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KR101995096B1 - Transparent electrode using belt-shaped metal line embedded colorless transparent polyimide for OLED Display and process for manufacturing the same - Google Patents

Transparent electrode using belt-shaped metal line embedded colorless transparent polyimide for OLED Display and process for manufacturing the same Download PDF

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KR101995096B1
KR101995096B1 KR1020160023062A KR20160023062A KR101995096B1 KR 101995096 B1 KR101995096 B1 KR 101995096B1 KR 1020160023062 A KR1020160023062 A KR 1020160023062A KR 20160023062 A KR20160023062 A KR 20160023062A KR 101995096 B1 KR101995096 B1 KR 101995096B1
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metal
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이지현
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한국과학기술원
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Abstract

본 발명은 무작위한 배열을 이루거나 특정한 방향으로 정렬된 금속 나노 벨트 내지는 마이크로 벨트 또는 그리드 형태의 금속 메쉬 전극이 무색, 투명한 유연 폴리이미드 기판에 내장되어 일체화된 고내열성 유연 투명전극 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 상기 금속 나노 벨트 내지는 마이크로 벨트 또는 그리드 형상의 금속선은 전기방사 또는 전기수력학적 프린팅 장치를 이용하여 제조된 고분자 나노섬유를 식각 마스크로 사용하여 제조됨으로써, 고가의 포토리소그래피(Photo lithography) 공정 없이 제조가 가능한 장점이 있다. 특히 금속 전극선이 완벽하게 투명 폴리이미드 기판의 한쪽 면에 내장됨에 따라 매끄러운 표면 평탄도를 가져, 플렉서블 OLED 디스플레이 기판으로 적용이 가능하다. 또한 폴리이미드 기반의 기판이기 때문에 고온 공정이 요구되는 태양전지, 디스플레이용 기판으로도 활용될 수 있다.The present invention relates to a highly heat-resistant, flexible transparent electrode having a random arrangement or a metal nano-belt arranged in a specific direction, or a metal mesh electrode in the form of a micro-belt or grid embedded in a colorless transparent transparent polyimide substrate, . The metal nano-belt, micro-belt, or grid-shaped metal wire is manufactured by using polymer nanofibers produced by electrospinning or electrohydraulic printing apparatus as an etch mask, and thus manufacturing without an expensive photolithography process There are advantages. In particular, since metal electrode lines are embedded on one side of a completely transparent polyimide substrate, they have a smooth surface flatness and can be applied to a flexible OLED display substrate. Since it is a polyimide-based substrate, it can also be used as a substrate for a solar cell or a display requiring a high-temperature process.

Description

벨트 형상의 금속 전극선이 내장된 플렉서블 OLED 디스플레이용 폴리이미드 투명전극 및 그 제조방법{Transparent electrode using belt-shaped metal line embedded colorless transparent polyimide for OLED Display and process for manufacturing the same} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a polyimide transparent electrode for a flexible OLED display having a belt-shaped metal electrode line and a method of manufacturing the transparent electrode using a transparent electrode,

본 발명은 투명전극을 구성하는 벨트 형상의 금속 전극선(나노 벨트 또는 마이크로 벨트)을 무색 투명한 유연 폴리이미드 기판에 내장하여 평탄한 표면 구조를 갖는 고내열성 유연 폴리이미드 기반 투명전극 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 유리 기판 위에 금속 박막층을 형성하고, 고분자 섬유를 금속 박막층 위에 선택적으로 코팅하여 식각 보호 패턴으로 사용하고, 식각 과정과 고분자 섬유 제거 과정을 거쳐 얻어진 벨트 형상의 금속 전극선을 투명 폴리이미드 필름의 한쪽 표면에 내장하여 높은 열적, 기계적, 화학적 안정성과 함께 균일한 표면 평탄도를 가지는 것을 특징으로 하는 고내열성,고전도성, 고굴절율 유연 폴리이미드 투명전극을 제공한다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a highly heat-resistant flexible polyimide-based transparent electrode having a flat surface structure by incorporating a metal electrode wire (nano belt or micro belt) of a belt-like shape constituting a transparent electrode in a colorless transparent flexible polyimide substrate, . More specifically, a metal thin film layer is formed on a glass substrate, a polymeric fiber is selectively coated on the metal thin film layer to use as an etching protection pattern, a belt-shaped metal electrode wire obtained through an etching process and a polymer fiber removing process is formed as a transparent polyimide film High conductivity, high refractive index flexible polyimide transparent electrode, which has a high thermal, mechanical and chemical stability and a uniform surface flatness.

2010년부터 LCD(Liquid Crystal Display) TV시장이 성숙단계에 접어들면서 차세대 디스플레이로서 OLED(Organic Light Emitting Diode)가 큰 주목을 받고 있다. 특히 AMOLED(Active Matrix OLED) 방식은 유기물을 이용하여 직접 발광하는 메커니즘을 가지고 있어 향후 유연하며 휘어지는(flexible) 디스플레이 시장에 적합한 기술로 여겨지고 있다. OLED (Organic Light Emitting Diode) has attracted a great deal of attention as a next-generation display as the LCD (Liquid Crystal Display) TV market has entered a mature stage in 2010. In particular, AMOLED (Active Matrix OLED) has a mechanism of directly emitting light by using organic materials, which is considered to be suitable for a flexible display market in the future.

따라서 최근 전자기기 산업에서는 기판기술, 트랜지스터 기술, 디스플레이 모드기술, 공정기술, 소재기술을 접목시켜 유연한 디스플레이를 구현하려는 노력이 이어지고 있다. 현재 투명전극은 태양전지, 터치패널, 디스플레이 등의 전극재료나 CRT(Cathode Ray Tube), PDP(Plasma Display Panel)의 전자파 차폐막 및 정전기 발생 억제 등의 용도로 사용되고 있으나 주로 유리기판 위에 전극을 형성시켜 유연소자로써 응용에 큰 제한을 겪고 있다. 따라서 차세대 투명전극으로써의 응용을 위해서는 전극 및 기판의 유연성이 확보되어야 한다. 이를 구현하기 위해 전극의 경우 그래핀, 탄소나노튜브, 금속 나노와이어, 금속 메쉬(mesh)가 유망한 재료로써 제시되고 있으며,기판의 경우에는 플라스틱 같은 유연하고 휘어지는 유기물 재료가 주로 사용되고 있다.Therefore, in recent electronics industry, efforts are being made to realize flexible display by combining substrate technology, transistor technology, display mode technology, process technology, and material technology. Currently, transparent electrodes are used for electrode materials such as solar cells, touch panels, and displays, electromagnetic wave shielding films for cathode ray tubes (CRT), plasma display panels (PDP), and static electricity generation, As a flexible device, it is subject to a great limitation in applications. Therefore, for application as a next-generation transparent electrode, the flexibility of the electrode and the substrate must be secured. In order to realize this, electrodes such as graphene, carbon nanotube, metal nanowire, and metal mesh are proposed as promising materials. In the case of substrates, flexible and flexible organic materials such as plastic are mainly used.

금속 나노와이어의 경우에는 주로 용액공정을 통해 만들어지며, 쉽게 높은 종횡비를 가지는 와이어를 만들 수 있어 다양하게 응용되고 있다. 또한, 금속 메쉬의 경우에는 진공 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅, 화학기상증착, 잉크젯 프린팅, 스크린프린팅 등과 같은 공정을 사용하여 필요에 맞게 설계하여 형성할 수 있다. 대한민국 등록특허공보 제10-1266985호에서는 전기수력학적 잉크 분사방식으로 한 터치스크린 패널 투명전극을 제조하는 기술을 개시하고 있다. 상기 전기수력학적 패터닝(patterning) 방식은 비교적 저가의 장비를 사용하여 마이크로 수준의 금속 메쉬를 제조하는 기술로 알려져 있어 신개념 금속 메쉬 제작 기술로 널리 사용될 것으로 기대되고 있다. In the case of metal nanowires, they are mainly made by a solution process, and a wire having a high aspect ratio can be easily produced, and thus various applications have been made. In the case of a metal mesh, the metal mesh can be designed and formed by using processes such as vacuum deposition, sputtering, ion plating, chemical vapor deposition, inkjet printing, screen printing, and the like. Korean Patent Publication No. 10-1266985 discloses a technique for manufacturing a touch screen panel transparent electrode using an electrohydrodynamic ink jet method. The electrohydrodynamic patterning method is known as a technique for manufacturing a micro-level metal mesh using relatively low-cost equipment and is expected to be widely used as a new concept metal mesh manufacturing technique.

