WO2012002723A2 - 투명 전도성막, 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 투명전극 및 소자 - Google Patents

투명 전도성막, 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 투명전극 및 소자 Download PDF

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Definitions

  • the present application relates to a transparent conductive film, a method for manufacturing the same, a transparent electrode and a device using the same, and specifically, a transparent conductive film including a pattern of an aluminum metal formed on a transparent substrate and an aluminum oxide layer formed between the aluminum patterns; It relates to a manufacturing method thereof, a transparent electrode using the same and various devices.
  • the transparent conductive film is a material that is widely used in devices that require two purposes, such as the passage of light and conductivity, such as an image sensor, a solar cell, a liquid crystal TV, and a light emitting display.
  • a widely used material is an indium tin oxide film (ITO), which is easy to form a thin film on the glass substrate, has a light transmitting property and excellent conductivity.
  • Vacuum deposition equipment is used as the formation equipment of the ITO thin film, and among them, sputtering equipment having the most excellent properties is used. Developing an ITO thin film having optimum deposition conditions and excellent characteristics of the sputtering vacuum deposition apparatus for forming the ITO thin film is currently applied to various devices.
  • the transparent conductive film or the flexible transparent conductive film, or the transparent electrode using the same can be classified into several types.
  • the first is to use a metal mesh
  • the second is to use a thin metal film that is very thin and transparent.
  • the third method is to improve the conductivity by directly coating a transparent conductive polymer such as PEDOT or by mixing CNT (carbon nanotube) or metal nanowire (nanowire) inside the transparent conductive polymer film. to be.
  • CNT carbon nanotube
  • metal nanowire nanowire
  • the technology currently studied is mainly to make the metal mesh from several microns to several tens of microns wide and to make the total metal mesh area less than 10% of the total area to make the transparency more than 80%.
  • the mainly used metals were metals such as silver, copper and nickel.
  • the future society will be a ubiquitous era where a large amount of diverse information is connected to a server or network anytime and anywhere through a digital network, and ultra-light, low power, low cost, portable, high Next-generation flexible device technology, which is characterized by its functionality, is a key technology for implementing the ubiquitous society of the future, and research on this is being actively conducted.
  • ITO which is a transparent electrode of the existing display, has high manufacturing cost by vacuum deposition process, high temperature process, low flexible characteristics, crack generation and resistance due to multiple bending, and increase in resistance, and difference in coefficient of thermal expansion with plastic substrate. It is not suitable as a flexible display transparent electrode because of a problem.
  • the present application provides a novel transparent conductive film, a method of manufacturing the same, and various uses thereof in order to solve the problem that an ITO thin film used as a transparent electrode in most electronic products is expensive, and transmittance and resistance of the entire area of the device are not uniform. I would like to. Accordingly, by the present application, it is possible to simplify the high manufacturing cost and complicated manufacturing process by the conventional vacuum deposition process, and a novel transparent conductive film and a method for manufacturing the same, which can be used in devices requiring ultra-light weight, portability, high functionality, Transparent electrodes and various uses may be provided using the same.
  • one aspect of the present application provides a transparent conductive film, comprising a pattern of aluminum metal formed on a transparent substrate and an aluminum oxide layer formed between the aluminum pattern.
  • the substrate may be a flexible transparent substrate, but is not limited thereto.
  • the transparent conductive film may be flexible, but is not limited thereto.
  • the substrate may be a polymer, glass or silicon substrate, but is not limited thereto.
  • the pattern of the aluminum metal may include a plurality of polygonal, circular or elliptical patterns connected to each other, but is not limited thereto.
  • the pattern can be symmetrical or asymmetrical.
  • the pattern of the aluminum metal may be a plurality of polygonal, circular or elliptical patterns connected to each other periodically arranged, but is not limited thereto.
  • the pattern of the aluminum metal may have a pattern period of about 20 ⁇ m to about 200 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the pattern of the aluminum metal may have a pattern line width of about 0.1 ⁇ m to about 50 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the pattern of the aluminum metal may have a pattern thickness of about 0.01 ⁇ m to about 5 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • each aluminum oxide layer formed between the patterns of the aluminum metal may be adjusted according to the pattern period and thickness of the aluminum metal, but is not limited thereto.
  • the transparent conductive film according to the present application may further include an aluminum oxide layer formed between the aluminum metal pattern and the aluminum pattern and a polymer adhesive layer formed between the transparent substrate, but is not limited thereto. no.
  • the transparent conductive film according to the present application may further include a conductive polymer layer formed on the surface of the aluminum oxide layer formed between the pattern of the aluminum metal and the aluminum pattern, but is not limited thereto.
  • Another aspect of the present application provides a transparent electrode including the transparent conductive film according to the present application.
  • Another aspect of the present application provides a display device including the transparent electrode according to the present application.
  • the display device may be, for example, an organic light emitting display device, an electronic paper display device, a liquid crystal display device, a plasma display panel, or a touch panel, but is not limited thereto.
  • an anode Hole transport layer; Light emitting layer; An organic light emitting device comprising an electron transporting layer and a cathode, wherein the anode includes the transparent electrode according to the present application.
  • Another aspect of the present application provides a solar cell including the transparent electrode according to the present application.
  • Another aspect of the present application provides a dye-sensitized solar cell including a photoelectrode, an electrolyte layer, and an opposing electrode formed on the transparent electrode according to the present application and including a semiconductor layer adsorbed with a dye.
  • the method of manufacturing a transparent conductive film according to the present application comprises forming an aluminum metal layer on a transparent substrate; Forming a photoresist pattern on the aluminum metal layer; Oxidizing the aluminum metal layer exposed between the photoresist patterns using the photoresist pattern as a mask to form an aluminum oxide layer; Removing the photoresist pattern to form a pattern of the aluminum metal: may include.
  • oxidizing the aluminum metal layer may include, but is not limited to, wet oxidation or anodization.
  • the method of manufacturing a transparent conductive film according to the present application may further include transferring a pattern of aluminum metal formed by removing the photoresist pattern onto another transparent substrate. It is not limited to this.
  • the method of manufacturing the transparent conductive film according to the present application may further include forming a polymer adhesive layer on the surface of the other transparent substrate before the transfer, but is not limited thereto.
  • the manufacturing method of the transparent conductive film according to the present application may be to further include grinding the surface of the transparent conductive film, but is not limited thereto.
  • the substrate may be a flexible transparent substrate, but is not limited thereto.
  • the substrate may be a polymer, glass or silicon substrate, but is not limited thereto.
  • the pattern of the aluminum metal may include a plurality of polygonal, circular or elliptical patterns connected to each other, but is not limited thereto.
  • the polygon may include, but is not limited to, a triangle, a square, a pentagon, a hexagon, an octagon, and the like.
  • the pattern can be symmetrical or asymmetrical.
  • the pattern of the aluminum metal may have a pattern period of about 20 ⁇ m to about 200 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the pattern of the aluminum metal may have a pattern line width of about 0.1 ⁇ m to about 50 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the pattern of the aluminum metal may have a pattern thickness of about 0.01 ⁇ m to about 5 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the present invention provides a transparent conductive film, comprising a pattern of aluminum metal formed on a transparent substrate and an aluminum oxide layer formed between the aluminum patterns, wherein the transparent conductive film is formed by using an aluminum metal layer as a photoresist pattern as a mask.
  • the aluminum metal layer exposed between the resist patterns is oxidized to form an aluminum oxide layer to form a pattern of aluminum metal, thereby eliminating steps and simplifying the process, thereby reducing manufacturing costs and replacing expensive ITO films.
  • the transparent conductive film according to the present application may have flexibility, the pattern of the aluminum metal included in the transparent conductive film may have a periodicity, the transmittance of the entire area of the device on which the transparent electrode using the transparent conductive film is formed Can be made uniform.
  • the present application since the line width of the pattern of the aluminum metal included in the transparent conductive film is uniform, the present application has the effect of making the resistance value uniform, and by adjusting the line width and thickness of the pattern of the aluminum metal, the transmittance is increased and the resistance is increased. Lowering the value has the effect of improving the characteristics of the transparent electrode.
  • FIGS. 1A to 1D are flowcharts illustrating a method of manufacturing a transparent conductive film according to one embodiment of the present application.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a transparent conductive film according to another embodiment of the present application.
  • FIG. 3 is a SEM photograph showing that a photoresist pattern is formed on an aluminum metal layer formed on a transparent substrate in the preparation of a transparent conductive film according to Example 1 of the present application.
  • FIG. 4 is a SEM photograph showing a pattern of an aluminum oxide layer formed by wet oxidation of an aluminum metal layer using a photoresist pattern as a mask and then removing the photoresist in the preparation of the transparent conductive film according to Example 1 of the present application.
  • FIG. 5A is an SEM photograph of an organic light emitting diode formed by coating PEDOT on a transparent conductive film according to Example 1 of the present application.
  • 5B is a surface photograph showing an electroluminescence of an organic light emitting diode formed by coating PEDOT on a transparent conductive film according to Example 1 of the present application.
  • Example 6 is an AFM photograph (a) of the surface of the transparent conductive film prepared by Example 1 of the present application used in Example 3 of the present application; In Example 3 of the present application, the AFM photograph (b) and photographic image (c) of the surface of the transparent conductive film formed after transferring the transparent conductive film to a separate PET substrate are shown.
