래핀 옥사이드로 형성된 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름.
- 양면이 서로 다른 표면적을 갖는 희생기판을 제공하는 단계;
상기 희생기판의 표면적이 큰 일면 상에 단일층 또는 복수의 층으로 형성된 제2 전도층을 형성시키는 단계;
상기 제2 전도층 상에 제1 전도층을 형성시키는 단계;
상기 제1 전도층 상에 기재층을 형성시키는 단계; 및
상기 희생기판을 제거하는 단계; 를 포함하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 제2 전도층을 형성시키는 단계는,
800℃ 내지 1200℃에서 화학기상증착법으로 단일층 또는 복수의 층으로 이루어진 그래핀을 상기 희생기판 상에 형성시키는 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 희생기판은 금속기판인 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 기재층을 형성시키는 단계는,
상기 제1 전도층 상에 고분자용액을 도포하는 단계; 및
상기 고분자용액을 경화시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조방법.
- 제 11항에 있어서,
상기 고분자용액은,
PDMS (Polydimethylsiloxane), PET (Polyehtylene-terephthalate), PES (Polyether sulfone), PEN (Polyethylene naphthalate), PI (Polyimide), PMMA (PolymethymethAcrylate), PC (Polycarbonate) 및 이들로 이루어진 군으로부터 적어도 하나가 선택된 고분자를 포함하는 용액인 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 제2 전도층을 형성하기 전에,
상기 희생기판의 표면적이 큰 일면 상에 배리어층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조방법.
- 제 13항에 있어서,
상기 배리어층은,
다수의 층으로 형성된 그래핀 옥사이드로 형성된 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 제1 전도층은 메탈 나노와이어, 탄소나노튜브, 전도성 고분자, 메탈 메쉬 및 이들의 화합물 또는 혼합물 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조방법.
- 제 15항에 있어서,
상기 제2 전도층은 그래핀으로 형성된 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 제1 전도층은 그래핀으로 형성된 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조방법.
- 제 17항에 있어서,
상기 제2 전도층은 환원된 그래핀 옥사이드로 형성된 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 희생기판을 제거하는 단계는,
습식 식각 또는 건식 식각 중 어느 하나로 상기 희생기판을 제거하는 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조방법.
- 제 19항에 있어서,
상기 습식 식각할 때,
식각용액은 CuCl3, FeCl3, HNO3, HCl, H2SO4, H3PO4, CH3COOH 및 이들의 혼합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 투명전도성 플렉서블/스트레처블 필름의 제조방법.
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| CN113113187A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-07-13 | 中山大学 | 一种可拉伸透明导电膜、制备方法及电子器件 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101521694B1 (ko) | 2015-05-19 |
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