포토레지스트(PR, Photoresist)를 마스크로 이용한 리소그래피(Lithography) 공정은 미세한 패턴형성에 있어서 높은 기술력을 가지고 있어 현재 반도체 산업 및 각종 미세 패터닝 기술이 필요한 분야에서 사용되고 있다. 그렇지만 상기 공정의 경우 장비 및 마스크 제작비용 등이 비싸며 공정이 복잡하다는 단점이 있다.A lithography process using a photoresist (PR) as a mask has a high technological power in forming a fine pattern and is currently used in fields requiring a semiconductor industry and various fine patterning technologies. However, the above process has a disadvantage in that equipment and mask manufacturing cost are expensive and the process is complicated.

이러한 이유로 터치패널 같은 반도체산업에 비해 비교적 낮은 미세 패터닝 기술이 필요한 산업에서는 롤투롤, 그라비어, 잉크젯 프린팅 공정을 이용해 전극을 제조하는 것이 가능하다. 하지만 대부분의 패터닝 공정들은 여전히 낮은 가격경쟁력과 복잡한 공정 과정의 한계를 겪고 있다. 따라서 최근에는 결정립계를 이용한 패터닝, 전기방사법을 이용한 패터닝, 전기수력학적 젯 프린팅 기법을 이용한 패터닝 등과 같이, 저가격의 재료나 공정을 이용한 패터닝 기술이 연구되고 있다. For this reason, it is possible to manufacture electrodes using roll-to-roll, gravure, and ink-jet printing processes in an industry in which relatively low patterning technology is required compared to a semiconductor industry such as a touch panel. However, most patterning processes still suffer from low cost competitiveness and complex process steps. Recently, patterning techniques using low cost materials and processes such as patterning using grain boundaries, patterning using electrospinning method, and electrohydrodynamic jet printing method have been studied.

전기방사(Electrospinning)는 전기적으로 하전된 고분자 용액 및 용융물의 젯(jet)을 통해 나노섬유를 제조할 수 있는 공정이다. 이러한 전기방사 기술은 저가의 장비이며 용매에 용융 및 혼합이 가능한 모든 고분자 재료를 사용하여 나노섬유를 쉽게 제조할 수 있고 나노섬유의 형상 및 크기의 조절이 용이하여 다양한 응용 분야에 적용이 가능한 기술이다. 하지만 전기방사 공정으로는 무작위한 배열의 섬유는 쉽게 제조할 수 있으나 원하는 모양으로 패터닝된 섬유는 얻기 어렵다는 단점을 가지고 있다.Electrospinning is a process capable of producing nanofibers through an electrically charged polymer solution and a jet of a melt. Such electrospinning technology is inexpensive equipment, and it is possible to easily manufacture nanofibers by using all the polymer materials which can be melted and mixed in the solvent, and it is possible to control the shape and size of the nanofibers, so that it is applicable to various application fields . However, in the electrospinning process, a random arrangement of fibers can be easily produced, but it is difficult to obtain a patterned pattern of the desired shape.

전기수력학 프린팅은 그 원리는 전기방사와 비슷하며 전기장을 이용하여 미세 액적을 토출하는 방식이다. 노즐과 기판 사이에 균일한 전기장이 생성되면 대전된 잉크가 정전기력에 의해 노즐 끝단에서 기판으로 이동하는데, 이때 노즐 끝단에서는 메니스커스가 원뿔모양의 테일러 콘(Taylor Cone) 형상으로 유지되며, 인가된 정전기력 크기에 따라 다양한 형태의 토출이 이루어지게 된다. 전기수력학 프린팅의 액적은 테일러 콘의 끝 단에서 나노, 마이크로 크기로 형성이 가능하여 나노 크기의 고해상도 패턴 구현이 가능하고 전기방사와는 달리 원하는 모양으로 패터닝이 가능하기 때문에 많은 응용분야에 사용되고 있는 기술이다.Electrohydrodynamics printing is similar to electrospinning, and is a method of ejecting fine droplets using an electric field. When a uniform electric field is generated between the nozzle and the substrate, the charged ink moves from the nozzle end to the substrate by the electrostatic force. At this time, at the nozzle end, the meniscus is maintained in a conical Taylor cone shape, Various types of discharging are performed depending on the electrostatic force magnitude. Electrohydraulic printing liquid droplets can be formed in nano and micro size at the end of Taylor cone, enabling to realize high resolution pattern of nano size and patterning in desired shape unlike electrospinning. Technology.

무색 투명한 유연 폴리이미드 필름은 폴리이미드의 전구체 용액인 폴리아믹산 용액을 제조하고 이를 코팅한 후 200 ℃ 부근의 온도에서 이미드화를 위한 열처리를 거침으로써 내화학성, 내열성, 전기절연성이 확보된 고분자 필름으로 제조된다. 이때 폴리아믹산 용액은 방향족 디아민(Aromatic diamine) 또는 방향족 디이소시아네이트(Aromatic diisocyanate) 용액을 방향족 디안하이드라이드(Aromatic dianhydride)와 중합하여 제조할 수 있다. 현재 폴리이미드 필름은 유연하고 휘어질 수 있으며, 뛰어난 절연 특성 및 300 ℃ 부근의 온도에서 견디는 내열적 특성 덕분에 절연막, 전극보호막, 유연소자 배선기판 등의 분야에서 광범위하게 사용되고 있다.The colorless transparent flexible polyimide film is a polymer film having chemical resistance, heat resistance and electrical insulation properties by preparing a polyamic acid solution as a precursor solution of polyimide, coating it, and subjecting it to heat treatment for imidization at a temperature of about 200 ° C . The polyamic acid solution may be prepared by polymerizing an aromatic diamine or an aromatic diisocyanate solution with an aromatic dianhydride. Currently polyimide films are widely used in the fields of insulating films, electrode protection films, flexible device wiring boards and the like due to their flexible and flexible properties and their excellent insulating properties and thermal resistance which can withstand temperatures of around 300 ° C.

하지만 폴리이미드 필름은 이미드 사슬 내에 존재하는 방향족 고리 분자에서 일어나는 π-π 전자 전이에 의해 갈색 및 황색 빛깔을 띄게 되어 광투과도의 황색지수가 높다는 큰 단점을 가지고 있다. 이런 문제점을 해결 하기 위해 대한민국 공개특허공보 제10-2003-0009437호 및 제10-2013-0110589호 등에서는 폴리이미드 단량체인 디아민(Diamine) 및 디안하이드라이드(Dianhydride)의 분자구조를 바꿈으로써 π-π 전자 전이를 감소시켜 무색, 투명한 유연 폴리이미드를 제조하는 기술을 공개하였다.However, the polyimide film has a large disadvantage that the yellow index of the light transmittance is high because the π-π electron transition occurs in the aromatic ring molecule existing in the imide chain, and the color becomes brown and yellow. In order to solve such a problem, Korean Patent Laid-Open Publication Nos. 10-2003-0009437 and 10-2013-0110589 disclose a process for producing a π-conjugated diene polymer by changing the molecular structure of a diimine and a dianhydride, which are polyimide monomers, discloses a technique for producing a colorless, transparent and flexible polyimide by decreasing? transference.