  • a layer or member when a layer or member is located "on" with another layer or member, it is not only when a layer or member is in contact with another layer or member, but also between two layers or another member between the two members. Or when another member is present.
  • aluminum oxide means a material obtained by oxidizing an aluminum metal by various oxidation methods, wherein the term “aluminum oxide” refers to various forms of aluminum oxide, AlOOH, derivatives thereof, or combinations thereof. It can be interpreted as being able to include.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a transparent electrode and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present disclosure.
  • an aluminum layer 200 is first formed on the transparent substrate 100 (FIG. 1A).
  • the transparent substrate 100 may be a flexible substrate.
  • PES polyethersulphone
  • PAR polyacrylate
  • PEI polyetherimide
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • PPS Polyphenylene sulfide
  • PI polyimide
  • PC polycarbonate
  • TAC cellulose triacetate
  • CAP cellulose acetate propionate
  • arylite and combinations thereof, but is not limited thereto.
  • the aluminum layer may be formed by electron beam deposition, sputtering, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), or atomic layer deposition (ALD). It may be, but is not limited thereto.
  • a photoresist 300 pattern is formed on the formed aluminum layer 200 (FIG. 1B).
  • the photoresist 300 pattern may be formed in various shapes such as polygons, circles, ellipses, etc., for example, various shapes such as triangles, squares, pentagons, hexagons, and octagons, but are not limited thereto.
  • the oxidation method used to form the aluminum oxide layer 400 may be selected from the group consisting of dry oxidation, wet oxidation, radical oxidation, anodization, and a combination thereof. However, it is not limited thereto.
  • the aluminum oxide layer 400 is formed by a multi-stage oxidation method in which wet oxidation, dry oxidation, and radical oxidation methods are mixed, the film thickness can be accurately controlled and the uniformity can be increased to improve the yield. There is this.
  • the aluminum oxide layer 400 refers to a material obtained by oxidizing the exposed portion of the aluminum oxide layer by the various oxidation methods described above.
  • the aluminum oxide layer 400 may be formed of various types of aluminum oxide. , AlOOH, derivatives thereof, or combinations thereof, but is not limited thereto.
  • aluminum oxide containing AlOOH may be formed by hydration in the wet oxidation process, but is not limited thereto.
  • the period of the pattern of the formed aluminum layer 200 may be about 20 ⁇ m to about 200 ⁇ m, the line width of the pattern may be about 0.1 ⁇ m to about 50 ⁇ m, and the thickness of the pattern may be about 0.01 ⁇ m to about 5 ⁇ m. It doesn't happen. It was described correctly.
  • the period of the pattern of the formed aluminum layer 200 is from 20 ⁇ m to about 200 ⁇ m, or from about 20 ⁇ m to about 150 ⁇ m, or from about 20 ⁇ m to about 100 ⁇ m;
  • the line width of the pattern is about 0.1 ⁇ m to about 50 ⁇ m, or about 0.1 ⁇ m to about 40 ⁇ m, or about 0.1 ⁇ m to about 30 ⁇ m, or about 0.1 ⁇ m to about 20 ⁇ m, or about 0.1 ⁇ m to about 10 ⁇ m, or About 1 ⁇ m to about 50 ⁇ m, or about 1 ⁇ m to about 40 ⁇ m, or about 1 ⁇ m to about 30 ⁇ m, or about 1 ⁇ m to about 20 ⁇ m, or about 1 ⁇ m to about 10 ⁇ m;
  • the thickness of the pattern is about 0.01 ⁇ m to about 5 ⁇ m, or about 0.01 ⁇ m to about 4 ⁇ m, or about 0.01 ⁇ m to about 3 ⁇ m, or about 0.01 ⁇ m to about 2
  • the method may further include polishing the surface of the transparent conductive film having the aluminum oxide layer 400 pattern and the aluminum layer 200 pattern alternately formed by removing the photoresist 300.
  • polishing it is not limited thereto.
  • the polishing method is not particularly limited and may be appropriately selected by those skilled in the art among polishing methods known in the art.
  • the polishing of the transparent conductive film may proceed in the same manner as generally used in semiconductor processing.
  • a slurry of alumina powder having a particle size of about 50 nm or less is used as an abrasive. Polishing may be performed using a pad, but is not limited thereto.
  • the thickness of the aluminum oxide layer 400 formed between the patterns of the aluminum metal may be adjusted according to the thickness of the aluminum layer 200, but is not limited thereto.
  • the width of the aluminum oxide layer 400 may be adjusted according to the pattern interval of the aluminum layer 200, but is not limited thereto.
  • the conductive polymer layer is further formed on the surface of the transparent conductive film (FIG. 1D) in which the pattern of the aluminum oxide layer 400 and the pattern of the aluminum layer 200, which are formed according to the exemplary embodiment of the present application, are alternately formed. It may be, but is not limited thereto.
  • the conductive polymer may be polyaniline, polythiophene, polyethylenedioxythiopene (PEDOT), polyimide, polystyrenesulfonate (PSS), polypyrrole, Polyacetylene, Poly (p-phenylene) [Poly (p-phenylene)], Poly (p-phenylene sulfide) [Poly (p-phenylene sulfide)], Poly (p-phenylene vinylene) [ Poly (p-phenylene vinylene)], polythiophene poly (thienylene vinylene) [(Polythiophene Poly (thienylene vinylene)] and may be selected from the group consisting of, but is not limited thereto.
  • PEDOT polyethylenedioxythiopene
  • PSS polystyrenesulfonate
  • Polyacetylene Poly (p-phenylene) [Poly (p-phenylene)]
  • Poly (p-phenylene sulfide) Poly (p-phen
  • the transparent conductive film according to the present application when the transparent conductive film according to the present application is applied as a transparent electrode in an organic light emitting device or a solar cell, as described above, the pattern of the aluminum oxide layer 400 and the pattern of the aluminum layer 200 are alternately formed.
  • the conductive polymer By coating the conductive polymer over the entire surface of the bright conductive film (FIG. 1D), the entire surface of the transparent electrode may have uniform conductivity.
  • FIG. 2 shows a transparent conductive film and a method of manufacturing the same according to another embodiment of the present application.
  • a transparent conductive film (Fig. 1d) in which the pattern of the aluminum oxide layer 400 and the pattern of the aluminum layer 200 are alternately formed
  • the transparent conductive film may be transferred onto another transparent substrate 500 by peeling from the first transparent substrate 100.
  • the other transparent substrate used in this transfer process may include a polymer adhesive layer 600 formed on a surface thereof.
  • the polymer adhesive layer 600 may include a curable polymer in the art, for example, but may include a thermosetting polymer or an ultraviolet curable polymer known in the art, but is not limited thereto.
  • the polymer adhesive layer 600 may be epoxy resin, acrylic resin, natural polymer resin, polybenizimidazole (PBI), bisaleimide (BMI), polyimide, polyacrylate, polyurethane, polyethylene terephthalate, polyether sulfone, poly It may include, but is not limited to, those selected from the group consisting of ether ether ketones, polycarbonates, and combinations thereof.
  • the final transparent conductive film prepared according to another embodiment of the present application may further include a polymer adhesive layer 600 between the aluminum oxide layer 400 pattern and the pattern of the aluminum layer 200 and the transparent substrate.
  • the roughness of the surface of the aluminum oxide layer 400 which is formed in the process of oxidizing the aluminum layer 200 exposed between the photoresist 300 patterns may be slightly increased or the aluminum oxide layer (
  • the primary transparent in which the pattern of the aluminum oxide layer 400 and the pattern of the aluminum layer 200 are alternately formed By transferring the conductive film (FIG. 1D) from the original substrate 100 on which the primary transparent conductive film was formed to another transparent substrate 600, the roughness and / or step as described above are minimized to provide a more flat surface. Branches can obtain a final transparent conductive film.
  • the exposed aluminum part when oxidizing the aluminum layer 200 exposed between the photoresist 300 patterns by wet oxidation, the exposed aluminum part is hydrated by boiling water (water of 80 degrees Celsius or more).
  • the exposed aluminum metal part is transformed into aluminum oxide including transparent aluminum oxy-hydrooxide (AlOOH), in which hydrogen gas is generated, which causes the surface of the oxidized aluminum layer to be roughened.
  • AlOOH transparent aluminum oxy-hydrooxide
  • the surface roughness is increased, and the thickness is increased due to the volume expansion of aluminum in the non-oxidized portion, so that a fine step between the oxidized aluminum portion and the aluminum lattice portion may occur. Therefore, in order to minimize such surface roughness and / or step, by transferring the first formed transparent conductive film (FIG.
  • Branches can obtain a final transparent conductive film.
  • the surface of the primary transparent conductive film that is in contact with the first substrate forms the surface of the final transparent conductive film.
  • the surface of the first transparent conductive film is not directly exposed to moisture in the wet oxidation process, the surface is not roughened during the wet oxidation process.
  • the surface of the final transparent conductive film is first transparent. By being able to have more minimized roughness and / or compared to the surface of the conductive film, it is possible to obtain a final transparent conductive film having a more flattened surface.
