KR101470752B1 - method to fabricate high quality flexible transparent electrodes embedded Ag nanowire and high quality flexible transparent electrodes - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모재 기판에 순차적으로 희생층, 투명 전극, 은 나노와이어를 형성한 후 액상의 유연 기판 소재를 투명 전극에 코팅하고 건조시켜 은 나노와이어가 유연 기판에 매립된 상태를 갖게 하고 이후 희생층을 제거하여 투명 전극과 접하게 되는 유연 기판의 계면이 들뜨지 않고 평탄하게 형성되고, 우수한 전도성을 갖으며 투명 전극과 유연 기판의 결합을 안정적으로 유지시키는 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 고품위 유연 투명 전극에 관한 것이다.
A sacrificial layer, a transparent electrode, and a silver nanowire are sequentially formed on a base material substrate, and then a liquid flexible substrate material is coated on a transparent electrode and dried to make the silver nanowire embedded in the flexible substrate, A method of manufacturing a high-grade flexible transparent electrode having silver nanowires embedded therein, which is formed by flattening the interface of the flexible substrate to be in contact with the transparent electrode by removing the transparent electrode and having excellent conductivity and stably maintaining the bonding between the transparent electrode and the flexible substrate; And a high-quality flexible transparent electrode manufactured using the same.
최근 급속도로 발전해 가는 나노 기술, 정보 기술 및 디스플레이 기술로 인하여 언제 어디서나 정보를 접할 수 있는 유비쿼터스 시대로 접어 들고 있으며, 이에 따라 휴대가 간편하고 이동성을 가진 모바일 정보 전자 기기에 대한 필요성이 증가되고 있다. 이러한 유비쿼터스 시대를 실현하는 정보화 기기로써 변형이 자유롭고 유연하며 가벼워 휴대가 간편한 유연 정보전자 기기의 필요성이 날로 커지고 있다.With the recent rapid development of nanotechnology, information technology and display technology, the ubiquitous era in which information can be accessed anytime and anywhere is on the way. Accordingly, there is an increasing need for a mobile information electronic device having a simple and portable function. The need for flexible information electronic devices that are flexible, flexible, lightweight, and easy to carry as information-processing devices that realize the ubiquitous age is increasing day by day.
유연 디스플레이, 유연 트랜지스터, 유연 터치패널, 유연 태양 전지로 대표되는 유연 정보전자 기기는 모두 인듐주석산화물(ITO:Indium Tin Oxide)로 대표되는 유연 투명 전극을 전극으로 사용하여 전류 또는 빛을 제어하게 된다.Flexible displays, flexible transistors, flexible touch panels, flexible flexible electronic devices such as photovoltaic cells all control current or light by using flexible transparent electrodes such as indium tin oxide (ITO) as electrodes .
유연 투명 전극이란 PET, PES, PEN과 같은 유연 기판 상에 성막시킨 전극으로 높은 전도도와 가시광 영역(400nm 내지 700nm)에서 80% 이상의 높은 투과도를 가지며, 높은 유연성을 갖기 때문에 유연 정보전자 기기의 전극으로 응용이 가능하다.The flexible transparent electrode is an electrode formed on a flexible substrate such as PET, PES, and PEN. It has high conductivity and high transmittance of 80% or more in the visible region (400 nm to 700 nm) and has high flexibility. Application is possible.
유연 투명 전극으로 응용이 가능한 소재로는 여러 가지 투명 전도 산화물(Transparent conducting oxide), 탄소나노튜브, 그래핀, 고분자 전도체가 알려져 있으며, 인듐주석산화물(ITO) 박막이 대표적으로 사용되고 있다. 이러한 유연 투명 전극은 유연 광전소자의 크기가 커짐에 따라 기존의 투명 전극보다 훨씬 낮은 면저항(10 Ohm/square 이하)을 요구하고 있다.Transparent conducting oxides, carbon nanotubes, graphenes, and polymer conductors are known as materials that can be applied as flexible transparent electrodes, and indium tin oxide (ITO) thin films are typically used. These flexible transparent electrodes are required to have much lower sheet resistance (less than 10 Ohm / square) as compared with conventional transparent electrodes as the size of flexible photoelectric elements increases.
그러나 ITO 등과 같은 투명 전극의 경우, 투과율 및 전기적 특성을 향상시키기 위해 200도 이상의 고온에서 투명 전극을 열처리하는 공정이 필수적으로 요구되는데, 일반적인 투명 전극의 경우 유리 기판에 성막되기 때문에 공정 온도의 제한을 받지 않지만, 유연 기판에 형성되는 유연 투명 전극의 경우에는 유연 기판이 200도 이상의 공정 온도에서 쉽게 열화가 일어나기 때문에, 고품위의 유연 투명 전극 제작이 불가능하다.However, in the case of a transparent electrode such as ITO, a process of heat-treating a transparent electrode at a high temperature of 200 degrees or more is indispensable in order to improve transmittance and electrical characteristics. In general, a transparent electrode is deposited on a glass substrate, However, in the case of a flexible transparent electrode formed on a flexible substrate, since the flexible substrate easily deteriorates at a process temperature of 200 degrees or more, it is impossible to manufacture a high-quality transparent transparent electrode.