다양한 재료를 이용하여 만들어진 유연 투명전극이 디스플레이, 태양전지, 터치스크린 등과 같은 소자에 이용되기 위해서는 표면의 거칠기가 매우 중요하다. 표면이 균일하지 않은 경우 그 단차에서 전기적 단락이 일어날 수 있으며 재료간 계면특성이 크게 저하되는데 이는 소자에 막대한 영향을 미칠 수 있다. 따라서 플라스틱 기판 위에 제조된 투명전극이 유연하면서도, 표면이 매끄럽고, 고온공정에서도 견딜 수 있는 우수한 내열 특성 및 고굴절율 특성을 동시에 갖는 투명전극의 개발이 플렉서블 태양전지 및 OLED 디스플레이 적용을 위해 요구되고 있다. Surface roughness is very important for flexible transparent electrodes made of various materials to be used in devices such as displays, solar cells, and touch screens. If the surface is not uniform, electrical shorting may occur at the step and the interfacial characteristics between materials may be greatly degraded, which may have a large effect on the device. Therefore, the development of a transparent electrode having both a heat resistance characteristic and a high refractive index characteristic, which is transparent, smooth, smooth, and able to withstand a high temperature process, is also required for the application of flexible solar cells and OLED displays.

본 발명의 목적은, 저가의 고속 제조 공정을 적용하여 벨트 형상의 금속선을 고온에서 견딜 수 있는 무색 투명한 유연 폴리이미드 기판에 내장함으로써 우수한 표면 평탄도, 유연성, 내산화성, 내열성이 확보된 투명전극 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a transparent electrode having excellent surface flatness, flexibility, oxidation resistance and heat resistance by incorporating a belt-shaped metal wire into a colorless transparent flexible polyimide substrate which can withstand high temperatures by applying a low- And a manufacturing method thereof.

본 발명의 다른 목적은, 고가의 공정인 포토 리소그래피에서 필요로 하는 포토레지스트 도포, 노광, 디벨로핑(developing)과 같은 복잡한 공정 단계 없이 전기방사법(Electrospinning) 또는 전기수력학적 프린팅(Electrohydrodynamic Deposition, EHD Printing) 방법을 이용하여 저가의 고분자 섬유를 에칭용 마스크로 적용하기 위해, 고속으로 금속 박막층 위에 직접 패터닝한 후, 고분자 섬유에 덮이지 않은 금속 박막을 에칭하고, 고분자 섬유를 제거하는 간단한 공정을 통해 벨트 형상의 금속선이 내장된 투명 폴리이미드 전극을 고속, 대면적으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an electrohydrodynamic deposition (EHD) or electrohydrodynamic deposition (EHD) process without complicated process steps such as photoresist coating, exposure, and development required for expensive photolithography In order to apply low-cost polymer fibers as an etching mask by using a printing method, it is necessary to pattern directly on the metal thin film layer at high speed, etch the metal thin film not covered with the polymer fibers, and remove the polymer fibers And a method of manufacturing a transparent polyimide electrode having a belt-shaped metal wire embedded therein at a high speed and a large area.

본 발명의 다른 목적은, 상기 투명 폴리이미드 기판에 내장되는 벨트 형상의 금속선의 종류가 구리인 경우 폴리이미드 기판에 구리선 전극이 내장되는 과정에서 발생할 수 있는 구리 식각 문제를 해결하기 위해 투명 폴리이미드 기판과 구리선 전극 사이의 계면에 보호층을 도입함으로써 구리 식각을 막아주어 전극의 전기적 안정성을 향상시키는 공정을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a transparent polyimide substrate and a method of manufacturing the same, which can solve the copper etching problem that may occur when a copper wire electrode is embedded in a polyimide substrate, And the copper layer is prevented by introducing a protective layer at the interface between the copper electrode and the copper wire electrode, thereby improving the electrical stability of the electrode.

본 발명의 다른 목적은, 유연 폴리이미드 기판 표면에 내장되어 한쪽 면만이 노출된 벨트 형상의 금속선 전극(랜덤 형상 내지는 메쉬 형상)의 상층부에 전도성 박막을 더 증착하여 전도성 특성과 내산화성이 더욱 개선된 고내열성 투명전극 제조공정을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a conductive polyimide substrate which is further provided with a conductive thin film on an upper layer of a metal wire electrode (random shape or mesh shape) And to provide a process for manufacturing a transparent electrode having high heat resistance.

본 발명의 다른 목적은, 벨트 형상의 금속선 전극의 폭과 간격을 전기방사법 (Electrospinning) 또는 전기수력학적 프린팅 (Electrohydrodynamic Deposition, EHD Printing) 방법으로 얻어진 고분자 섬유의 직경을 조절함으로써, 손쉽게 제어할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method of controlling the width and interval of a metal wire electrode in a belt shape by controlling the diameter of a polymer fiber obtained by electrospinning or electrohydrodynamic deposition (EHD printing) Method.

본 발명의 일 관점인 투명전극을 구성하는 전극층이 유연 투명기판의 한쪽 면에 내장되어 균일한 표면을 가지는 고내열성 유연 투명전극에서 전극층은 무작위적으로 산포된(randomly oriented) 금속선이거나 그리드 형태의 메쉬 전극이며,유연 투명기판으로는 무색 투명한 폴리이미드를 사용하며, 전극층이 기판안에 내장될 때 전극과 기판과의 계면부에 보호층을 포함함으로써 투명 폴리이미드 전구체 용액에 의한 금속 전극의 식각을 막아 전극의 전도도를 높게 유지하는 것을 특징으로 하는 금속선이 내장되어 균일한 평탄도를 갖는 투명 폴리이미드 기판을 제공한다.In an embodiment of the present invention, the electrode layer may be a randomly oriented metal line, or may be a grid-like mesh or a grid-like mesh, in which the electrode layer constituting the transparent electrode is embedded in one side of the flexible transparent substrate, Color transparent polyimide is used as the transparent transparent substrate. When the electrode layer is embedded in the substrate, the protective layer is included at the interface between the electrode and the substrate, thereby preventing the metal electrode from being etched by the transparent polyimide precursor solution, The conductivity of the transparent polyimide substrate is maintained at a high level, and a transparent polyimide substrate having uniform flatness is provided.

본 발명의 다른 관점인 벨트 형상의 금속선이 내장된 투명 폴리이미드 기판의 제조방법은 (a) 금속 박막층을 유리기판 위에 증착하는 단계; (b) 금속 박막층 위에 무질서하게 배열되거나 그리드 형상의 고분자 섬유 마스크를 전기방사 내지는 전기수력학적 프린팅 공정을 이용하여 형성하는 단계; (c) 상기 고분자 섬유 마스크와 금속 박막층 간의 접착특성을 증가시키기 위해 고분자 나노섬유 마스크를 스웰링하는 단계; (d) 상기 금속 박막층을 식각하고 상기 고분자 섬유 마스크를 제거하는 단계; (e) 상기 식각을 통해 얻어진 무질서하게 배열된 벨트 형상의 금속선 내지는 그리드 형상의 금속선 전극 위에 보호층을 코팅하는 단계; (f) 상기 유리기판 위에 형성된 보호층을 포함하는 금속 전극 층 위에 폴리이미드의 전구체 용액인 폴리아믹산 용액을 코팅하는 단계; (g) 상기 폴리아믹산 용액을 열처리하여 보호층을 포함하는 금속 전극층이 투명 폴리이미드 기판 한쪽 표면에 내장된 유연 투명전극을 제조하는 단계; (h) 상기 무질서하게 배열된 벨트 형상의 금속선 내지는 그리드 형상의 금속선 전극이 내장된 투명 폴리이미드 기판을 유리기판에서 분리하는 단계; (i) 상기 유리 기판으로부터 분리된 벨트 형상의 금속선이 내장된 투명 폴리이미드 기판위에 금속 나노, 마이크로 벨트 추가의 전도성 막을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. A method of manufacturing a transparent polyimide substrate having a belt-shaped metal wire embedded therein, the method comprising the steps of: (a) depositing a metal thin film layer on a glass substrate; (b) forming a grid-shaped polymeric fiber mask on the metal thin film layer by using electrospinning or electrohydrostatic printing processes; (c) swelling the polymer nanofiber mask to increase adhesion between the polymeric fiber mask and the metal foil layer; (d) etching the metal thin film layer and removing the polymeric fiber mask; (e) coating a protective layer on the randomly arranged belt-shaped metal wire or grid-shaped metal wire electrode obtained through the etching; (f) coating a polyamic acid solution, which is a precursor solution of polyimide, on the metal electrode layer including the protective layer formed on the glass substrate; (g) heat-treating the polyamic acid solution to produce a transparent transparent electrode having a metal electrode layer including a protective layer embedded in one surface of a transparent polyimide substrate; (h) separating the transparent polyimide substrate having the metal wire or grid-shaped metal wire electrode arranged in the disorderly arranged belt shape from the glass substrate; (i) coating a conductive nano- or micro-belt-added conductive film on a transparent polyimide substrate having a belt-shaped metal wire separated from the glass substrate.