  • aluminum oxide of the first transparent conductive film depends on the surface roughness of the substrate (first substrate) to be deposited first, and the aluminum oxide formed in the process of oxidizing the deposited aluminum layer by wet oxidation.
  • the surface of the layer can be roughened so that the average roughness of the surface of the aluminum oxide layer is about 10 nm, while the roughness at the interface between the top substrate and the deposited aluminum layer remains almost intact even after such wet oxidation. It can be measured to about 3 nm or less.
  • the first transparent conductive film (FIG. 1D) in which the pattern of the aluminum oxide layer 400 and the pattern of the aluminum layer 200 are alternately formed is replaced with another transparent substrate 600.
  • the surface of the final transparent conductive film obtained by transferring may have a more flattened surface.
  • the transmittance of the entire area of the device on which the transparent electrode is formed can be made uniform.
  • the transparent conductive film and the transparent electrode using the same exhibit excellent electrical properties, that is, high conductivity, low contact resistance, and the like, and thus, it is possible to manufacture a transparent electrode that can be bent because it is very thin and flexible.
  • various display devices for example, a liquid crystal display device, an electronic paper display device, an organic light emitting display device, a device using a touch panel, the battery field,
  • a liquid crystal display device for example, a liquid crystal display device, an electronic paper display device, an organic light emitting display device, a device using a touch panel, the battery field.
  • the display element can be bent freely and convenience is increased.
  • the transparent electrode according to the present application when used, the transparent electrode according to the present application is used, the light is moved. It is possible to have a variety of bending structure in accordance with the direction it is possible to use the light efficiently it is possible to improve the light efficiency.
  • the thickness is preferably adjusted in consideration of transparency. For example, it is possible to form a transparent electrode with a thickness of about 0.01 ⁇ m to about 5 ⁇ m or about 0.1 ⁇ m to about 5 ⁇ m, and when the thickness of the transparent electrode is more than 5 ⁇ m, the transparency decreases and the light efficiency becomes poor. If the thickness is less than about 0.01 ⁇ m or less than about 0.1 ⁇ m, the sheet resistance may be too low or the transparent electrode film may become uneven, which is not preferable.
  • An example of a solar cell employing a transparent electrode using a transparent conductive film according to the present application is a dye-sensitized solar cell, the dye-sensitized solar cell is formed on the transparent electrode, the photoelectrode, including a semiconductor layer adsorbed dye, electrolyte
  • the flexible transparent electrode according to the present application is used as the conductive transparent substrate.
  • the dye-sensitized solar cell bendable structure for example, a cylindrical structure
  • the transparent electrode, the counter electrode and the like are all soft together.
  • the nanoparticle oxide used in the solar cell may be an n-type semiconductor in which conduction band electrons become carriers to provide an anode current under optical excitation as semiconductor fine particles.
  • semiconductor fine particles there may be mentioned such as TiO 2, SnO 2, ZnO 2 , WO 3, Nb 2 O 5, Al 2 O 3, MgO, TiSrO 3.
  • the said metal oxide is not limited to these, These can be used individually or in mixture of 2 or more types.
  • Such semiconductor fine particles preferably have a large surface area in order for the dye adsorbed on the surface to absorb more light, and for this purpose, the particle size of the semiconductor fine particles is preferably about 20 nm or less.
  • the dye may be used without any limitation as long as it is generally used in the solar cell or photovoltaic field.
  • the thickness of the light absorption layer including the nanoparticle oxide and the dye may be 15 microns or less, or 1 to 15 ⁇ m. Because the light absorption layer has a high series resistance due to its structural reasons, and the increase in series resistance leads to a decrease in conversion efficiency.
  • the film thickness is 15 ⁇ m or less, so that the series resistance is kept low while maintaining its function. Can be prevented from deteriorating.
  • the electrolyte layer used in the dye-sensitized solar cell examples include a liquid electrolyte, an ionic liquid electrolyte, an ionic gel electrolyte, a polymer electrolyte, and a composite therebetween.
  • it is made of an electrolyte solution, and includes the light absorption layer, or is formed so that the electrolyte solution is infiltrated into the light absorption layer.
  • an acetonitrile solution of iodine may be used, but the present invention is not limited thereto, and any electrolyte can be used without limitation as long as it has a hole conduction function.
  • the dye-sensitized solar cell as described above has a superior light efficiency and processability by employing a flexible transparent electrode according to an embodiment of the present application excellent in conductivity.
  • Examples of the display device using the transparent electrode according to the present application include an electronic paper display device, an organic light emitting display device, and a liquid crystal display device.
  • the organic light emitting diode is an active light emitting display device using a phenomenon in which light is generated while electrons and holes are combined in an organic film when a current flows through a fluorescent or phosphorescent organic compound thin film.
  • a general organic light emitting diode has an anode formed on the substrate, and a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer and a cathode are sequentially formed on the anode.
  • an electron injection layer and a hole injection layer may be further provided, and a hole blocking layer and a buffer layer may be further provided as necessary.
  • the anode may be a transparent and excellent conductive material in its properties, it may be useful to use the flexible transparent electrode according to the present application.
  • the material of the hole transport layer a material commonly used may be used.
  • polytriphenylamine may be used, but is not limited thereto.
  • a material of the electron transport layer a material commonly used may be used, and for example, polyoxadiazole may be used, but is not limited thereto.
  • a fluorescent or phosphorescent light emitting material generally used can be used without limitation, but is selected from the group consisting of at least one polymer host, a mixture of polymer and low molecule, a low molecular host, and a non-light emitting polymer matrix. It may further include one or more.
  • the polymer host, the low molecular host, and the non-luminescent polymer matrix may be used as long as they are commonly used in forming the emission layer for the organic EL device.
  • polymer host examples include poly (vinylcarbazole), polyfluorene, and poly (p-phenylene vinylene), polythiophene, and the like
  • low molecular weight hosts include CBP (4,4'-N, N'-dicarbazole-biphenyl), 4,4'-bis [9- (3,6-biphenylcarbazolyl)]-1-1,1'-biphenyl ⁇ 4,4'-bis [9- (3,6-biphenylcarbazolyl)]-1-1,1'- Biphenyl ⁇ , 9,10-bis (2 ', 7'-t-butyl) -9', 9 ''-spirobifluorenyl anthracene, tetrafluorene, etc.
  • the light emitting layer described above may be formed by a vacuum deposition method, a sputtering method, a printing method, a coating method, an inkjet method, or the like.
  • Fabrication of the organic electroluminescent device according to the present application does not require a special device or method, it can be produced according to the manufacturing method of the organic electroluminescent device using a conventional light emitting material.
  • FIG. 3 shows a SEM photograph showing that the photoresist pattern is formed on the aluminum metal layer formed on the transparent substrate in the manufacture of the transparent conductive film according to an embodiment of the present application.
  • the transparent substrate was immersed in boiling water of 80 ° C. or higher for 6 minutes or more to oxidize the exposed aluminum layer.
  • the surface roughness increased to about 40 nm after aluminum was wet oxidized.
  • volume expansion occurs, resulting in a height step between the aluminum and the oxidized aluminum interface, which is less than 0.05 ⁇ m.
  • the photoresist pattern was removed to prepare a transparent conductive film on which a plurality of aluminum metal patterns and a plurality of aluminum oxide metal patterns were formed.
  • the aluminum oxide formed during the wet oxidation process may contain AlOOH.
  • FIG. 4 is a SEM photograph showing a pattern of an aluminum oxide layer formed by removing a photoresist after wet oxidation of an aluminum metal layer using the photoresist pattern as a mask.
  • the line width and thickness of the aluminum metal pattern were 20 ⁇ m and 200 nm, respectively, and the width and thickness of the pattern of the aluminum oxide layer were 300 ⁇ m and 700 nm, respectively.
  • the transparent conductive film was used as a transparent electrode in the following examples.
  • the transparent electrode was cleaned by using the transparent conductive film obtained in Example 1 as the transparent electrode.
  • the PEDOT which is a conductive polymer, was coated to a thickness of about 50 nm on the cleaned transparent electrode, and then baked at 120 ° C. for about 5 minutes to form a hole injection layer.
  • spin coating the green 223 polymer on the hole injection layer baking at 100 ° C. for 1 hour, and then completely removing the solvent in a vacuum oven to emit a light emitting layer having a thickness of 80 nm.
  • a light emitting layer having a thickness of 80 nm.
  • LiF was vacuum-deposited at a rate of 0.1 ⁇ s / sec while maintaining a vacuum degree of 4 ⁇ 10 ⁇ 6 torr or lower using a vacuum evaporator on the polymer light emitting layer to form an electron injection layer having a thickness of 1 nm.
  • aluminum was deposited at a rate of 10 mA / sec to deposit and encapsulate a cathode having a thickness of 200 nm, thereby completing an organic EL device.
  • 5A is a SEM photograph showing an organic light emitting device formed by coating PEDOT on the transparent electrode
  • FIG. 5B is a surface photograph showing electroluminescence of an organic light emitting device formed by coating PEDOT on the transparent electrode. 5A and 5B, it can be seen that the aluminum metal part of the pattern of the aluminum metal does not emit light, but electroluminescence occurs as a whole.