따라서 현재 대부분의 유연 투명 전극은 유연 기판상에 스퍼터 공정을 통해 ITO를 증착하여 30-50 Ohm/square 수준의 높은 면저항을 갖는 투명 전극을 형성하는 방식으로 제조되는데, 이러한 투명 전극은 그 면저항이 높아 고품위 유연 디스플레이나 유연 태양전지, 터치패널 제작에 적합하지 않다.Therefore, most flexible transparent electrodes are manufactured by depositing ITO on a flexible substrate by sputtering to form a transparent electrode having a high sheet resistance of 30-50 Ohm / square. The transparent electrode has a high sheet resistance It is not suitable for production of high-grade flexible display, flexible solar cell and touch panel.
유연 투명 전극의 면저항을 요구 수준인 10 Ohm/square로 낮추기 위하여 유연 기판에 100nm 이상의 두께로 투명 전극을 증착하여 유연 투명 전극을 제조하기도 한다. 그러나 이렇게 투명 전극을 두껍게 증착하는 경우 유연 투명 기판의 벤딩 과정에서 투명 전극에 크랩(crack)이 발생하여 성능이 저하되거나 불량품이 발생하는 문제점을 가진다.In order to lower the sheet resistance of the transparent transparent electrode to the required level of 10 Ohm / square, a transparent transparent electrode is deposited on a flexible substrate to a thickness of 100 nm or more to form a transparent transparent electrode. However, when the transparent electrode is thickly deposited, a crack is generated in the transparent electrode during the bending process of the transparent transparent substrate, thereby deteriorating performance or generating defective products.
이러한 종래 유연 투명 전극이 가지는 문제점을 해결하기 위한 수단으로 최근에는 은(Ag) 나노와이어를 이용한 투명 전극 제조에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있는 추세이다. 은 나노와이어는 단면 지름이 나노미터 단위인 극미세선으로 필름으로 제조하는 공정이 쉽고 대량샌산이 가능할 뿐만 아니라 ITO에 비해 상대적으로 가격이 저렴하고 가늘고 긴 형태로 인해 투명하고 휘어져도 깨어지지 않는 장점이 있다.As a means for solving the problems of the conventional flexible transparent electrode, research on the manufacture of transparent electrodes using silver (Ag) nanowires has been actively conducted. Silver nanowires are nanoscopic nanometer-sized fine wires that are easy to manufacture as a film and can be mass-processed. They are relatively inexpensive compared to ITO, and are transparent and bent even if they are thin and long. have.
그러나, 유연 기판의 표면에 은 나노와이어를 적층하여 은 나노와이어로 이루어지는 투명 전극을 형성하는 경우 다수의 은 나노와이어가 무질서하게 교차하여 적층되기 때문에 유연 기판과 접촉하는 면이 평탄하지 못하고 들뜸이 형성된다.However, in the case of forming a transparent electrode composed of silver nanowires by laminating silver nanowires on the surface of a flexible substrate, since a plurality of silver nanowires are randomly crossed and stacked, the surface in contact with the flexible substrate is not flat, do.
이러한 들뜸은 결국 유연 기판과 투명 전극 간에 공극을 형성하게 됨으로써 투명 전극과 유연 기판의 상호 결합을 불안정하게 하여 제품화에 어려움이 있을 뿐만 아니라 제품 성능이 저하되거나 불량이 발생하는 문제점을 가진다.
As a result, the gap between the transparent substrate and the transparent electrode is unstable, which makes it difficult to commercialize the transparent electrode and the flexible substrate, and the product performance is deteriorated or defective.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모재 기판과 희생층을 이용하여 은 나노와이어가 형성된 투명 전극에 유연 기판을 형성하고 희생층을 제거하는 방식으로 투명 전극에 대해 열처리 공정을 수행할 수 있어 우수한 전기적 특성 및 투과율을 갖는 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 고품위 유연 투명 전극을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method of forming a transparent electrode by forming a silver nanowire on a base substrate and a sacrificial layer, And to provide a high quality flexible transparent electrode manufactured by using the same, and a method of manufacturing the same.
또한, 은 나노와이어의 상면에 투명 전극이 평탄하게 형성되어 은 나노와이어와 투명 전극에 들뜸이 발생하지 않아 투명 전극과 유연 기판이 안정적으로 결합될 수 있는 고품위 유연 투명 전극 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 고품위 유연 투명 전극을 제공하는데 그 목적이 있다.Also, a method of manufacturing a high-quality flexible transparent electrode in which a transparent electrode is formed flat on the upper surface of a silver nanowire so that the silver nanowire and the transparent electrode are not lifted and the transparent electrode and the flexible substrate can be stably bonded. The present invention has been made to solve the above problems.
또한, 은 나노와이어를 브러시에 묻혀 투명 전극의 표면에 발라주는 방식으로 은 나노와이어의 대면적 코팅이 가능한 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 고품위 유연 투명 전극을 제공하는데 그 목적이 있다.