상기 (a) 단계에서, 금속 박막층을 유리기판 상단에 증착하는 방법은 DC 또는 RF 스퍼터링 방법, PLD(Pulsed Laser Deposition), 열 증발법(Thermal Evaporation), 전자빔 증발법(E-beam Evaporation), 기상화학 증착법(Chemical Vapor Deposition), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 금속 박막층을 구성하는 금속 전극은 전도성이 높은 금속이면 특정 금속에 제약을 두지 않으며, 바람직하게는 Ag, Cu, Ni 등이 사용될 수 있다.The method of depositing the metal thin film layer on the upper surface of the glass substrate in the step (a) may be a DC or RF sputtering method, a pulsed laser deposition (PLD) method, a thermal evaporation method, an E-beam evaporation method, Chemical vapor deposition (CVD), or atomic layer deposition (CVD). The metal electrode constituting the metal thin film layer is not limited to a specific metal if it is a metal having high conductivity, and Ag, Cu, Ni, etc. may be preferably used.

상기 (a) 단계에서, 상기 금속 박막을 증착하기 전에 유리와 금속 박막 층간의 접착 특성을 향상시키기 위해서 접착층으로써 금, 은, 티타늄(Titanium), 크롬(Chromium), 니켈(Nickel), 플라티늄(Platinum) 중 하나를 포함하거나, 플라즈마, 오존 자외선 처리 중 하나를 포함할 수 있다.In step (a), in order to improve adhesion properties between the glass and the metal thin film layer before depositing the metal thin film, gold, silver, titanium, chromium, nickel, platinum ), Or one of plasma, ozone ultraviolet treatment.

상기 (b) 단계에서, 상기 고분자 섬유 마스크를 형성하는 고분자는 물에 녹지 않는 것을 특징으로 하는 폴리아크릴나이트릴(PAN, Polyacrilonitrile), 폴리비닐아세테이트(PVAc, Polyvinylacetate), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA, Polymethylmethacrylate, 폴리스티렌(PS, Polystylene), 폴리비닐클로라이드(PVC, Polyvinylchloride), 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate) 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 고분자 나노섬유 마스크는 전기방사 방법 내지는 전기수력학적 프린팅 방법을 이용하여, 무질서한 배열 내지는 정열된 그리드 형상의 나노섬유를 형성할 수 있다. In the step (b), the polymer forming the polymeric fiber mask is not soluble in water. The polyacrylonitrile (PAN), polyvinylacetate (PVAc), polymethylmethacrylate (PMMA) , Polymethylmethacrylate, polystyrene (PS), polyvinylchloride (PVC), and polycarbonate (PC). The polymer nanofiber mask may be formed by an electrospinning method or an electrohydrodynamic printing method Can be used to form disordered arrangement or aligned nanofibers in the form of a grid.

상기 (c) 단계에서, 상기 고분자 나노섬유 마스크와 금속 박막층 간의 접착성을 향상시키기 위해 고분자 마스크를 스웰링(Swelling)할 수 있는 용매인 아세톤(Acetone), 에탄올(Ethanol), N,N-디메틸포름아마이드(DMF, Dimethyformamide), N-메틸-2-피롤리돈(NMP, N-Methyl-2-Pyrrolidone), 디메틸아세트아마이드(DMAc, Dimethyaceteamide), 테트라하이드로퓨란(THF, Tetrahydrofuran) 중 하나 이상을 선택할 수 있다. In order to improve the adhesion between the polymer nanofiber mask and the metal thin film layer, a solvent capable of swelling a polymer mask, such as acetone, ethanol, N, N-dimethyl One or more of the following compounds may be used: at least one of formamide, dimethyformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylaceteamide, tetrahydrofuran, You can choose.

상기 (d) 단계에서, 고분자 나노섬유 마스크에 의해 보호되지 않은 금속 박막 부분을 식각하기 위해 건식 식각법과 습식 식각법 중 하나를 선택하여, 식각하는 단계로, 건식 식각법은 이온빔 식각, 서브트렉티브 플라즈마 식각, 고온클로린가스 식각 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하고, 습식 식각법은 고분자 나노섬유 마스크 배선 간격이 5 μm 이상으로 넓고, 고분자 나노섬유의 두께가 1 μm 이상일 경우, 증류수-FeCl3, 증류수-염산-FeCl3, 증류수-질산, 증류수-질산-실버니트레이트, 증류수-암모늄퍼설페이트-염산, 증류수-구리암모늄클로라이드-암모니아수 용액 중에서 하나 이상을 선택할 수 있다.In the step (d), one of a dry etching method and a wet etching method is selected and etched to etch a portion of the metal thin film not protected by the polymer nanofiber mask, and the dry etching method includes ion beam etching, Plasma etching, and high-temperature chlorine gas etching. In the wet etching method, when the interconnection interval of the polymer nanofiber mask is as wide as 5 μm or more and the thickness of the polymer nanofiber is 1 μm or more, distilled water-FeCl 3 , distilled water - At least one of hydrochloric acid-FeCl 3 , distilled water-nitric acid, distilled water-nitric acid-silver nitrate, distilled water-ammonium persulfate-hydrochloric acid, distilled water-copper ammonium chloride-ammonia water solution can be selected.

상기 (e) 단계에서, 식각을 통해 얻어진 무질서하게 배열된 벨트 형상의 금속선 내지는 그리드 형상의 금속선 전극 층을 투명 폴리이미드 기판의 전구체 용액인 폴리아믹산 용액으로부터 보호하기 위해 금속, 세라믹, 고분자 보호층을 선택적으로 형성하는 단계로;In the step (e), in order to protect the disorderly arranged metal line or grid-shaped metal line electrode layer obtained through etching from the polyamic acid solution as the precursor solution of the transparent polyimide substrate, a metal, ceramic, Selectively forming;

금속과 세라믹 보호층은 DC 또는 RF 스퍼터링 방법, Pulsed Laser Deposition (PLD), 열 증발법 (Thermal Evaporation), 전자빔 증발법 (E-beam Evaporation), 기상화학 증착법 (Chemical Vapor Deposition) 및 원자층 증착법 (Atomic Layer Deposition) 중 어느 하나를 사용하거나;The metal and ceramic protective layers may be formed by any suitable method, such as DC or RF sputtering, Pulsed Laser Deposition (PLD), thermal evaporation, E-beam evaporation, Chemical Vapor Deposition, Atomic Layer Deposition);

고분자 보호층은 상온에서 1 wt% 에서 10 wt% 의 농도를 가지는 폴리아릴아민 하이드로클로라이드 용액을 스핀코팅 방법, 프린팅(Printing) 방법, 디핑(Dipping) 코팅방법, 스프레이(Splay) 방법 중 어느 하나를 사용할 수 있다.The polymer protective layer may be formed by coating a solution of polyarylamine hydrochloride having a concentration of 1 wt% to 10 wt% at room temperature by any one of a spin coating method, a printing method, a dipping coating method and a spraying method Can be used.

