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2011. 8. 9. 17:22 대덕밸리과학소식/KAIST

플렉시블 필름에 제조된 미세 은 금속배선

플렉시블 디스플레이 제조에는 필름 사이에 10μm 이하의 미세한 금속배선을 형성하는 것이 핵심기술 중 하나입니다.

KAIST 기계공학과 양민양 교수팀은 대기 중에서 고품질 고전도성을 갖는 미세 금속배선을 플렉시블 디스플레이용 필름에 저렴하게 제조하는 기술을 개발하는 데 성공했습니다.

양민양 교수

플렉시블 디스플레이 미세 금속배선 제조에는 노광이나 진공증착, 도금과 같은 고가의 복잡한 방법이 적용돼 왔습니다.
최근에는 잉크젯, 롤투롤(Roll to Roll)과 같은 인쇄방법이 시도되고 있는데요.

그러나 전극으로서 요구되는 특성인 전기 전도성, 전극 품질, 정밀도와 생산성 또는 제조 원가를 충족시키는 데 한계가 있었습니다.

KAIST 연구팀은 이러한 문제를 광촉매 자가 생성을 이용한 광열화학 반응과 새로운 패턴전사 방식으로 해결했습니다.

연구팀은 고가의 금속 나노입자 잉크를 대신해 금속원자가 녹아있는 유기물로부터 2~3nm의 극미세 은 나노입자 광촉매를 자가 생성 시킨 후 레이저를 사용한 광화학반응을 유도함으로써 유연한 금속배선을 제조했습니다.

또한 레이저를 이용해 고체상태의 패턴을 고분자 필름에 전사하는 방법인 레이저유도 패턴접착전사법(Laser Induced Pattern Adhesive Transfer, LIPAT)을 개발해 PET(폴리에스터)와 같이 열에 약한 유연한 필름에도 적용할 수 있도록 했습니다.

이 방법으로 10μm이하의 미세한 은 금속배선을 비저항 3.6μΩ·cm의 높은 전도도로 PET, PI, PEN등 다양한 재질의 고분자 필름에 성공적으로 형성했으며 높은 신뢰성도 검증했습니다.

강봉철 박사과정

이번 연구를 주도한 KAIST 양민양 교수는 유연한 금속배선 제조에 있어 기존의 은 나노입자 잉크를 사용하는 방법과 비교해 원가를 1/100 수준으로 절감했고, 제조 속도를 최대 100배 이상 향상시켜 플렉시블 디스플레이 뿐만 아니라 태양전지와 같은 차세대 유연 전자 소자 제조에 획기적인 변화를 가져올 것으로 예측했습니다.

KAIST 양민양 교수와 강봉철 박사과정 학생이 주도한 이번 연구결과는 그 우수성을 인정받아 광학분야의 세계적인 과학저널인 네이처 포토닉스(Nature Photonics)지 2011년 4월호 뉴스 앤 뷰즈(News and Views)에 선정됐고, 국내 및 국제 특허 출원을 완료했습니다.

 

레이저유도 패턴접착전사법(Laser Induced Pattern Adhesive Transfer, LIPAT)공정

        (a) 광촉매 자가생성을 통한 금속배선 형성
        (b) 레이저를 이용한 광학적 접착 패턴 전사 
        (c) 저내열성 플렉시블 기판에 형성된 고전도성 미세 금속배선


 용 어 설 명

노광 : 기판 재료에 감광액을 바르고 패턴이 있는 필름에 자외선을 조사하면 패턴부분 만 감광액이 경화되어 세척 후 패턴 부분 만 남게 되는 패턴 제조 방법.
 
진공증착 : 금속이나 비금속의 물질을 진공 속에서 가열해 그 기체 입자를 물체 표면에 매우 얇은 두께로 코팅시키는 방법.
 
광촉매 : 광 흡수율을 향상시키기 위한 고상의 광흡수체
 
비저항 : 단위 부피당 전기저항을 나타내는 전도성 측정 지표로서 이 값이 낮을 수록 저항이 적음을 의미함. 단위는 μΩ·cm

광열화학 반응 : 유기금속 화학물에 광에너지를 주사해 화학반응을 일으켜 순간적으로 금속나노입자로 변환하고 동시에 광에너지 흡수에 의한 열에너지 증가로 나노입자를 응집시키는 반응.

패턴전사 방식 : 재료의 코팅/열처리가 용이한 기판에서 원하는 형상의 패턴만 선택적으로 플렉시블기판으로 패턴을 전사하는 방식. 레이저유도 패턴접착전사법 (LIPAT)은 레이저를 이용하여 유연기판과 전극 사이의 접착력을 순간적으로 증가시켜 고전도성 미세 패턴을 내열성이 낮은 유연기판으로 전사하는 방법.   


이재형 기자 1800916@cctoday.co.kr

posted by 과학이야기

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