Also, a method of manufacturing a high-quality flexible transparent electrode having a silver nanowire embedded therein in which a silver nanowire is coated on the surface of a transparent electrode by being buried in a brush and capable of coating a large area of the silver nanowire, and a high- The purpose is to provide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 모재 기판 표면에 희생층을 형성하는 희생층 형성 단계와, 상기 희생층 표면에 투명 전극을 형성하는 투명 전극 형성 단계와, 상기 투명 전극 표면에 은 나노와이어를 도포하는 은 나노와이어 코팅 단계와, 상기 은 나노와이어 표면에 유연 기판 소재를 코팅한 후 건조하여 유연 기판을 형성하는 유연 기판 형성 단계 및 상기 희생층을 에칭 공정을 통해 제거하는 희생층 제거 단계를 포함하고, 상기 희생층 제거 단계를 통해 상기 희생층이 제거됨으로써, 상기 유연 기판과 은 나노와이어 및 투명 전극이 상호 결합된 상태에서 상기 모재 기판과 분리되어 유연 투명 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극 제조방법에 의해 달성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, including: forming a sacrificial layer on a surface of a base material substrate; forming a transparent electrode on a surface of the sacrificial layer; A silver nanowire coating step of applying silver nanowires on the surface, a flexible substrate forming step of coating the silver nanowire surface with a flexible substrate material and then drying to form a flexible substrate, and removing the sacrificial layer through an etching process Wherein the sacrificial layer is removed through the sacrificial layer removing step so that the flexible transparent electrode is formed by separating the sacrificial layer from the base substrate in a state where the flexible substrate and the silver nanowire and the transparent electrode are bonded to each other Wherein the silver nanowires are embedded in the nanowire.
여기서, 상기 투명 전극 형성 단계는 상기 희생층 표면에 상기 투명 전극을 성막하는 성막 단계 및 상기 성막 단계를 통해 성막된 투명 전극에 열처리 공정을 수행하는 열처리 단계를 포함하는 것이 바람직하다.The forming of the transparent electrode may include a step of forming the transparent electrode on the surface of the sacrificial layer and a heat treatment step of performing heat treatment on the transparent electrode formed through the film forming step.
이때, 상기 모재 기판은 고온의 열처리 공정이 가능한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the base substrate is made of a material which can be subjected to a high-temperature heat treatment process.
또한, 상기 희생층은 금속 성분을 성막하는 방식으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the sacrificial layer is formed by a method of forming a metal component.
또한, 상기 희생층을 형성하는 금속은 상기 투명 전극과 반응하지 않는 금속 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the metal forming the sacrificial layer is made of a metal material which does not react with the transparent electrode.
그리고, 상기 금속 물질은 은(Ag)을 포함하는 것이 바람직하다.The metal material may include silver (Ag).
또한, 상기 유연 기판 소재는 수지액 형태로 상기 투명 전극에 코팅되며, CPI, PET, PEN, PES, PC, PI 중 어느 하나의 고분자 물질로 적용되는 것이 바람직하다.The flexible substrate material is coated on the transparent electrode in the form of a resin liquid, and is preferably applied as any one of CPI, PET, PEN, PES, PC, and PI.
또한, 상기 희생층 제거 단계는 상기 모재 기판에 상기 희생층, 투명 전극 및 유연 기판이 형성된 상태에서 상기 모재 기판을 별도의 에칭 용액에 함침시켜 상기 희생층을 제거하는 방식으로 수행되는 것이 바람직하다.The sacrificial layer removing step may be performed in such a manner that the sacrificial layer, the transparent electrode and the flexible substrate are formed on the mother substrate, and the sacrificial layer is removed by impregnating the mother substrate with a separate etching solution.
또한, 상기 희생층은 은(Ag)을 포함하는 금속층으로 형성되고, 상기 에칭 용액은 상기 금속층을 에칭할 수 있는 요오드 용액으로 적용되는 것이 바람직하다.In addition, the sacrificial layer is formed of a metal layer containing silver (Ag), and the etching solution is preferably applied as an iodine solution capable of etching the metal layer.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 기술적 사상으로는, 모재 기판 표면에 희생층을 형성하는 희생층 형성 단계와, 상기 희생층 표면에 투명 전극을 형성하는 투명 전극 형성 단계와, 상기 투명 전극 표면에 은 나노와이어를 도포하는 은 나노와이어 코팅 단계와, 상기 은 나노와이어 표면에 유연 기판 소재를 코팅한 후 건조하여 유연 기판을 형성하는 유연 기판 형성 단계 및 상기 희생층을 에칭 공정을 통해 제거하는 희생층 제거 단계를 통해 제조되는 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극에 의해 달성된다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming a transparent electrode, comprising: forming a sacrificial layer on a surface of a base material substrate; forming a transparent electrode on the surface of the sacrificial layer; A silver nanowire coating step of applying silver nanowires to the surface of the transparent electrode; a flexible substrate forming step of coating a flexible substrate material on the surface of the silver nanowire to form a flexible substrate; and a step of etching the sacrificial layer And a sacrificial layer removing step of removing the silver nano-wire.