상기 (f) 단계에서, 기존의 노란색을 띄는 폴리이미드가 아닌 무색 투명한 폴리이미드를 만들기 위한 전구체 용액(폴리아믹산)을 합성하기 위해서는 아민 단량체와 무수물 단량체가 필요하다. 이때 아민 단량체는 M-BAPB(3,3'-bis(4-aminophenoxy)biphenyl), p-BAPB(1,3-Bis(3-aminophenoxy)benzene), BAHFP(2,2-bis(4-aminophenyl) hexafluoropropane), m-BAPS(meta-amino-bis metabisaminophenoxy diphenyl sulfone), APS(ammonium persulfate), BAPF((9-Fluorenylidene)dianiline), p-BAPS(para-amino-bis metabisaminophenoxy diphenyl sulfone), BAMF(2,2`-bis(3-amino-4-methylphenyl)hexafluoropropane) 및 TFB(2,2`-bis(trifluoromethyl)benzidine) 중에서 선택된 하나를 포함할 수 있고;In step (f), an amine monomer and an anhydride monomer are required to synthesize a precursor solution (polyamic acid) for forming a colorless transparent polyimide which is not a conventional yellowish polyimide. Wherein the amine monomer is selected from the group consisting of 3,3'-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, 3-aminophenoxy benzene, p-BAPB, 2,2-bis (4-aminophenyl ), hexafluoropropane (m-BAPS), ammonium persulfate (APS), BAPF (9-Fluorenylidene) dianiline), p-BAPS (para-amino-bis metabisaminophenoxy diphenyl sulfone), BAMF 2,2'-bis (3-amino-4-methylphenyl) hexafluoropropane) and TFB (2,2'-bis (trifluoromethyl) benzidine);

무수물 단량체는, ODPA(4,4'-Oxydiphthalic Dianhydride), PMDA(pyromellitic dianhydride), DSDA(3,3',4,4'-diphenylsulfonetetracar-boxylic dianhydride), BPDA(4'-biphenyl tetracarboxylic acid dianhydride), BPADA(4,4'-(4,4'-isopropylidenediphenoxy) bis(phthalic anhydride)), 6FDA(4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride), BTDA(4,4'-Benzophenonetetracarboxylic Dianhydride), CBDA(1,2,3,4-cyclobutanetetracaroxylic dianhydride), CHDA(1,4-cyclohexanedicarboxylic acid) 중 하나를 포함할 수 있다.Examples of the anhydride monomer include 4,4'-oxydiphthalic dianhydride (PMDA), pyromellitic dianhydride (PMDA), 3,3 ', 4,4'-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride (BPDA), 4'- biphenyl tetracarboxylic acid dianhydride, (4,4 '- (4,4'-Benzophenonetetracarboxylic Dianhydride), CBDA (1, 4' , 2,3,4-cyclobutanetetracaroxylic dianhydride), and CHDA (1,4-cyclohexanedicarboxylic acid).

상기 (g) 단계에서, 상기 폴리아믹산 용액을 200 ~ 300 ℃의 온도에서 열처리하여 보호층을 포함하는 금속 전극층이 내장된 투명 폴리이미드 기판을 제조할 수 있다. In the step (g), the polyamic acid solution is heat-treated at a temperature of 200 to 300 ° C to produce a transparent polyimide substrate having a metal electrode layer containing a protective layer.

상기 (h) 단계에서, 상기 무질서하게 배열된 벨트 형상의 금속선 내지는 그리드 형상의 금속선 전극이 내장된 투명 폴리이미드 기판을 유리기판으로부터 분리하기 위해, 물속에 담그거나 레이저 가공을 통해 유리기판과 투명 폴리이미드 기판을 분리할 수 있다. In the step (h), in order to separate the transparent polyimide substrate having the metal wire or the grid-shaped metal wire electrode arranged in an uncontrolled manner from the glass substrate, the transparent polyimide substrate is immersed in water or laser- The mid substrate can be separated.

상기 (i) 단계에서 전도성을 띈 전극 산화보호막으로써 사용되는 무기물은 Al 내지는 Ga이 도핑된 ZnO, ITO 중에 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The inorganic material used as the electrode oxidation protective film having conductivity in the step (i) may include at least one of Al, Ga-doped ZnO, and ITO.

본 발명에 따르면 그리드 형태가 아닌(무작위한 배열을 갖거나 특정방향으로 정렬된 경우) 금속 나노, 마이크로 벨트 또는 그리드 형태의 금속 메쉬 전극이 무색 투명한 유연 폴리이미드 기판에 내장되어 균일한 표면을 갖는 고내열성 투명전극은 고분자 마스크를 간단하며 낮은 가격의 공정으로 제조함으로써 시간적, 경제적 노력을 획기적으로 낮출 수 있다. 뿐만 아니라 고내열성 특성을 가지며 동시에 높은 투과도와 유연성을 가지는 폴리이미드 기판에 전극을 내장시킴으로써 태양전지, 디스플레이 산업 외에도 높은 공정온도를 거치는 많은 산업에 사용될 수 있다.According to the present invention, a metal mesh electrode in the form of a metal nano, micro-belt, or grid is embedded in a colorless transparent flexible polyimide substrate that is not in a grid form (when having a random arrangement or aligned in a specific direction) The heat-resistant transparent electrode can dramatically lower the time and economic effort by manufacturing the polymer mask with a simple and low-cost process. In addition, it can be used in many industries that have higher temperature than solar cell and display industry by incorporating electrodes in a polyimide substrate having high heat resistance and high permeability and flexibility.

또한, 무색 투명한 폴리이미드의 전구체인 폴리아믹산 구조에 포함되어 있는 카르복실산은 구리와 같이 산에 쉽게 식각되는 금속 전극을 식각하여 전극의 성능을 감소시킬 수 있다. 이를 방지하기 위해 PAH 또는 세라믹 박막 등과 같은 금속 전극 식각 보호층을 사용함으로써 저비용, 고성능 금속 전극 제조의 사용 가능성을 열어 주었다.In addition, the carboxylic acid contained in the polyamic acid structure, which is a precursor of colorless transparent polyimide, can reduce the performance of the electrode by etching a metal electrode which is easily etched in an acid such as copper. To prevent this, the use of a metal electrode etch protection layer such as PAH or a ceramic thin film has opened the possibility of manufacturing a low-cost, high-performance metal electrode.