  • the formed aluminum metal pattern period is 200 ⁇ m, and the pattern line width is 20 ⁇ m.
  • the transparent conductive film formed on the PET transparent substrate (first transparent substrate) prepared in Example 1 was transferred onto another separate PET substrate to further flatten using a process as shown in FIG. 2.
  • a transparent conductive film having a surface was prepared.
  • the separate PET substrate was formed on the surface of the polymer adhesive layer containing an ultraviolet curable polymer (polyacrylic resin), and then the transparent conductive film formed on the first PET transparent substrate prepared in Example 1, the separate It was contacted with the polymer adhesive layer formed on the PET substrate, peeled off from the first transparent substrate, and transferred to prepare a final transparent conductive film having a more flattened surface.
  • an ultraviolet curable polymer polyacrylic resin
  • FIG. 6A shows the surface of a transparent conductive film formed on a PET transparent substrate (first transparent substrate) prepared in Example 1 (specifically, a boundary between an aluminum pattern and an aluminum oxide layer formed therebetween in the transparent conductive film) Is an AFM photograph of the surface of the portion
  • FIG. 6B shows a boundary portion between the surface of the final transparent conductive film prepared according to the present embodiment (specifically, the aluminum pattern and the aluminum oxide layer formed therebetween in the final conductive film) Surface of the AFM).
  • the final transparent conductive film prepared according to the present embodiment has more surface roughness and step height. It can be seen that it has been reduced to have a flatter surface.
  • the surface of the final transparent conductive film is not a surface in contact with water in the wet oxidation process of aluminum described in Example 1, but a surface in contact with the first transparent substrate, so that its surface is rough in the wet oxidation process. Uneven flat surface. Therefore, according to the present embodiment, a final transparent conductive film having a more flattened surface could be manufactured.

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Abstract

본원은 투명 기판 상에 형성된 알루미늄 금속의 패턴 및 상기 알루미늄 패턴 사이에 형성된 알루미늄 산화물 층을 포함하는 투명 전도성막 및 그의 제조방법, 이를 이용한 투명전극 및 다양한 용도에 관한 것으로서, 상기 본원에 따른 투명 전도성막은 기존의 투명전극 소재인 ITO의 단점을 해결하여 유연성과 우수한 전기적 특성 및 투명성을 가짐으로써 다양한 소자에 응용할 수 있다.

Description

투명 전도성막, 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 투명전극 및 소자
본원은, 투명 전도성막 및 그의 제조방법, 이를 이용한 투명전극 및 소자에 관한 것으로서, 구체적으로, 투명 기판 상에 형성된 알루미늄 금속의 패턴 및 상기 알루미늄 패턴 사이에 형성된 알루미늄 산화물 층을 포함하는 투명 전도성막 및 그의 제조방법, 이를 이용한 투명전극 및 다양한 소자에 관한 것이다.
일반적으로, 투명 전도성막은 이미지센서, 태양전지, 액정 TV, 발광 디스플레이 등 광의 통과와 전도성 등 두 가지 목적을 동시에 필요로 하는 소자에 폭 넓게 사용되고 있는 재료이다. 현재 널리 사용되고 있는 재료는 인듐 주석 산화막(Indium Tin Oxide; ITO)으로서, 유리 기판 상부에서 박막을 형성하기 쉽고, 광 투과 특성 및 우수한 도전성을 갖고 있다. ITO 박막의 형성 장비로는 진공증착 장비를 사용하게 되는데, 그 중에서도 특성이 가장 우수한 스퍼터링 장비가 많이 사용되고 있다. 상기 ITO 박막 형성을 위한 스퍼터링 진공 증착 장비의 최적 증착 조건과 우수한 특성을 갖는 ITO 박막을 개발하는 것은 현재, 여러 소자에 적용되고 있다. 하지만, 인듐 주석 산화물의 재료값이 점점 오르고 있고, 또한 ITO 박막의 표면이 거친 문제가 있고 유연성(flexibility)이 부족한 문제가 있다. 또한, 유기 소자의 경우에는 인듐 주석 산화물 박막에서 유기 반도체까지 산소 이동과 인듐에 의하여 소자의 효율이 쉽게 떨어지게 된다.
투명 전도성막 또는 플렉서블 투명 전도성막, 또는 이를 이용한 투명전극은 종류로 볼 때 몇 가지로 구분이 가능하다. 첫 번째는 금속 메쉬를 사용하는 것이며, 둘째는 매우 얇아서 투명도가 있는 정도의 금속박막을 이용하는 것이다. 세 번째 방법은 PEDOT과 같은 투명전도성 고분자를 직접 코팅하여 사용하거나 혹은 상기 투명전도성 고분자 필름 내부에 CNT(carbon nano tube)나 혹은 금속 나노와이어(nanowire) 등을 혼합(mixing)하여 전도성을 향상시키는 방법이다. 이러한 방법 중에서 가장 공정이 간단하며 투명도와 전기전도도를 쉽게 확보하는 방법은 금속 메쉬를 사용하는 것으로 판단된다. 현재까지 연구되고 있는 기술은 주로 금속 메쉬를 수 마이크론 폭에서 수십 마이크론 폭으로 하고 전체 금속 메쉬의 면적이 전체 면적의 10% 이하가 되도록 하여 투명도를 80% 이상으로 하는 것이다. 주로 사용하는 금속은 은(silver), 구리, 니켈 등의 금속이었다.
미래사회는 디지털 네트워크를 통해 대규모의 다양한 정보를 시간과 환경에 관계없이 언제 어디서든지 서버나 네트워크에 접속하여 이용하는 유비쿼터스 시대가 될 것이며, 이러한 사회를 구현하기 위한 초경량, 저전력, 저가격, 휴대성, 고기능성을 특징으로 하는 차세대 플렉서블 소자 기술은 미래의 유비쿼터스 사회를 구현하는데 필수적인 핵심 기술이기 때문에 이에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다.
그러나, 현재까지는 플렉서블 소자에 상용화할 만큼의 기계적으로 유연하면서 금속 수준의 전도도 (표면저항 100 Ω/□ 이하, 면저항 10 Ω/□ 이하), 우수한 광투과율(투과율 85% 이상), 고밀착성, 고내열성, 표면 평활성 및 가공성 등의 특성을 가지고 있는 플렉서블 투명 전도성 박막 소재는 개발되어 있지 않은 상태이다. 기존 디스플레이의 투명전극인, ITO는 진공증착 공정에 의한 높은 제조단가, 고온공정, 낮은 플렉서블 특성, 여러 번의 벤딩(bending)에 따른 크랙 발생 및 이에 따른 저항 증가, 플라스틱 기판과의 열팽창계수 차이 등의 문제 등으로 플렉서블 디스플레이 투명전극으로서는 적합하지 않다. 또한, 인듐의 고갈로 인하여 향후 디스플레이 전극용 ITO 박막 생산이 불가능한 시점이 도래할 것으로 예상되는바, 이를 대체할 고투명, 저저항의 투명전극 재료 및 박막기술을 확립하는 것이 반드시 요구되며, 주요 선진국가에서는 이미 전도성 고분자, 금, 은 등의 나노입자 및 탄소나노튜브를 이용한 플렉서블 디스플레이용 투명전극 개발에 박차를 가하고 있는 실정이다. 따라서, 기존의 투명전극 소재인 ITO의 단점을 극복하여 ITO를 대치할 수 있는 금속성 플렉서블 투명 전도성 소재에 대한 연구는 매우 중요하다.
본원은, 대부분의 전자 제품에서 투명전극으로 사용되는 ITO 박막이 고가이고, 소자 전 면적의 투과율 및 저항치가 균일하지 않은 문제를 해결하기 위하여, 신규의 투명 전도성막 및 그의 제조방법 및 다양한 용도를 제공하고자 한다. 이에, 본원에 의하여, 종래의 진공증착 공정에 의한 높은 제조 단가 및 복잡한 제조 공정을 단순화할 수 있고, 초경량, 휴대성, 고기능성을 요구하는 소자에 사용될 수 있는 신규 투명 전도성막 및 그의 제조방법, 이를 이용한 투명전극 및 다양한 용도가 제공될 수 있다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본원의 일 측면은, 투명 기판 상에 형성된 알루미늄 금속의 패턴 및 상기 알루미늄 패턴 사이에 형성된 알루미늄 산화물 층을 포함하는, 투명 전도성막을 제공한다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 기판이 플렉서블 투명 기판일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 투명 전도성막은 유연성을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 기판이 상기 기판이 고분자, 유리 또는 실리콘 기판일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다
예시적 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 금속의 패턴은 서로 연결된 복수의 다각형, 원형 또는 타원형 패턴을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 패턴은 대칭 또는 비대칭일 수 있다.