본 발명에 의하면, 모재 기판에 순차적으로 희생층, 투명 전극, 은 나노와이어를 형성한 후 액상의 유연 기판 소재를 투명 전극에 코팅하여 건조시켜 은 나노와이어가 유연 기판에 매립된 상태를 갖게 되고, 이후 희생층을 제거함으로써 투명 전극과 접하게 되는 유연 기판의 계면이 평탄하게 되어 유연 기판과 투명 전극의 결합이 안정되어 우수한 성능을 갖는 고품질의 유연 투명 전극을 제조할 수 있다.According to the present invention, a sacrificial layer, a transparent electrode and a silver nanowire are sequentially formed on a base material substrate, and then a liquid flexible substrate material is coated on a transparent electrode to dry the silver nanowire so that the silver nanowire is embedded in the flexible substrate. By removing the sacrificial layer thereafter, the interface of the flexible substrate brought into contact with the transparent electrode becomes flat, and the bonding between the flexible substrate and the transparent electrode is stabilized, so that a high quality flexible transparent electrode having excellent performance can be manufactured.
또한, 별도의 모재 기판과 희생층을 이용하여 투명 전극을 형성한 후, 투명 전극에 유연 기판을 형성하고 희생층을 제거하는 방식으로 유연 투명 전극을 제조하기 때문에 투명 전극에 대한 고온의 열처리 공정을 수행할 수 있어 전기적 특성 및 투과율이 향상되는 고품위 유연 투명 전극을 제조할 수 있다.Also, since a flexible transparent electrode is manufactured by forming a transparent electrode using a separate base substrate and a sacrificial layer, forming a flexible substrate on the transparent electrode, and removing the sacrificial layer, a high temperature heat treatment process for the transparent electrode And can improve the electrical characteristics and transmittance.
그리고, 희생층을 제거하는 과정에서 에칭 용액에 함침시켜 희생층을 제거하도록 함으로써, 별도의 가공 장치 없이도 간단하고 편리하게 희생층을 제거할 수 있고, 이를 통해 제조 비용을 낮출 수 있고 제조 시설을 소규모화할 수 있으며 신속하고 편리하게 공정을 수행할 수 있는 효과가 있다.By removing the sacrificial layer by impregnating the sacrificial layer in the process of removing the sacrificial layer, it is possible to remove the sacrificial layer easily and conveniently without any additional processing device, thereby lowering the manufacturing cost and reducing the manufacturing facility And the process can be performed quickly and conveniently.
또한, 브러시에 은 나노와이어를 묻혀 투명 전극에 코팅하게 되어 대면적 코팅이 가능하여 다양한 소자의 양산 공정을 가능하게 하는 효과가 있다.
In addition, since the brush is coated with silver nanowires and coated on the transparent electrode, it is possible to coat a large area, thereby enabling mass production of various devices.
도 1은 본 발명의 제조방법을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제조방법을 흐름에 따라 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따라 유연 기판 형성 단계를 거친 후 제조된 반제품 상태의 유연 투명 전극을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따라 희생층 제거 단계를 거친 유연 투명 전극을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따라 투명 전극에 은 나노와이어가 형성된 상태를 전자현미경으로 촬영한 사진이다.
도 6은 본 발명에 따라 유연 기판과 투명 전극 사이에 은 나노와이어가 매립된 상태를 전자현미경으로 촬영한 사진이다.1 is a block diagram showing a manufacturing method of the present invention.
Fig. 2 is a schematic view showing the manufacturing method of the present invention in accordance with the flow. Fig.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a semi-finished product flexible transparent electrode manufactured after the step of forming a flexible substrate according to the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a transparent transparent electrode having undergone a sacrificial layer removing step according to the present invention.
FIG. 5 is a photograph of a state in which silver nanowires are formed on a transparent electrode according to the present invention, by an electron microscope.
FIG. 6 is a photograph of a state in which silver nanowires are embedded between a flexible substrate and a transparent electrode according to the present invention, which is photographed by an electron microscope.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor may properly define the concept of the term to describe its invention in the best possible way And should be construed in accordance with the principles and meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제조방법을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 제조방법을 흐름에 따라 나타낸 개략도이다.Fig. 1 is a block diagram showing a manufacturing method of the present invention, and Fig. 2 is a schematic view showing a manufacturing method according to the present invention in flow.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극 제조방법은 모재 기판(100)에 순차적으로 희생층(200), 투명 전극(300), 은 나노와이어(400), 유연 기판(500)을 형성한 후 희생층(200)을 제거하는 방식으로 이루어진다.A method for fabricating a high-quality flexible transparent electrode according to the present invention includes embedding a
이러한 유연 투명 전극 제조방법은 희생층 형성 단계(S100), 투명 전극 형성 단계(S200), 은 나노와이어 코팅 단계(S300), 유연 기판 형성 단계(S400), 희생층 제거 단계(S500)를 포함하여 구성된다.The flexible transparent electrode manufacturing method includes a sacrificial layer forming step S100, a transparent electrode forming step S200, a silver nanowire coating step S300, a flexible substrate forming step S400, and a sacrificial layer removing step S500 .