도 1은 실시예에 따라 금속 전극(나노, 마이크로 금속 벨트 내지는 메쉬)가 투명 폴리이미드 기판에 내장되어 일체화된 고내열성 투명전극의 단면 개념도이다.
도 2는 실시예에 따라 그리드 형태가 아닌 (무작위한 배열을 갖거나 일정 방향으로만 정렬되어 있는 형태) 금속 나노, 마이크로 벨트 내지는 그리드 형태를 가지는 금속 메쉬 전극이 무색 투명한 폴리이미드 기판에 내장되어 일체화된 고내열성 투명전극의 평면 개념도이다.
도 3은 실시예에 따라 금속 전극층 (그리드 형태가 아닌 금속 나노, 마이크로 벨트 내지는 그리드 형태의 금속 메쉬 전극)이 무색 투명한 폴리이미드 기판에 내장되어 일체화된 고내열성 투명전극의 제조 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 실시예에 따라 유리기판 위에 증착된 금속 박막 희생층의 주사전자현미경 단면 사진이다.
도 5는 실시예에 따라 전기 방사 공정에 의해 PVAc 고분자 마스크가 그리드 형태가 아닌 금속 나노, 마이크로 벨트로 형성된 광학현미경 사진이다.
도 6은 실시예에 따라 전기 방사 공정에 의해 PVAc 고분자 마스크가 그리드 형태가 아닌 금속 나노, 마이크로 벨트로 형성된 주사전자현미경 사진이다.
도 7은 실시예에 따라 전기수력학적 젯 프린팅(Electrohydrodynamic jet deposition) 공정에 의해 PAN 마스크가 그리드 형태인 메쉬 마스크로 패턴된 광학현미경 사진이다.
도 8은 실시예에 따라 전기방사 공정에 의해 형성된 PVAc 고분자 마스크가 유기용매에서 어닐링(annealing)된 광학 현미경 사진이다.
도 9는 실시예에 따라 전기방사 공정에 의해 형성된 PVAc 고분자 마스크가 유기용매에서 어닐링(annealing)된 주사전자현미경 사진이다.
도 10은 실시예에 따라 전기수력학적 젯 프린팅(Electrohydrodynamic jet deposition) 공정에 의해 형성된 PAN 메쉬 마스크가 유기용매에서 어닐링(annealing)된 광학현미경 사진이다.
도 11은 실시예에 따라 유리기판 위에 형성된 무작위한 배열을 가진(그리드 형태가 아닌) 금속 나노, 마이크로 벨트 금속 전극의 광학 현미경 사진이다.
도 12는 실시예에 따라 유리기판 위에 형성된 무작위한 배열을 가진(그리드 형태가 아닌) 금속 나노, 마이크로 벨트 금속 전극의 주사전자현미경 표면 사진이다. 나노 벨트는 위쪽 사진이며, 마이크로 사진은 아래쪽 사진이다.
도 13은 실시예에 따라 유리기판 위에 형성된 그리드 형태의 금속 메쉬 전극의 광학 현미경 사진이다.
도 14는 실시예에 따라 얇은 금속(일례로, 구리) 전극층 위에 보호층 유무에 따라서 폴리아믹산에 의한 금속 식각 정도를 나타내는 실사진이다.
도 15는 실시예에 따라 무작위의 배열을 가진 금속 나노, 마이크로 벨트 전극을 투명 폴리이미드 기판에 내재하여 일체화시킨 유연 투명전극의 주사전자현미경 표면 사진이다.
도 16은 실시예에 따라 금속 메쉬 전극을 투명 폴리이미드 기판에 내재하여 일체화시킨 유연 투명전극의 주사전자현미경 표면 사진이다.
도 17은 실시예에 따라 금속 벨트 전극이 투명 폴리이미드 기판에 내재되기 전과 내재된 후의 투명전극의 틸트(tilt)된 주사전자현미경 단면 사진이다. 위쪽 사진이 투명 폴리이미드 기판에 내재되기 전 사진이며 아래쪽 사진이 전극이 투명 폴리이미드 기판에 내재된 후의 사진이다.
도 18은 실시예에 따라 금속 메쉬 전극층이 투명 폴리이미드 기판에 내재되기 전과 내재된 후의 유연 투명전극의 주사전자현미경 단면 사진이다. 위쪽 사진이 전극이 투명 폴리이미드 기판에 내재되기 전 사진이며 아래쪽 사진이 전극이 투명 폴리이미드 기판에 내재된 후의 사진이다.
도 19는 실시예에 따라 금속 메쉬 전극이 투명 폴리이미드 기판에 내재된 투명전극의 두께에 따른 주사전자현미경 사진을 나타내고 있다.
도 20은 실시예에 따라 금속 메쉬 전극이 투명 폴리이미드 기판에 내재되어 일체화된 전극 배선간의 간격에 따른 광학현미경 사진을 나타내고 있다.
도 21은 실시예에 따라 금속 전극층이 투명 폴리이미드 기판에 내장되어 일체화된 고내열성 투명전극의 주사전자현미경 단면 사진이다.
도 22는 비교예에 따라 금속 메쉬 전극 비일체화 투명 폴리이미드 기판의 투명전극에 대한 주사전자현미경 사진이다.
도 23은 실시예를 바탕으로 하여 제조된 그리드 형태가 아닌 금속(구리) 나노, 마이크로 벨트 전극이 투명 폴리이미드 기판에 내장되어 일체화된 고내열성 투명전극의 면저항 및 투과도를 나타낸 표이다.
도 24는 실시예를 바탕으로 하여 제조된 금속(구리) 메쉬 전극이 투명 폴리이미드 기판에 내장되어 일체화된 고내열성 투명전극의 면저항 및 투과도를 나타낸 표이다.
FIG. 1 is a cross-sectional schematic view of a high-temperature-resistant transparent electrode in which a metal electrode (nano, micro-metal belt or mesh) is embedded in a transparent polyimide substrate according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a metal mesh electrode having a metal nano, micro-belt, or grid shape, which is not in a grid form (in a random arrangement or in a predetermined direction only) FIG. 2 is a schematic plan view of a highly heat-resistant transparent electrode.
FIG. 3 is a flowchart showing a manufacturing process of a highly heat-resistant transparent electrode in which a metal electrode layer (metal nano, micro-belt or grid-shaped metal mesh electrode, not a grid electrode) is embedded in a colorless transparent polyimide substrate according to an embodiment.
4 is a scanning electron microscope sectional photograph of a metal thin film sacrificial layer deposited on a glass substrate according to an embodiment.
FIG. 5 is an optical microscope photograph of a PVAc polymer mask formed by an electrospinning process in a metal nano-or micro-belt, not in the form of a grid, according to an embodiment.
FIG. 6 is a scanning electron microscope photograph of a PVAc polymer mask formed by a electrospinning process in a metal nano-or micro-belt, not in the form of a grid, according to an embodiment.
FIG. 7 is an optical microscope photograph of a PAN mask patterned with a grid-shaped mesh mask by an electrohydrodynamic jet deposition process according to an embodiment.
8 is an optical microscope photograph of a PVAc polymer mask formed by an electrospinning process annealed in an organic solvent according to an embodiment.
Figure 9 is a scanning electron micrograph of a PVAc polymer mask formed by an electrospinning process annealed in an organic solvent according to an embodiment.
10 is an optical microscope image of a PAN mesh mask formed by an electrohydrodynamic jet deposition process according to an embodiment, annealed in an organic solvent.
Figure 11 is an optical micrograph of a metal nano- or micro-belt metal electrode with a random arrangement (not in the form of a grid) formed on a glass substrate according to an embodiment.
12 is a scanning electron microscope (SEM) surface photograph of a metal nano-or micro-belt metal electrode with a random arrangement (not in the form of a grid) formed on a glass substrate according to an embodiment. The nano belt is the upper picture, and the micro picture is the lower picture.
13 is an optical microscope photograph of a grid-shaped metal mesh electrode formed on a glass substrate according to an embodiment.
14 is a microscope showing the degree of metal etching by a polyamic acid depending on the presence or absence of a protective layer on a thin metal (for example, copper) electrode layer according to an embodiment.
15 is a scanning electron microscope (SEM) surface photograph of a transparent transparent electrode in which a metal nano-or micro-belt electrode having a random arrangement according to an embodiment is embedded in a transparent polyimide substrate.
16 is a scanning electron microscope (SEM) surface photograph of a transparent transparent electrode in which a metal mesh electrode is embedded in a transparent polyimide substrate according to an embodiment.
17 is a tilted scanning electron microscope cross-sectional photograph of a transparent electrode before and after the metal belt electrode is embedded in the transparent polyimide substrate according to the embodiment. The upper photograph is a photograph before it is embedded in the transparent polyimide substrate, and the lower photograph is a photograph after the electrode is embedded in the transparent polyimide substrate.
18 is a scanning electron microscope sectional photograph of a transparent transparent electrode before and after the metal mesh electrode layer is embedded in the transparent polyimide substrate according to the embodiment. The upper photograph is a photograph before the electrode is embedded in the transparent polyimide substrate, and the lower photograph is the image after the electrode is embedded in the transparent polyimide substrate.
19 is a scanning electron micrograph showing the thickness of a transparent electrode in which a metal mesh electrode is embedded in a transparent polyimide substrate according to an embodiment.
Fig. 20 shows an optical microscope photograph according to the embodiment, in which the metal mesh electrodes are embedded in the transparent polyimide substrate and are spaced apart from each other by the interval between the electrode wirings.
21 is a scanning electron microscope sectional photograph of a high heat-resistant transparent electrode in which a metal electrode layer is embedded in a transparent polyimide substrate according to an embodiment.
22 is a scanning electron micrograph of a transparent electrode of a metal mesh electrode non-integrated transparent polyimide substrate according to a comparative example.
FIG. 23 is a table showing the sheet resistance and transmittance of a metal-copper (niobium) non-grid type non-grid type electrode fabricated on the basis of the embodiment, and a high heat-resistant transparent electrode integrated with a transparent polyimide substrate.
FIG. 24 is a table showing sheet resistance and transmittance of a transparent electrode of a metal (copper) mesh fabricated on the basis of an embodiment, which is incorporated in a transparent polyimide substrate and integrated with a high heat-resistant transparent electrode.