또한, 상기 알루미늄 금속의 패턴은 서로 연결된 복수의 다각형, 원형 또는 타원형 패턴이 주기적으로 배열되어 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다
예시적 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 금속의 패턴은 약 20 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 패턴 주기를 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 금속의 패턴은 약 0.1 ㎛ 내지 약 50 ㎛의 패턴 선폭을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 금속의 패턴은 약 0.01 ㎛ 내지 약 5 ㎛의 패턴 두께를 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 알루미늄 금속의 패턴 사이에 형성된 각 알루미늄 산화물 층의 폭과 두께는 상기 알루미늄 금속의 패턴 주기 및 두께에 따라 각각 조절되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 본원에 따른 투명 전도성막은, 상기 알루미늄 금속의 패턴 및 상기 알루미늄 패턴 사이에 형성된 알루미늄 산화물 층과 상기 투명 기판 사이에 형성된 고분자 접착층을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 본원에 따른 투명 전도성막은, 상기 알루미늄 금속의 패턴 및 상기 알루미늄 패턴 사이에 형성된 알루미늄 산화물 층의 표면에 형성된 전도성 고분자 층을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 다른 측면은, 상기 본원에 따른 투명 전도성막을 포함하는 투명전극을 제공한다.
본원의 또 다른 측면은, 상기 본원에 따른 투명전극을 포함하는 표시소자를 제공한다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 표시소자는, 예를 들어, 유기발광 표시소자, 전자종이 표시소자, 액정 표시소자, 플라즈마 디스플레이 패널, 터치패널일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 또 다른 측면은, 애노드; 정공 수송층; 발광층; 전자 수송층 및 캐소드를 포함하는 유기발광소자로서, 상기 애노드가 상기 본원에 따른 투명전극을 포함하는 것인, 유기발광소자를 제공한다.
본원의 또 다른 측면은, 상기 본원에 따른 투명전극을 포함하는 태양전지를 제공한다.
본원의 또 다른 측면은, 상기 본원에 따른 투명전극 상에 형성되며 염료가 흡착된 반도체층을 포함하는 광전극, 전해질층 및 대향전극을 포함하는 염료감응 태양전지를 제공한다.
본원의 또 다른 측면에 있어서, 상기 본원에 따른 투명 전도성막의 제조 방법을 제공할 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 본원에 따른 투명 전도성막의 제조 방법은 투명기판 상에 알루미늄 금속 층을 형성하고; 상기 알루미늄 금속 층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하고; 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 포토레지스트 패턴 사이로 노출된 상기 알루미늄 금속 층을 산화시켜 알루미늄 산화물 층을 형성하고; 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 알루미늄 금속의 패턴을 형성하는 것:을 포함할 수 있다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 금속 층을 산화시키는 것은 습식산화 또는 양극산화를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 본원에 따른 투명 전도성막의 제조 방법은, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 형성된 알루미늄 금속의 패턴을 다른 투명 기판 상으로 전사(transfer)하는 것을 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 본원에 따른 투명 전도성막의 제조 방법은, 상기 전사 전에, 상기 다른 투명 기판의 표면에 고분자 접착층을 형성하는 것을 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 본원에 따른 투명 전도성막의 제조 방법은, 상기 투명 전도성막의 표면을 연마하는 것을 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다
예시적 구현예에 있어서, 상기 기판이 플렉서블 투명 기판일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 기판이 고분자, 유리 또는 실리콘 기판일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 금속의 패턴은 서로 연결된 복수의 다각형, 원형 또는 타원형 패턴을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 다각형은 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 패턴은 대칭 또는 비대칭일 수 있다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 금속의 패턴은 약 20 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 패턴 주기를 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 금속의 패턴은 약 0.1 ㎛ 내지 약 50 ㎛의 패턴 선폭을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 금속의 패턴은 약 0.01 ㎛ 내지 약 5 ㎛의 패턴 두께를 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원에 의하여, 투명 기판 상에 형성된 알루미늄 금속의 패턴 및 상기 알루미늄 패턴 사이에 형성된 알루미늄 산화물 층을 포함하는, 투명 전도성막이 제공되며, 상기 투명 전도성막은 알루미늄 금속 층을 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 포토레지스트 패턴 사이에 노출된 상기 알루미늄 금속 층을 산화시켜 알루미늄 산화물 층을 형성하여 알루미늄 금속의 패턴을 형성함으로써 단차(step)를 없애고 공정을 간단히 하여 제조 비용을 줄일 수 있으며, 고가의 ITO 막을 대체할 수 있다. 또한, 본원에 따른 상기 투명 전도성막은 유연성을 가지는 것일 수 있으며, 상기 투명 전도성막에 포함된 상기 알루미늄 금속의 패턴이 주기성을 가질 수 있어, 상기 투명 전도성막을 이용한 투명 전극이 형성된 소자의 전 면적의 투과율을 균일화시킬 수 있다. 더불어, 본원은 상기 투명 전도성막에 포함된 상기 알루미늄 금속의 패턴의 선폭이 균일하므로 저항값을 균일하게 할 수 있는 효과가 있으며, 상기 알루미늄 금속의 패턴의 선폭 및 두께 등을 조절하여 투과율을 높이고 저항값을 낮추어 투명전극의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1a 내지 1d는 본원의 일 구현예에 따른 투명 전도성막의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는, 본원의 다른 구현예에 따른 투명 전도성막의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본원의 실시예 1에 따른 투명 전도성막의 제조에 있어서 투명 기판 상에 형성된 알루미늄 금속 층 상에 포토레지스트 패턴을 형성한 것을 보여주는 SEM 사진이다.
도 4는 본원의 실시예 1에 따른 투명 전도성막의 제조에 있어서 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 알루미늄 금속 층을 습식 산화한 후 상기 포토레지스트를 제거하여 형성된 알루미늄 산화물 층의 패턴을 보여주는 SEM 사진이다.
도 5a는, 본원의 실시예 2에 있어서, 본원 실시예 1에 따른 투명 전도성막 상에 PEDOT을 코팅하여 형성된 유기발광소자를 보여주는 SEM 사진이다.
도 5b는, 본원의 실시예 2에 있어서, 본원 실시예 1에 따른 투명 전도성막 상에 PEDOT을 코팅하여 형성된 유기발광소자의 전기발광을 보여주는 표면 사진이다.
도 6은, 본원의 실시예 3에서 사용된 본원 실시예 1에 의하여 제조된 투명 전도성막의 표면에 대한 AFM 사진 (a); 본원의 실시예 3에서 있어서 상기 투명 전도성막을 별도의 PET 기판에 전사한 후에 형성된 투명 전도성막의 표면에 대한 AFM 사진 (b) 및 사진 이미지 (c)를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 층 또는 부재가 다른 층 또는 부재와 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 층 또는 부재가 다른 층 또는 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 층 또는 두 부재 사이에 또 다른 층 또는 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본원을 설명하는 명세서에서 "투명" 이라는 용어의 의미는 소재의 광 투과율이 100%인 경우뿐만 아니라 광 투과율이 높은 경우를 모두 포함한다. 본원 명세서에 기재된 용어 “알루미늄 산화물”은 알루미늄 금속을 다양한 산화 방법에 의하여 산화시켜 수득된 물질을 의미하며, 상기 용어 “알루미늄 산화물”은 다양한 형태의 산화알루미늄, AlOOH, 이들의 유도체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본원의 일 구현예에 따른 투명전극 및 그의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 투명 전도성막을 제조하기 위하여, 우선, 투명기판(100)에 알루미늄 층(200)을 형성한다(도 1a).
상기 투명기판(100)은 플렉서블 기판일 수 있다. 예를 들어, 폴리에테르술폰(polyethersulphone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate; PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate; PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyeleneterepthalate; PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide; PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(cellulose triacetate; TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate; CAP), 아릴라이트(Arylite) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 알루미늄 층의 형성 방법은 전자선 증착법, 스퍼터링(sputtering), 물리적 기상 증착법(physical vapor deposition; PVD), 화학적 기상 증착법(chemiacl vapor deposition; CVD) 또는 원자층 증착법(atomic layer deposition; ALD)에 의해 증착될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
계속해서, 상기 형성된 알루미늄 층(200) 상에 포토레지스트(300) 패턴을 형성한다(도 1b).
상기 포토레지스트(300) 패턴은 예를 들어, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 형상과 같은 다양한 모양의 다각형, 원형, 타원형 등의 다양한 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 상기 형성된 포토레지스트(300) 패턴을 마스크로 하여 상기 알루미늄 층(200)에 있어서 상기 패턴 사이로 노출된 부분을 산화시키고(도 1c), 상기 포토레지스트(300)를 제거하여 알루미늄 산화물 층(400) 패턴과 알루미늄 층(200)의 패턴이 교대로 형성되어 있는 투명 전도성막을 형성한다(도 1d).
상기 알루미늄 산화물 층(400) 형성 시 사용되는 산화 방법은 건식 산화(dry oxidation), 습식 산화(wet oxidation), 라디컬 산화(radical oxidation), 양극산화, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 습식 산화, 건식 산화, 라디컬 산화 방법을 혼합한 다단계 산화 방법으로 알루미늄 산화물 층(400)을 형성하게 되면 막 두께를 정확하게 제어할 수 있고 균일도를 증가시켜 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 알루미늄 산화물 층(400)은 상기한 다양한 산화 방법에 의하여 상기 알루미늄 산화물 층의 노출된 부분을 산화시켜 수득된 물질을 의미하며, 예를 들어, 상기 알루미늄 산화물 층(400)은 다양한 형태의 산화알루미늄, AlOOH, 이들의 유도체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것을 아니다. 예를 들어, 상기 알루미늄 산화물 층의 노출된 부분을 습식 산화 방법을 이용하여 산화시키는 경우 상기 습식 산화 과정에서 수화에 의하여 AlOOH를 함유하는 알루미늄 산화물이 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 형성된 알루미늄 층(200)의 패턴의 주기는 약 20 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 패턴의 선폭은 약 0.1 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 상기 패턴의 두께는 약 0.01 ㎛ 내지 약 5 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 맞게 기술되었습니다.