모재 기판(100)은 투명 전극(300)을 형성하기 위한 임시 기판의 기능을 수행하므로, 다양한 종류가 적용될 수 있다. 예를 들어, 모재 기판(100)은 실리콘 웨이퍼 형태로 적용될 수도 있고, 또는 유리 기판 형태의 모재 기판이 적용될 수 있으며, 단지 아래에서 설명하는 희생층 제거 단계(S500)에서 에칭 용액(600)에 반응하지 않는 재질로 이루어지면 충분하다.Since the
그리고, 모재 기판(100)에 희생층(200)과 투명 전극(300)이 형성된 이후 고온의 열처리 공정이 수행될 수 있으므로, 모재 기판(100)은 이러한 열처리 공정 시 변형이 발생하지 않는 재질, 즉 내열성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.Since the
희생층 형성 단계(S100)는 모재 기판(100)의 표면에 희생층(200)을 형성하는 과정으로, 이러한 희생층(200)은 화학기상성장법(chemical vapor deposition, CVD) 또는 물리적기상성장법(PVD:Physical vapor deposition)에 의해 모재 기판(100)의 표면에 증착되는 방식으로 형성될 수 있으며, 특히 물리적기상성장법 중 반응성 스퍼터링 방식에 의해 형성될 수 있다.The sacrificial layer forming step S100 is a process of forming a
이러한 희생층(200)은 희생층 제거 단계(S500)에서 별도의 에칭 공정을 통해 제거되는 구성으로, 앞서 설명한 모재 기판(100)과 마찬가지로 고온의 열처리 공정 시 변형되지 않는 특성을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.The
또한, 희생층(200)의 표면에 투명 전극(300)이 형성되므로, 제작 과정 중에 투명 전극(300)과 반응하지 않는 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 이를 통해 투명 전극(300)의 고품위 특성 발현을 유지시킬 수 있다.Since the
예를 들어, 희생층(200)은 모재 기판(100)의 표면에 금속 성분을 증착하여 성막시키는 방식으로 형성될 수 있으며, 이때, 금속 성분은 대표적으로 은(Ag)이 적용될 수 있다.For example, the
투명 전극 형성 단계(S200)는 희생층(200) 표면에 투명 전극(300)을 형성하는 과정으로, 이때, 투명 전극(300)은 종래 기술에서 설명한 바와 같이 여러 가지 투명 전도 산화물(Transparent conducting oxide), 탄소나노튜브, 그래핀, 고분자 전도체 등이 적용될 수 있며, 인듐주석산화물(ITO) 박막이 대표적으로 사용될 수 있다.In the transparent electrode formation step S200, the
이러한 투명 전극(300)은 희생층 형성 단계(S100)와 마찬가지로 화학기상성장법 또는 물리적기상성장법에 의해 희생층(200)의 표면에 증착되는 방식으로 성막 형성될 수 있다.The
이때, 투명 전극 형성 단계(S200)는 고품위의 투명 전극(300)이 형성될 수 있도록 투명 전극(300)을 고온에서 성막하거나 또는 상온에서 성막한 후 고온의 열처리 공정을 거치는 방식으로 진행될 수 있다.At this time, the transparent electrode formation step S200 may be performed by depositing the
즉, 투명 전극 형성 단계(S200)는 본 발명의 일 실시예에 따라 희생층(200) 표면에 투명 전극(300)을 성막하는 성막 단계(S210)와, 성막 단계(S210)를 통해 성막된 투명 전극(300)에 열처리 공정을 수행하는 열처리 단계(S220)를 포함하여 구성될 수 있다.That is, in the transparent electrode formation step S200, the
성막 단계(S210)는 화학기상성장법 또는 물리적기상성장법을 통해 이루어질 수 있으며, 열처리 단계(S220)는 투명 전극(300)의 종류에 따라 최적의 열처리 온도가 설정될 수 있으며, ITO 박막의 경우 300도 이상의 고온에서 열처리되는 것이 바람직하다.The film formation step S210 may be performed by a chemical vapor deposition method or a physical vapor phase growth method. In the heat treatment step S220, an optimal heat treatment temperature may be set according to the type of the
이러한 ITO 박막의 경우 300도 이상의 열처리를 통해 Sn 도판트가 활성화되거나 박막의 결정화가 일어나기 때문에 투명 전극에서 낮은 면저항을 구현할 수 있다.The ITO thin film can achieve a low sheet resistance at the transparent electrode because the Sn dopant is activated or the crystallization of the thin film occurs through the heat treatment at 300 ° C. or more.