본 발명은 투명전극을 구성하는 전극층과 유연 투명기판을 일체화 하여 고내열성을 가지는 그리드 형태가 아닌 금속 나노, 마이크로 벨트 내지는 그리드 형태의 금속 메쉬가 무색, 투명한 폴리이미드 기판에 내장되어 일체화된 고내열성 투명전극 및 그 제조방법에 관한 것으로, 실시예 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7로부터 순차적으로 제조방법에 대해 상세히 기술하였다. 또한 비교예 1에서는 금속 메쉬 전극 비일체화 투명 폴리이미드 투명전극을 제조하여 구조적으로 본 발명과의 차이점을 부각 시켰다. The present invention relates to a transparent electrode and a flexible transparent substrate integrated with an electrode layer constituting a transparent electrode, and a metal nano, micro-belt or grid-like metal mesh which is not in the form of a grid having high heat resistance is embedded in a colorless transparent polyimide substrate, Electrode, and a method for producing the same, and the manufacturing method is described in detail from Examples 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 in detail. In Comparative Example 1, a metal mesh electrode non-integral transparent polyimide transparent electrode was manufactured and the difference from the present invention was emphasized structurally.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 금속 전극층(금속 나노, 마이크로 벨트 또는 금속 메쉬)이 투명 폴리이미드 기판에 내장되어 일체화된 고내열성 투명전극의 단면 개념도이다. 도 1에서 나타난 바와 같이 금속 전극층 일체형 투명전극(100)은 무색, 투명한 유연 폴리이미드(110)를 기판으로 사용하였고, 금속 전극 부분(130)을 보호하기 위한 보호층(120)을 삽입함으로써 금속 전극 부분이 무색, 투명 폴리이미드의 전구체인 폴리아믹산에 의해 식각되는 것을 방지하였다. 도 1의 단면구조에서 나타나듯이 금속 전극 부분(130) 중간 간격 사이에 투명한 유연 폴리이미드(110)가 동시에 존재함으로써 완전하게 내재되어 일체화된 형상을 보이고 있다. 또한, 구리 메쉬와 같은 금속 전극 부분(130)의 내산화성 및 도전특성을 향상시키기 위해 추가의 도전층(140)을 폴리이미드에 내장된 금속 나노, 마이크로 벨트 또는 금속 메쉬 형태의 투명전극(100)의 상단에 코팅하여 치밀한 박막 구조를 갖는 전도성 보호막을 포함하는 금속 나노, 마이크로 벨트 또는 금속 메쉬가 투명 폴리이미드 기판에 내장되어 균일한 표면을 갖는 고내열성 투명전극을 제조할 수 있다. 도전층(140)은 10 나노미터(nm)에서 200 나노미터(nm)까지의 두께 범위를 갖는 무기물 박막층을 DC 또는 RF 스퍼터링 방법, PLD(Pulsed Laser Deposition)법, 열 증발법 (Thermal Evaporation), 전자빔 증발법(E-beam Evaporation), 기상화학 증착법(Chemical Vapor Deposition) 및 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) 중 어느 하나를 이용해 투명전극(100)의 상단에 코팅할 수 있다. 보호층은 내산화성을 갖는 SiO2, SiN, MgO, ZnO, SnO2, WO3, Fe2O3, Fe3O4, NiO, TiO2, ZrO2, Al2O3, B2O3, Cr3O4, Cr2O3, CeO2, Nd2O3, Sm2O3, Eu2O3, Gd2O3, Tb4O7, Dy2O3, Er2O3, Yb2O3 및 Lu2O3 중에서 적어도 하나의 세라믹을 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 보호층은 내산화성을 갖는 폴리아릴아민하이드로클로라이드(Polyallyamine hydrochloride)의 분자량이 10,000에서 450,000의 범위에 포함되는 고분자를 포함할 수 있다.1 is a schematic cross-sectional view of a highly heat-resistant transparent electrode in which a metal electrode layer (metal nano, micro-belt, or metal mesh) is embedded in a transparent polyimide substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the metal electrode layer-integrated transparent electrode 100 uses a colorless and transparent flexible polyimide 110 as a substrate. By inserting a protective layer 120 for protecting the metal electrode part 130, Part was prevented from being etched by polyamic acid which is a precursor of colorless transparent polyimide. As shown in the cross-sectional structure of FIG. 1, transparent flexible polyimide 110 is present between intermediate intervals of the metal electrode portions 130, so that a completely integrated and integrated shape is shown. In order to improve the oxidation resistance and the conductive property of the metal electrode part 130 such as a copper mesh, the additional conductive layer 140 may be formed of a metal nano, micro-belt or metal mesh type transparent electrode 100 embedded in the polyimide, A metal nano, a micro-belt, or a metal mesh including a conductive protective film having a dense thin film structure can be embedded in a transparent polyimide substrate to produce a highly heat-resistant transparent electrode having a uniform surface. The conductive layer 140 may be formed by a DC or RF sputtering method, a pulsed laser deposition (PLD) method, a thermal evaporation method, or a sputtering method using an inorganic thin film layer having a thickness ranging from 10 nanometers (nm) to 200 nanometers The transparent electrode 100 may be coated on the transparent electrode 100 using any one of E-beam evaporation, Chemical Vapor Deposition, and Atomic Layer Deposition. The protective layer may be made of any one of SiO 2 , SiN, MgO, ZnO, SnO 2 , WO 3 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , NiO, TiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , Cr 3 O 4, Cr 2 O 3, CeO 2, Nd 2 O 3, Sm 2 O 3, Eu 2 O 3, Gd 2 O 3, Tb 4 O 7, Dy 2 O 3, Er 2 O 3, Yb 2 O 3 and Lu 2 O 3 . In another embodiment, the protective layer may comprise a polymer wherein the molecular weight of the polyallylamine hydrochloride having oxidation resistance ranges from 10,000 to 450,000.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 전극층(금속 나노, 마이크로 벨트 또는 금속 메쉬)이 투명 폴리이미드 기판에 내장되어 일체화된 고내열성 투명전극의 평면 개념도이다. 평면 개념도 상에서 나타난 바와 같이 전극의 형태는 금속 나노, 마이크로 벨트 또는 금속 메쉬지만 전도측면에서 유리하다면 그 형태는 특별하게 제한을 두지 않는다. 평면 도면상에서의 금속 전극층(120)은 전극 배선 두께가 100 나노미터(nm)에서 20 마이크로미터(μm)의 두께 범위를 갖는 금속이며 전극 배선 간의 간격은 5 마이크로미터(μm) 에서 10 밀리미터(mm) 범위를 형성하여 배선두께와 배선간격에 따라서 전도도와 투과도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다. 투명 폴리이미드(110)는 배선 전극 사이의 공간을 채우며 전극 부분의 상단을 덮는 등의 도전 특성을 저해하지 않는 형태로 표면에서 전극 부분의 높이와 상응하는 균일한 높이를 갖는 사각형태로 존재한다. 이를 통해 균일한 표면을 갖는 유연 투명전극을 손쉽게 얻을 수 있다.FIG. 2 is a schematic plan view of a highly heat-resistant transparent electrode in which an electrode layer (metal nano, micro-belt or metal mesh) is embedded in a transparent polyimide substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in the plane conceptual diagram, the shape of the electrode is not particularly limited if it is advantageous in terms of conduction from metal nano, micro-belt or metal mesh. The metal electrode layer 120 in the plan view is a metal having a thickness in the range of 100 nanometers (nm) to 20 micrometers (μm) in the electrode wiring thickness, and a gap of 10 millimeters (mm) ) Range so that the conductivity and the transmittance can be adjusted according to the wiring thickness and the wiring interval. The transparent polyimide 110 exists in a rectangular shape having a uniform height corresponding to the height of the electrode portion on the surface in such a form as to fill the space between the wiring electrodes and not to impede the conductive property such as covering the upper end of the electrode portion. This makes it possible to easily obtain a transparent transparent electrode having a uniform surface.