예를 들어, 상기 형성된 알루미늄 층(200)의 패턴의 주기는 20 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 또는 약 20 ㎛ 내지 약 150 ㎛, 또는 약 20 ㎛ 내지 약 100 ㎛이고; 상기 패턴의 선폭은 약 0.1 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 또는 약 0.1 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 또는 약 0.1 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 또는 약 0.1 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 또는 약 0.1 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 또는 약 1 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 또는 약 1 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 또는 약 1 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 또는 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 또는 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛이고; 상기 패턴의 두께는 약 0.01 ㎛ 내지 약 5 ㎛, 또는 약 0.01 ㎛ 내지 약 4 ㎛, 또는 약 0.01 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 또는 약 0.01 ㎛ 내지 약 2 ㎛, 또는 약 0.01 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 또는 약 0.1 ㎛ 내지 약 5 ㎛, 또는 약 0.1 ㎛ 내지 약 4 ㎛, 또는 약 0.1 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 또는 약 0.1 ㎛ 내지 약 2 ㎛, 또는 약 0.1 ㎛ 내지 약 1 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
필요한 경우, 상기 포토레지스트(300)를 제거하여 알루미늄 산화물 층(400) 패턴과 알루미늄 층(200)의 패턴이 교대로 형성되어 있는 투명 전도성막의 표면을 연마(polishing)하는 것을 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 연마에 의하여 더욱 평탄화된 표면을 가지는 투명 전도성막을 형성할 수 있다. 상기 연마하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 공지된 연마 방법들 중 당업자가 적의 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 투명 전도성막를 연마할 경우 일반적으로 반도체공정에서 사용하는 것과 같은 방식으로 진행할 수 있으며, 비제한적 예로서, 입자 크기가 약 50 nm 이하인 알루미나 분말의 슬러리(slurry)를 연마제로서 사용하고 패드(pad)를 사용하여 연마를 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 알루미늄 금속의 패턴 사이에 형성된 알루미늄 산화물 층(400)의 두께는 상기 알루미늄 층(200)의 두께에 따라 조절되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 알루미늄 산화물 층(400)의 폭은 상기 알루미늄 층(200)의 패턴 간격에 따라 조절되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
필요한 경우, 상기 본원의 일 구현예에 따라 형성된 알루미늄 산화물 층(400) 패턴과 알루미늄 층(200)의 패턴이 교대로 형성되어 있는 투명 전도성막 (도 1d)의 표면에 전도성 고분자 층을 추가로 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 전도성 고분자는 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리티오펜(Polythiophene), 폴리에틸렌디옥시티오펜(polyethylenedioxythiopene; PEDOT), 폴리이미드(Polyimide), 폴리스티렌설포네이트(polystyrenesulfonate; PSS), 폴리피롤(Polypyrrole), 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리(p-페닐렌)[Poly(p-phenylene)], 폴리(p-페닐렌 설파이드)[Poly(p-phenylene sulfide)], 폴리(p-페닐렌 비닐렌)[Poly(p-phenylene vinylene)], 폴리티오펜 폴리(티에닐렌 비닐렌)[(Polythiophene Poly(thienylene vinylene)] 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본원에 따른 투명 전도성막을 유기발광소자 또는 태양전지에 있어서 투명전극으로 시용하는 경우, 상기한 바와 같이, 알루미늄 산화물 층(400) 패턴과 알루미늄 층(200)의 패턴이 교대로 형성되어 있는 투명 전도성막 (도 1d)의 표면 전체에 전도성 고분자를 코팅함으로써 투명 전극 전체면이 균일한 전도성을 갖도록 할 수 있다.
도 2는 본원의 다른 구현예에 따른 투명 전도성막 및 그의 제조 방법을 나타낸다. 구체적으로, 본원의 다른 구현예에 있어서, 상기 본원의 일 구현예에 따라 알루미늄 산화물 층(400) 패턴과 알루미늄 층(200)의 패턴이 교대로 형성되어 있는 투명 전도성막 (도 1d)을 형성한 후 최초 사용된 상기 투명 기판(100)으로부터 박리하여 상기 투명 전도성막을 다른 투명 기판(500) 상으로 전사할 수 있다. 이러한 전사 과정에 있어서 사용되는 상기 다른 투명 기판은 그의 표면에 미리 형성된 고분자 접착층(600)을 포함할 수 있다.
상기 고분자 접착층(600)은 당업계에 경화성 고분자를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 당업계에 공지된 열경화 고분자 또는 자외선 경화성 고분자를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 고분자 접착층(600)은 에폭시 수지, 아크릴 수지, 천연 고분자 수지, PBI(Polybenizimidazole), BMI(Bismaleimide), 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르설폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리카보네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이에 따라, 상기 본원의 다른 구현예에 따라 제조된 최종 투명 전도성막은 알루미늄 산화물 층(400) 패턴과 알루미늄 층(200)의 패턴과 투명 기판 사이에 고분자 접착층(600)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 본원의 다른 구현예에서와 같이, 알루미늄 산화물 층(400) 패턴과 알루미늄 층(200)의 패턴이 교대로 형성되어 있는 1차 투명 전도성막 (도 1d)을 다른 투명 기판(600)으로 전사함으로써, 더욱 평탄화된 표면을 가지는 최종 투명 전도성막을 수득할 수 있다.
이와 관련하여, 상기 포토레지스트(300) 패턴 사이로 노출된 상기 알루미늄 층(200)을 산화시키는 과정에서 형성되는 상기 알루미늄 산화물 층(400)의 표면의 조도(roughness)가 다소 증가하거나 상기 알루미늄 산화물 층(400)과 알루미늄 층(200) 사이에 단차가 발생하는 경우, 상기 본원의 다른 구현예에서와 같이, 알루미늄 산화물 층(400) 패턴과 알루미늄 층(200)의 패턴이 교대로 형성되어 있는 1차 투명 전도성막 (도 1d)을 상기 1차 투명 전도성막 이 형성되었던 최초 기판(100)으로부터 다른 투명 기판(600)으로 전사함으로써, 상기한 바와 같은 조도 및/또는 단차를 최소화하여, 더욱 평탄화된 표면을 가지는 최종 투명 전도성막을 수득할 수 있다.
예를 들어, 습식 산화에 의하여 상기 포토레지스트(300) 패턴 사이로 노출된 상기 알루미늄 층(200)을 산화시키는 경우, 상기 노출된 알루미늄 부분을 끓는물(섭씨 80도 이상의 물)에 넣어서 수화를 시키면 상기 노출된 알루미늄 금속 부분이 투명한 AlOOH (aluminum oxy-hydrooxide)를 포함한 알루미늄 산화물로 변화되며, 이 과정에서, 수소 기체가 발생을 하게 되며 이러한 수소 기체의 발생으로 인하여 상기 산화된 알루미늄 층의 표면이 거칠어지게 되어 표면 조도가 증가하고, 또한 산화되지 않은 부분의 알루미늄의 부피 팽창으로 인해 두께가 높아지게 되면서 알루미늄 격자 부분과의 산화된 알루미늄 부분 간의 미세한 단차가 발생할 수 있다. 이에, 이러한 표면 조도 및/또는 단차를 최소화 하기 위하여, 상기 본원의 다른 구현예에서와 같이, 1차로 형성된 투명 전도성막 (도 1d)을 다른 투명 기판(600)으로 전사함으로써, 더욱 평탄화된 표면을 가지는 최종 투명 전도성막을 수득할 수 있다. 구체적으로, 상기 최초 기판과 접하고 있던 상기 1차 투명 전도성막의 표면이 상기 최종 투명 전도성막의 표면을 형성하게 된다. 이 경우, 상기 1차 투명 전도성막의 표면은 상기 습식 산화 과정에서 수분에 직접 노출되지 않으므로 상기 습식 산화 과정에서 표면이 거칠어 지지 않게 되므로, 결과적으로, 상기 최종 투명 전도성막의 표면은 상기 1차 투명 전도성막의 표면에 비하여 더욱 최소화된 조도 및/또는 가질 수 있게 됨으로써, 더욱 평탄화된 표면을 가지는 최종 투명 전도성막을 수득할 수 있다.