투명 전극 형성 단계(S200)에서 이와 같이 고온의 열처리 단계(S220)를 거치더라도, 모재 기판(100) 및 희생층(200)이 이러한 열처리 공정이 가능한 재질로 형성되기 때문에, 모재 기판(100) 및 희생층(200)의 균열이나 손상이 발생하지 않게 된다.Since the
따라서, 모재 기판(100) 또는 희생층(200)의 균열 등에 의해 발생하는 투명 전극(300)의 균열이나 들뜸 등의 손상이 일어나지 않으므로, 본 발명에서는 투명 전극(300)에 대해 이와 같은 고온의 열처리 공정이 가능하고, 이를 통해 고품위의 투명 전극(300)을 형성할 수 있다.Therefore, the
은 나노와이어 코팅 단계(S300)는 투명 전극 형성 단계(S200)에서 형성된 투명 전극(300)의 표면에 은 나노와이어(400)를 형성하는 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 투명 전극(300)의 표면에 다수의 은 나노와이어(400)가 상호 교차 배열되도록 형성하게 된다.The nanowire coating step S300 forms
이와 같은, 은 나노와이어 코팅 단계(S300)는 바람직하게 브러시 코팅이 적용될 수 있다. 브러시 코팅은 은 나노와이어를 브러시에 묻혀 투명 전극에 발라주는 방식으로 브러시의 너비를 연장하는 것에 따라 은 나노와이어의 코팅 면적을 제어할 수 있어 신속하고 간편하게 대면적 코팅을 할 수 있고 따라서 다양한 소자의 양산 공정에 적용될 수 있다.Such silver nanowire coating step S300 may preferably be a brush coating. The brush coating can control the coating area of the silver nanowire by extending the width of the brush by applying the silver nanowire to the transparent electrode by applying the brush to the transparent electrode, so that the large area coating can be performed quickly and easily, And can be applied to mass production processes.
또한, 경우에 따라서 은 나노와이어 코팅 단계는 투명 전극(300)이 형성된 모재 기판(100)을 고속 회전시키면서 투명 전극(300)의 상부로 은 나노와이어(400)를 투하시켜 원심력으로 은 나노와이어(400)를 투명 전극(300)에 코팅하는 스핀 코팅, 또는 투명 전극(300)의 표면을 향해 은 나노와이어(400)를 분사시키는 스프레이 코팅 등이 적용될 수 있다.In some cases, the silver nanowire coating step may include spinning the
한편, 유연 기판 형성 단계(S400)는 은 나노와이어 코팅 단계(S300)에서 형성된 은 나노와이어(400)의 표면에 유연 기판 소재를 코팅한 후 건조하여 유연 기판(500)을 형성하는 방식으로 진행된다.Meanwhile, in the flexible substrate formation step S400, the flexible substrate material is coated on the surface of the
유연 기판(500)은 본 발명에 따른 제작 방법을 통해 제작되는 유연 투명 전극(300)에서 유연성을 갖는 투명 기판이 되는 것으로, 이러한 유연 기판은 CPI, PET, PEN, PES, PC, PI와 같은 고분자 물질로 이루어질 수 있다.The
이때, 유연 기판 소재를 수지액 형태(점성이 있는 액체 형태)로 은 나노와이어(400)가 형성된 투명 전극(300)의 표면에 코팅하고 이를 건조하여 경화시킴으로써, 상호 교차 배열된 은 나노와이어(400)의 틈새로 액상의 유연 기판 소재가 스며들어 공극을 채우고 건조과정을 통해 액상의 유연 기판 소재가 경화되어 은 나노와이어(400)가 투명 전극(300)과 유연 기판(500) 사이에 매립된 형태로 형성된다.At this time, the flexible substrate material is coated on the surface of the
유연 기판 소재를 은 나노와이어(400)가 형성된 투명 전극(300)의 표면에 코팅하는 방식은 평판형의 유연 기판을 제작하는 방식에 의해 구현될 수 있다.The method of coating the flexible substrate material on the surface of the
예를 들면, 수지액 형태의 유연 기판 소재를 투명 전극(300)의 표면에 코팅 하는 방식은 바 코팅(bar-coating), 롤 코팅(Roll-coating), 스프레이 코팅(Spray-coating), 스핀 코팅(Spin-coating) 등에 의해 다양하게 구현될 수 있다. 이러한 코팅 방식은 일반적인 유연 기판의 제작시에 널리 사용되는 공법으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.For example, a method of coating a flexible substrate material in the form of a resin liquid on the surface of the
상기와 같이 유연 기판 형성 단계(S400)를 거친게 되면 은 나노와이어(400)가 도 3에 나타난 것처럼 유연 기판(500)에 매립된 것처럼 일부는 투명 전극(300)과 접촉된 상태를 갖게 되고 나머지 일부는 유연 기판의(500) 내부에 파묻힌 상태를 갖게 된다.After the flexible substrate formation step S400 is performed as described above, a portion of the
그리고, 희생층 제거 단계(S500)는 투명 전극(300) 표면에 유연 기판(500)이 형성된 이후, 희생층(200)을 에칭 공정을 통해 제거하는 과정으로, 에칭 용액(600)을 이용하여 희생층(200)을 에칭하여 제거하는 방식으로 진행된다. The sacrificial layer removing step S500 is a process of removing the
즉, 앞서 설명한 희생층 형성 단계(S100), 투명 전극 형성 단계(S200), 은 나노와이어 코팅 단계(S300) 및 유연 기판 형성 단계(S400)를 거치게 되면 모재 기판(100)의 표면에 희생층(200), 투명 전극(300), 은 나노와이어(400) 및 유연 기판(500)이 순차적으로 형성되는데, 이 상태의 모재 기판(100)을 에칭 용액(600)이 저장된 용기에 함침시키는 방식으로 진행된다.That is, when the sacrificial layer forming step S100, the transparent electrode forming step S200, the silver nanowire coating step S300, and the flexible substrate forming step S400 are performed, a sacrificial layer The
이때, 희생층(200)은 에칭 용액(600)에 의해 에칭되며 녹아 없어지게 된다. 따라서, 에칭 용액(600)은 희생층(200)만을 에칭할 수 있는 성분의 용액으로 형성되어야 한다.At this time, the
예를 들면, 희생층(200)이 은(Ag)으로 대표되는 금속층으로 형성된 경우, 에칭 용액(600)은 이에 대응하여 은(Ag)을 녹일 수 있는 요오드가 함유된 요오드 용액으로 적용될 수 있다.For example, when the
이와 같이 에칭 공정을 통해 희생층(200)을 제거하게 되면, 모재 기판(100)과 투명 전극(300)이 서로 분리된다. 즉, 모재 기판(100)에 희생층(200), 투명 전극(300), 은 나노와이어 및 유연 기판(500)이 순차적으로 형성된 상태에서, 희생층(200)이 제거됨으로써, 도 4에 나타난 것처럼 투명 전극(300)과 은 나노와이어(400) 및 유연 기판(500)이 서로 결합한 상태에서 모재 기판(100)과 분리된다.When the
이와 같이 모재 기판(100)으로부터 분리된 투명 전극(300)과 은 나노와이어(400) 및 유연 기판(500)은 앞서 설명한 유연 기판 형성 단계(S400)를 통해 코팅 방식을 통해 결합된 상태로 유지되며, 그 자체로 하나의 유연 투명 전극을 형성하게 된다.The
이상에서 설명한 과정을 통해 유연 기판(500)과 투명 전극(300) 사이에 은 나노와이어가 매립된 형태의 유연 투명 전극이 제조되며, 이때 투명 전극(300)은 앞서 설명한 열처리 단계(S220)를 통해 열처리 공정을 거친 후이므로 전기적 특성 및 투과율이 우수한 고품위 투명 전극의 특성을 나타내게 된다.Through the above-described process, a flexible transparent electrode in which silver nanowires are buried between the
이러한 본 발명에 따른 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극의 제조방법을 도 2를 참조하여 정리하여 보면, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 모재 기판(100)을 준비하고, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 모재 기판(100)의 표면에 희생층(200)을 형성하게 된다.Referring to FIG. 2, a method of manufacturing a high-quality flexible transparent electrode having silver nanowires embedded therein according to the present invention is summarized as follows. A
이후, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 희생층(200)의 표면에 투명 전극(300)을 형성하고, 이 상태에서 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이 투명 전극(300)의 표면에 은 나노와이어(400)를 형성하게 된다.2 (c), a
그리고, 도 (e)에 도시된 바와 같이 은 나노와이어(400)가 코팅된 투명 전극(300)의 표면에 유연 기판 소재를 코팅하는 방식으로 유연 기판(500)을 형성한다.As shown in FIG. 5E, the
이러한 과정을 통해 모재 기판(100)의 표면에 희생층(200), 투명 전극(300), 은 나노와이어(400) 및 유연 기판(500)이 순차적으로 형성된 상태에서 이를 도 2의 (f)에 도시된 바와 같이 에칭 용액(600)에 함침시키게 된다.2 (f), the
이와 같이 에칭 용액(600)에 함침되면, 희생층(200)이 에칭 용액(600)에 녹아 제거되어 도 2의 (g)에 도시된 바와 같이 은 나노와이어(400)가 매립된 유연 기판(500)과 투명 전극(300)은 서로 결합한 상태에서 모재 기판(100)으로부터 분리된다.As shown in FIG. 2 (g), the
이와 같이 모재 기판(100)과 분리된 투명 전극(300)과 유연 기판(500)은 도 2의 (h)에 도시된 바와 같이 유연성을 갖는 하나의 유연 투명 전극을 형성하게 된다.The
이때, 도 2의 (c)에 도시된 투명 전극(300)을 형성하는 과정은 희생층(200) 표면에 투명 전극(300)을 성막한 후, 성막된 투명 전극(300)에 고온의 열처리 공정을 수행하는 방식으로 진행된다.2 (c), the
이와 같은 열처리 공정을 수행함으로써, 투명 전극(300)의 전기적 특성 및 투과율을 향상시킬 수 있고, 이러한 열처리 공정이 완료된 이후에 도 2의 (d) 및 도 2의 (e)에 도시된 바와 같이 은 나노와이어 및 유연 기판을 형성한다.By performing such a heat treatment process, it is possible to improve the electrical characteristics and transmittance of the
따라서, 투명 전극(300)의 열처리 공정은 종래 기술과 달리 유연 기판(500)이 존재하지 않는 상태로 진행되므로, 열처리 공정에 따른 유연 기판의 손상이 발생하지 않는다.Therefore, unlike the prior art, the heat treatment process of the
이에 따라 종래 기술에서 발생하는 열처리 공정시 유연 기판(500)의 균열 등에 의한 투명 전극(300)의 균열이나 들뜸과 같은 손상을 원천적으로 차단할 수 있으며, 투명 전극(300)에 대한 고온의 열처리 공정을 통해 고품위의 유연 투명 전극을 형성할 수 있다.Accordingly, it is possible to prevent damage such as cracking or lifting of the
또한, 액상의 유연 기판 소재가 투명 전극(300)의 표면에 형성된 은 나노와이어(400)의 틈새로 스며들어 채우기 때문에 액상의 유연 기판 소재가 건조된 후에는 은 나노와이어(400)가 유연 기판(500)에 매립된 형태를 갖기 때문에 도 6과 같이 투명 전극(300)과 접하게 되는 유연 기판(500)의 계면이 우수한 평탄도를 갖게 되고 따라서, 투명 전극의 접촉면적이 증가하게 되어 우수한 결합력을 갖게 된다.In addition, since the liquid flexible substrate material seeps and fills into the gap of the
한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. .