예를 들어, 본원에 따른 상기 1차 투명 전도성막의 알루미늄이 최초로 증착되는 기판 (최초 기판)의 표면 조도에 의존하게 되며, 상기 증착된 알루미늄 층을 습식 산화에 의하여 산화시키는 과정에서 형성되는 알루미늄 산화물 층의 표면 은 거칠어질 수 있어 상기 알루미늄 산화물 층의 표면의 평균 조도가 약 10 nm 정도 되며, 반면에 이러한 습식 산화 이후에도 상기 최조 기판과 증착된 상기 알루미늄 층 사이의 계면에서의 조도는 거의 그대로 유지 되어 약 3 nm 이하 정도로 측정될 수 있다. 따라서, 상기 본원의 다른 구현예에서와 같이, 알루미늄 산화물 층(400) 패턴과 알루미늄 층(200)의 패턴이 교대로 형성되어 있는 1차 투명 전도성막 (도 1d)을 다른 투명 기판(600)으로 전사하여 수득된 최종 투명 전도성막의 표면은 더욱 평탄화된 표면을 가질 수 있다.
이와 같이, 복수개의 알루미늄 산화물 층(400) 패턴과 알루미늄 층(200)의 패턴이 교대로 형성되어 있는 투명 전도성막을 형성함으로써, 패턴들의 주기, 패턴들 사이의 선폭 및 알루미늄 산화물 층(400)의 두께 등을 조절하여 투과율을 높이고 저항값을 낮추어 투명전극의 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 크기가 일정하고 주기적으로 반복되어 있는 패턴들을 통하여 광이 투과되므로, 투명전극이 형성된 소자 전 면적의 투과율을 균일화시킬 수 있게 된다.
따라서, 본원에서 사용하는 투명 전도성막 및 이를 이용한 투명전극은 우수한 전기적 특성, 즉 높은 전도도, 낮은 접촉 저항값 등을 나타내게 되며, 매우 얇고 유연성을 가지므로 구부림이 가능한 투명전극을 제조하는 것이 가능해진다.
상기 투명 전도성막 및 이를 이용한 투명전극이 활용되는 분야로서는, 각종 표시소자, 예를 들어, 액정 표시소자, 전자 종이 표시소자, 유기발광 표시소자, 터치패널을 사용하는 소자를 포함하여, 전지분야, 예를 들어 태양전지 등에 유용하게 사용할 수 있다. 상술한 바와 같이 상기 표시소자에 본원에 따른 플렉서블 투명전극을 사용하면, 표시소자를 자유롭게 구부리는 것이 가능하게 되어 편리성이 증대되며, 태양전지의 경우도 본원에 따른 투명전극을 사용하면 빛의 이동 방향에 따른 다양한 굴곡 구조를 가질 수 있게 되어 광의 효율적인 사용이 가능해지므로 광효율을 개선하는 것이 가능해진다.
상기 본원에 따른 투명 전도성막 및 이를 이용한 투명전극을 다양한 소자에 사용하는 경우, 그 두께는 투명성을 고려하여 적절하게 조절하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 약 0.01 ㎛ 내지 약 5 ㎛ 또는 약 0.1 ㎛ 내지 약 5 ㎛ 의 두께로 투명전극을 형성하는 것이 가능하며, 상기 투명전극의 두께가 5 ㎛ 초과하는 경우 투명성이 저하되어 광효율이 불량해질 수 있으며, 두께가 약 0.01 ㎛ 또는 약 0.1 ㎛ 미만인 경우, 면저항이 너무 낮아 지거나 투명전극 막이 불균일해질 수 있어서 바람직하지 않다.
상기 본원에 따른 투명 전도성막을 이용한 투명전극을 채용한 태양전지의 예로서는 염료감응 태양전지가 있으며, 상기 염료감응 태양전지는 상기 투명전극 상에 형성되며 염료가 흡착된 반도체층을 포함하는 광전극, 전해질층 및 대향전극을 포함하는 염료감응 태양전지로서 상기 전도성 투명기판으로서 본원에 따른 플렉서블 투명전극을 사용하게 된다.
상기 염료 감응 태양전지를 구부림이 가능한 구조, 예를 들어 원통형 구조를 만들기 위해서는 상기 투명전극 외에도, 대향전극 등이 모두 함께 연질로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 태양전지에 사용되는 나노입자 산화물은 반도체 미립자로서 광 여기하에서 전도대 전자가 캐리어로 되어 애노드 전류를 제공하는 n형 반도체일 수 있다. 예를 들어, TiO2, SnO2, ZnO2, WO3, Nb2O5, Al2O3, MgO, TiSrO3 등을 들 수 있다. 아울러 상기 금속 산화물은 이들에 한정되는 것은 아니며, 이들을 단독 또는 두 가지 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이와 같은 반도체 미립자는 표면에 흡착된 염료가 보다 많은 빛을 흡수하도록 하기 위하여 표면적을 크게 하는 것이 바람직하며, 이를 위해 반도체 미립자의 입경이 20 nm 이하 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 염료는 태양 전지 혹은 광전지 분야에서 일반적으로 사용되는 것이라면 아무 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 나노입자 산화물 및 염료를 포함하는 광흡수층의 두께는 15 미크론 이하, 또는 1 내지 15 ㎛이 좋다. 왜냐하면 이 광흡수층은 그 구조상의 이유에서 직렬저항이 크고, 직렬저항의 증가는 변환 효율의 저하를 초래하는 바, 막 두께를 15 ㎛ 이하로 함으로써 그 기능을 유지하면서 직렬저항을 낮게 유지하여 변환효율의 저하를 방지할 수 있게 된다. 상기 염료감응 태양전지에 사용되는 전해질층은 액체 전해질, 이온성 액체 전해질, 이온성 겔 전해질, 고분자 전해질 및 이들간에 복합체를 예로 들 수 있다. 대표적으로는 전해액으로 이루어지고, 상기 광흡수층을 포함하거나, 또는 전해액이 광흡수층에 침윤되도록 형성된다. 전해액으로서는 예를 들면, 요오드의 아세토나이트릴 용액 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 홀 전도 기능이 있는 것이라면 어느 것이나 제한 없이 사용할 수 있다.
상술한 바와 같은 염료 감응 태양전지는 전도성이 우수한 본원의 일 구현예에 따른 플렉서블 투명전극을 채용함으로써 보다 우수한 광효율 및 가공성을 갖게 된다.
상기 본원에 따른 상기 투명전극이 사용되는 표시소자로서 전자종이 표시소자, 유기발광 표시소자, 액정 표시소자 등을 예로 들 수 있다. 이들 중 상기 유기발광소자는 형광성 또는 인광성 유기 화합물 박막에 전류를 흘려주면, 전자와 정공이 유기막에서 결합하면서 빛이 발생하는 현상을 이용한 능동 발광형표시 소자이다. 일반적인 유기발광소자는 기판 상부에 애노드가 형성되어 있고, 이 애노드 상부에 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 캐소드가 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있다. 전자와 정공의 주입을 보다 용이하게 하기 위하여 전자 주입층 및 정공 주입층을 더 구비하는 것도 가능하며, 필요에 따라 정공차단층, 버퍼층 등을 더 구비할 수 있다. 상기 애노드는 그 특성상 투명하고 전도성이 우수한 소재가 사용될 수 있으며, 상기 본원에 따른 플렉서블 투명전극을 유용하게 사용할 수 있다.
상기 정공수송층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 폴리트리페닐아민(polytriphenylamine)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자수송층의 소재로서 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 폴리옥사디아졸(polyoxadiazole)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 발광층에 사용되는 발광물질로서는 일반적으로 사용되는 형광 혹은 인광 발광물질을 제한 없이 사용할 수 있으나, 1 종 이상의 고분자 호스트, 고분자와 저분자의 혼합물 호스트, 저분자 호스트, 및 비발광 고분자 매트릭스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 여기에서 고분자 호스트, 저분자 호스트, 비발광 고분자 매트릭스로는 유기 전계 발광 소자용 발광층 형성시 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용 가능하며, 고분자 호스트의 예로는 폴리(비닐카르바졸), 폴리플루오렌, 폴리(p-페닐렌 비닐렌), 폴리티오펜 등이 있고, 저분자 호스트의 예로는 CBP(4,4'-N,N'-디카르바졸-비페닐), 4,4'-비스[9-(3,6-비페닐카바졸릴)]-1-1,1'-비페닐{4,4'-비스[9-(3,6-비페닐카바졸릴)]-1-1,1'-비페닐}, 9,10-비스(2',7'-t-부틸)-9',9''-스피로비플루오레닐(spirobifluorenyl)안트라센, 테트라플루오렌 등이 있고, 비발광 고분자 매트릭스로는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상술한 발광층은 진공증착법, 스퍼터링법, 프린팅법, 코팅법, 잉크젯방법 등에 의해 형성될 수 있다.
본원에 따른 유기 전계발광 소자의 제작은 특별한 장치나 방법을 필요로 하지 않으며, 통상의 발광 재료를 이용한 유기 전계발광 소자의 제작방법에 따라 제작될 수 있다.