100 : 모재 기판 200 : 희생층
300 : 투명 전극 400 : 은 나노와이어
500 : 유연 기판 600 : 에칭 용액100: base material substrate 200: sacrificial layer
300: transparent electrode 400: silver nanowire
500: flexible substrate 600: etching solution
Claims (10)
상기 희생층 표면에 투명 전극을 형성하는 투명 전극 형성 단계;
상기 투명 전극 표면에 은 나노와이어를 도포하는 은 나노와이어 코팅 단계;
상기 은 나노와이어 표면에 유연 기판 소재를 코팅한 후 건조하여 유연 기판을 형성하는 유연 기판 형성 단계; 및
상기 희생층을 에칭 공정을 통해 제거하는 희생층 제거 단계;를 포함하고,
상기 희생층 제거 단계를 통해 상기 희생층이 제거됨으로써, 상기 유연 기판과 은 나노와이어 및 투명 전극이 상호 결합된 상태에서 상기 모재 기판과 분리되어 유연 투명 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극 제조방법.
A sacrificial layer forming step of forming a sacrificial layer on the surface of the base material substrate;
Forming a transparent electrode on the surface of the sacrificial layer;
A silver nanowire coating step of applying silver nanowires to the surface of the transparent electrode;
Forming a flexible substrate by coating a surface of the silver nanowire on a surface of a flexible substrate and drying the surface of the substrate; And
And a sacrificial layer removing step of removing the sacrificial layer through an etching process,
Wherein the sacrificial layer is removed through the sacrificial layer removing step so that the flexible transparent electrode is formed by separating the sacrificial layer from the base substrate in a state where the flexible substrate and the silver nanowire and the transparent electrode are bonded to each other, Method of manufacturing a high quality flexible transparent electrode embedded.
상기 투명 전극 형성 단계는,
상기 희생층 표면에 상기 투명 전극을 성막하는 성막 단계; 및
상기 성막 단계를 통해 성막된 투명 전극에 열처리 공정을 수행하는 열처리 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극 제조방법.
The method according to claim 1,
The transparent electrode forming step may include:
A film forming step of forming the transparent electrode on a surface of the sacrificial layer; And
And a heat treatment step of performing a heat treatment process on the transparent electrode formed through the film formation step.
상기 모재 기판은 고온의 열처리 공정이 가능한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극 제조방법.
The method of claim 2,
Wherein the base substrate is made of a material capable of being subjected to a high temperature heat treatment process.
상기 희생층은 금속 성분을 성막하는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극 제조방법.
The method of claim 2,
Wherein the sacrificial layer is formed by a method of depositing a metal component.
상기 희생층을 형성하는 금속은 상기 투명 전극과 반응하지 않는 금속 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극 제조방법.
The method of claim 4,
Wherein the metal forming the sacrificial layer is made of a metal material that does not react with the transparent electrode.
상기 금속 물질은 은(Ag)을 포함하는 것을 특징으로 하는 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극 제조방법.
The method of claim 5,
Wherein the metal material comprises silver (Ag). ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
상기 유연 기판 소재는 수지액 형태로 상기 투명 전극에 코팅되며, CPI, PET, PEN, PES, PC, PI 중 어느 하나의 고분자 물질로 적용되는 것을 특징으로 하는 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the flexible substrate material is coated on the transparent electrode in the form of a resin liquid and applied as a polymeric material selected from among CPI, PET, PEN, PES, PC, and PI. Gt;
상기 희생층 제거 단계는
상기 모재 기판에 상기 희생층, 투명 전극 및 유연 기판이 형성된 상태에서 상기 모재 기판을 별도의 에칭 용액에 함침시켜 상기 희생층을 제거하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극 제조방법.
The method according to any one of claims 1 to 7,
The sacrificial layer removing step
Wherein the sacrificial layer, the transparent electrode, and the flexible substrate are formed on the base substrate, and the base substrate is impregnated with a separate etching solution to remove the sacrificial layer. A method of manufacturing a transparent electrode.
상기 희생층은 은(Ag)을 포함하는 금속층으로 형성되고, 상기 에칭 용액은 상기 금속층을 에칭할 수 있는 요오드 용액으로 적용되는 것을 특징으로 하는 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극 제조방법.
The method of claim 8,
Wherein the sacrificial layer is formed of a metal layer containing silver (Ag), and the etching solution is applied as an iodine solution capable of etching the metal layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20130094676A KR101470752B1 (en) | 2013-08-09 | 2013-08-09 | method to fabricate high quality flexible transparent electrodes embedded Ag nanowire and high quality flexible transparent electrodes |
Applications Claiming Priority (1)
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