이하, 실시예를 참조하여 본원을 좀더 자세히 설명하지만, 본원은 이에 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
투명 전도성막의 제조
플렉서블 투명 PET 기판 상에 스퍼터링을 사용하여 알루미늄을 증착하여 200 nm의 알루미늄 층을 형성하였다. 이때, 상기 알루미늄 표면 알루미늄의 표면 거칠기는 rms(root mean square) 약 5 nm 정도였다. 이어서, 상기 알루미늄 층 상에 육각형의 포토레지스트를 패턴을 형성하였다. 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 투명 전도성막의 제조에 있어서 투명 기판 상에 형성된 알루미늄 금속 층 상에 포토레지스트 패턴을 형성한 것을 보여주는 SEM 사진을 나타낸다. 상기 포토레지스트 패턴 사이로 노출된 알루미늄 층을 산화사키기 위하여 상기 투명 기판을 80℃ 이상의 끓는 물에 6분 이상 침지시켜 상기 노출된 알루미늄 층을 산화시켰다. 이렇게, 알루미늄이 습식 산화된 후 표면 거칠기는 약 40 nm 로 증가하였다. 알루미늄이 산화가 일어나면 부피 팽창이 일어나서 알루미늄과 산화된 알루미늄 계면에는 높이 단차가 발생하며 이 단차는 0.05 ㎛ 이하였다. 이후 상기 포토레지스트 패턴을 제거함으로써 복수개의 알루미늄 금속 패턴과 복수개의 알루미늄 산화물 금속 패턴이 형성된 투명 전도성막을 제조하였다. 상기 습식 산화 과정에서 형성된 알루미늄 산화물은 AlOOH를 함유할 수 있다.
도 4는 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 알루미늄 금속 층을 습식 산화한 후의 포토레지스트를 제거하여 형성된 알루미늄 산화물 층의 패턴을 보여주는 SEM 사진이다. 형성된 상기 투명 전도성막에 있어서 알루미늄 금속 패턴의 선폭과 두께는 각각 20 ㎛, 200 nm 이었고, 알루미늄 산화물 층의 패턴의 폭과 두께는 각각 300 ㎛, 700 nm 이었다. 상기 투명 전도성막을 이하 실시예에서 투명전극으로서 사용하였다.
[실시예 2]
투명전극을 이용한 유기발광소자(OLED)의 제조
상기 실시예 1에서 얻어진 투명 전도성막을 투명전극으로서 이용하여 상기 투명 전극을 깨끗이 세정하였다. 이와 같이 세정된 투명전극 상에 전도성 고분자인 PEDOT를 약 50 nm의 두께로 코팅한 후, 120℃에서 약 5분 동안 베이킹(baking)하여 정공 주입층을 형성하였다. 상기 정공 주입층 상부에, 그린 223 폴리머를 상기 정공 주입층 상부에 스핀 코팅(spin coating)하고, 100℃에서 1 시간 동안 베이킹 처리한 뒤, 진공 오븐 내에서 용매를 완전히 제거하여 두께 80 nm의 발광층을 형성시켰다. 이어서, 상기 고분자 발광층 상부에 진공증착기를 이용하여 진공도를 4 X 10-6 torr 이하로 유지하면서 LiF를 0.1 Å/sec의 속도로 진공증착하여 1 nm 두께의 전자주입층을 형성하였다. 이어서, 알루미늄을 10 Å/sec의 속도로 증착하여 200 nm 두께의 캐소드(cathode)를 증착하고 봉지(encapsulation)함으로써 유기 전계 발광 소자를 완성하였다. 도 5a는 상기 투명전극 상에 PEDOT를 코팅하여 형성된 유기발광소자를 보여주는 SEM 사진이고, 도 5b는 상기 투명전극 상에 PEDOT를 코팅하여 형성된 유기발광소자의 전기발광을 보여주는 표면 사진이다. 도 5a 및 5b를 참조하면, 알루미늄 금속의 패턴의 알루미늄 금속 부분은 빛이 나지 않지만 전체적으로 전기발광이 일어나고 있는 것을 확인할 수 있다. 상기 형성된 알루미늄 금속 패턴 주기는 200 ㎛ 이고, 패턴 선폭은 20 ㎛이다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 도 2에 나타낸 바와 같은 공정을 이용하여, 상기 실시예 1에서 제조된, PET 투명 기판 (최초 투명 기판)상에 형성된 투명 전도성막을 다른 별도의 PET 기판 상으로 전사하여 더욱 평탄화된 표면을 가지는 투명 전도성막을 제조하였다.
구체적으로, 우선 상기 별도의 PET 기판이 표면에 자외선 경화성 고분자(폴리아크릴 수지)를 포함하는 고분자 접착층을 형성하였으며, 이후 상기 실시예 1에서 제조된, 최초 PET 투명 기판 상에 형성된 투명 전도성막을 상기 별도의 PET 기판 상에 형성된 고분자 접착층에 접촉시켜 상기 최초 투명 기판으로부터 박리시켜 전사하여 더욱 평탄화된 표면을 가지는 최종 투명 전도성막을 제조하였다.
도 6a는 상기 실시예 1에서 제조된, PET 투명 기판 (최초 투명 기판)상에 형성된 투명 전도성막의 표면 (구체적으로, 상기 투명 전도성막에 있어서 알루미늄 패턴과 그 사이에 형성된 알루미늄 산화물층 사이의 경계 부분의 표면)에 대한 AFM 사진이고, 도 6b는 본 실시예에 따라 제조된 최종 투명 전도성막의 표면(구체적으로, 상기 최종 전도성막에 있어서 알루미늄 패턴과 그 사이에 형성된 알루미늄 산화물층 사이의 경계 부분의 표면)에 대한 AFM 사진이다. 상기 도 6의 AFM 사진의 비교를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 상기 실시예 1에서 제조된 투명 전도성막의 표면에 비하여, 본 실시예에 따라 제조된 상기 최종 투명 전도성막은 그의 표면 조도 및 단차가 더욱 감소되어 더욱 평탄화된 표면을 가짐을 알 수 있다.
이와 관련하여, 상기 최종 투명 전도성막의 표면은, 상기 실시예 1에 기재된 알루미늄의 습식산화 과정에서 물과 접촉한 표면이 아니고 상기 최초 투명 기판에 접하였던 표면이므로 상기 습식 산화과정에서 그의 표면이 거칠어지지 않은 평탄한 표면이다. 따라서, 본 실시예에 따라 더욱 평탄화된 표면을 가지는 최종 투명 전도성막을 제조할 수 있었다.
이상, 구현예 및 실시예를 들어 본원을 상세하게 설명하였으나, 본원은 상기 구현예 및 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본원의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함이 명백하다.

Claims (20)

  1. 투명 기판 상에 형성된 알루미늄 금속의 패턴 및 상기 알루미늄 패턴 사이에 형성된 알루미늄 산화물 층을 포함하는, 투명 전도성막.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 플렉서블 투명 기판인, 투명 전도성막.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 고분자, 유리 또는 실리콘 기판인, 투명 전도성막.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 금속의 패턴은 서로 연결된 복수의 다각형, 원형 또는 타원형 패턴을 포함하는 것인, 투명 전도성막.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 금속의 패턴은 20 내지 200 ㎛의 패턴 주기를 가지는 것인, 투명 전도성막.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 금속의 패턴은 0.1 ㎛ 내지 50 ㎛의 패턴 선폭을 가지는 것인, 투명 전도성막.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 금속의 패턴은 0.01 ㎛ 내지 5 ㎛의 패턴 두께를 가지는 것인, 투명 전도성막.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 금속의 패턴 및 상기 알루미늄 패턴 사이에 형성된 알루미늄 산화물 층과 상기 투명 기판 사이에 형성된 고분자 접착층을 추가 포함하는, 투명 전도성막.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 금속의 패턴 및 상기 알루미늄 패턴 사이에 형성된 알루미늄 산화물 층의 표면에 형성된 전도성 고분자 층을 추가 포함하는, 투명 전도성막.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 전도성막은 유연성을 가지는 것인, 투명 전도성막.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 투명 전도성막을 포함하는, 투명전극.
  12. 제 11 항에 따른 투명전극을 포함하는, 표시 소자.
  13. 애노드, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 캐소드를 포함하며,
    상기 애노드가 제 11 항에 따른 투명전극인, 유기발광소자.
  14. 제 11 항에 따른 투명전극을 포함하는 태양전지.
  15. 투명전극 상에 형성되며 염료가 흡착된 반도체층을 포함하는 광전극, 전해질층 및 대향전극을 포함하는 염료감응 태양전지로서,
    상기 광전극이 제 11 항에 따른 투명전극을 포함하는 것인, 염료감응 태양전지.
  16. 투명 기판 상에 알루미늄 금속 층을 형성하고;
    상기 알루미늄 금속 층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하고;
    상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 포토레지스트 패턴 사이에 노출된 상기 알루미늄 금속 층을 산화시켜 알루미늄 산화물 층을 형성하고;
    상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 알루미늄 금속의 패턴을 형성하는 것:
    을 포함하는, 제 1 항에 따른 투명 전도성막의 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 알루미늄 금속 층을 산화시키는 것은 습식산화 또는 양극산화를 포함하는 것인, 제 1 항에 따른 투명 전도성막의 제조방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 형성된 알루미늄 금속의 패턴을 다른 투명 기판 상으로 전사(transfer)하는 것을 추가 포함하는, 제 1 항에 따른 투명 전도성막의 제조방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전사 전에, 상기 다른 투명 기판의 표면에 고분자 접착층을 형성하는 것을 추가 포함하는, 제 1 항에 따른 투명 전도성막의 제조방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 투명 전도성막의 표면을 연마하는 것을 추가 포함하는, 제 1 항에 따른 투명 전도성막의 제조방법.
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