도 3은 실시예에 따라 그리드 형태가 아닌 금속 나노, 마이크로 벨트 또는 그리드 형태로 패터닝 된 금속 메쉬가 투명 폴리이미드 기판에 내장되어 일체화된 고내열성 투명전극의 제조과정을 도식화 한 것이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a manufacturing process of a highly heat-resistant transparent electrode in which a metal mesh patterned in the form of a metal nano, a micro-belt, or a grid rather than a grid pattern is embedded in a transparent polyimide substrate according to an embodiment.

단계(S10)는 금속 박막층을 유리기판 위에 증착하는 단계를 나타내고 있다. 여기서 증착 방법은 DC 또는 RF 스퍼터링 방법, Pulsed Laser Deposition (PLD), 열 증발법 (Thermal Evaporation), 전자빔 증발법 (E-beam Evaporation), 기상화학 증착법 (Chemical Vapor Deposition) 및 원자층 증착법 (Atomic Layer Deposition) 중 하나가 이용될 수 있다.Step S10 is a step of depositing a metal thin film layer on a glass substrate. Here, the deposition method may be a DC or RF sputtering method, a pulsed laser deposition (PLD) method, a thermal evaporation method, an E-beam evaporation method, a chemical vapor deposition method or an atomic layer deposition method Deposition) may be used.

단계(S20)는 금속 박막층 위에 고분자 마스크를 형성하는 단계를 나타내고 있다. 예를 들어, 전기 방사 공정이나 전기 수력학적 패터닝 방법을 이용하여 고분자 마스크가 금속 박막층 위에 형성될 수 있다.Step S20 is a step of forming a polymer mask on the metal thin film layer. For example, a polymer mask can be formed on the metal thin film layer using an electrospinning process or an electrohydraulic patterning method.

단계(S30)는 고분자 마스크와 금속 박막층간의 접착 특성을 향상시키고 고분자 마스크 섬유간 접점에서 접합을 만드는 단계일 수 있다. 이를 위해 고분자의 스웰링 현상을 이용하거나, UV-Ozone, 산소 플라즈마 처리(Plasma Treatment) 등을 통해 접착성을 향상시킬 수 있다.Step S30 may be a step of improving the adhesion property between the polymer mask and the metal thin film layer and making a junction at the interface between the polymer mask fibers. For this purpose, the adhesion can be improved by using the swelling phenomenon of the polymer, UV-Ozone, or plasma treatment.

단계(S40)는 금속 박막층에서 고분자 마스크에 의해 가려져 있지 않은 금속 박막 부분을 식각하는 단계일 수 있다. 다시 말해, 단계(S40)은 고분자 마스크에 의해 보호받지 않는 금속 박막층의 부분을 건, 습식 방법으로 식각하여 원하는 모양의 전극을 만드는 과정일 수 있다.Step S40 may be a step of etching the metal thin film portion not covered by the polymer mask in the metal thin film layer. In other words, the step S40 may be a process of touching a portion of the metal thin film layer not protected by the polymer mask, and etching the metal thin film layer by a wet method to make an electrode of a desired shape.

단계(S50)는 식각을 통해 얻어진 금속 전극(금속 나노, 마이크로 벨트 내지는 금속 메쉬 전극) 위에 보호층을 코팅하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 보호층으로서 금속, 고분자 및 산화물 층 등이 금속 전극 위에 코팅되어 금속 전극을 폴리아믹산 용액에 의한 식각으로부터 보호할 수 있다.Step S50 may be a step of coating a protective layer on the metal electrode (metal nano, micro-belt or metal mesh electrode) obtained through etching. For example, as a protective layer, a metal, a polymer, and an oxide layer or the like may be coated on the metal electrode to protect the metal electrode from etching by the polyamic acid solution.

단계(S60)는 보호층으로 덮여있는 금속 전극 위에 폴리아믹산 용액을 코팅하는 단계일 수 있다. 보다 구체적인 예로 단계(S60)은 유리기판 위에 형성된, 보호층을 포함하는 그리드 형태가 아닌 금속 나노, 마이크로 벨트 또는 그리드 형태의 금속 메쉬 전극 위에 폴리아믹산 용액을 코팅하는 과정일 수 있다.Step S60 may be a step of coating the polyamic acid solution on the metal electrode covered with the protective layer. As a more specific example, step S60 may be a process of coating a polyamic acid solution on a metal mesh electrode in the form of a metal nano, micro-belt, or grid, which is not formed in a grid shape including a protective layer formed on a glass substrate.

단계(S70)는 폴리아믹산 용액을 이미드화 열처리하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 폴리아믹산 용액이 열처리를 통해 폴리이미드로 바뀔 수 있다.Step S70 may be a step of imidizing heat treatment of the polyamic acid solution. For example, the polyamic acid solution may be converted to polyimide by heat treatment.

단계(S80)는 금속 전극과 무색 투명한 폴리이미드가 일체화된 유연 투명전극을 유리기판에서 분리하는 단계일 수 있다. 금속 전극은 그리드 형태로 정렬되어 있지 않은 금속 나노, 마이크로 벨트 내지는 그리드 형태로 정렬되어 있는 금속 메쉬의 형태일 수 있다.Step S80 may be a step of separating the flexible transparent electrode in which the metal electrode and the colorless transparent polyimide are integrated from the glass substrate. The metal electrode may be in the form of a metal nano that is not arranged in a grid shape, or a metal mesh that is arranged in a micro belt or grid shape.

단계(S90)는 일체화된 유연 투명전극 면에 도전성 막을 코팅하는 단계일 수 있다.Step S90 may be a step of coating a conductive film on the integrated flexible transparent electrode surface.

하기의 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 보다 더 상세히 설명한다. 이는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 실시예일뿐, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다.The present invention will be described in more detail with reference to the following specific examples. It is to be understood that the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1: 금속 희생  1: metal sacrifice 박막층Thin film layer 증착 deposition

구리 금속 희생 박막층 증착을 위해 3인치 구리 타겟이 장착된 RF 스퍼터링 방법을 이용하였다. 유리기판을 회전시키면서 80W, 아르곤 0.01 torr에서 20분 동안 구리 박막을 증착하였다. 이와 같은 실시예를 바탕으로 도 4는 20분 동안 유리기판 위에 증착된 구리 금속 희생층의 단면을 보여주고 있으며, 본 발명의 구리 희생층의 두께는 약 200 나노미터(nm)로써 균일한 두께로 증착하였다. An RF sputtering method equipped with a 3-inch copper target was used for copper metal sacrificial thin film deposition. Copper films were deposited for 20 minutes at 80W and argon at 0.01 torr while rotating the glass substrate. Based on such an embodiment, FIG. 4 shows a cross section of a copper metal sacrificial layer deposited on a glass substrate for 20 minutes, and the thickness of the copper sacrificial layer of the present invention is about 200 nanometers (nm) Respectively.

실시예Example 2: 고분자 마스크 형성 2: Polymer mask formation

상기 구리 박막 상부에 전기방사 설비를 이용하여 고분자 마스크를 그리드 형상이 아니라 무작위한 배열을 갖는 형태로 형성하였으며, 그리드 형상의 메쉬 마스크는 EHD 설비(ENJET사, cNP-Expert-C)를 이용하여 형성하였다. 본 실시예 에서는 PVAc(Polyvinyl acetate)와 PAN(Polyacrylonitrile) 고분자를 정하여, 고분자 마스크를 형성하였지만, 특정 고분자에 제약을 두지는 않는다.Polymer masks were formed in the form of a random arrangement instead of a grid shape by using an electrospinning device on the copper thin film. The grid-shaped mesh masks were formed using EHD equipment (ENJET, cNP-Expert-C) Respectively. In the present embodiment, PVAc (polyvinyl acetate) and PAN (polyacrylonitrile) polymers were prepared to form a polymer mask, but the present invention is not limited to specific polymers.

전기 방사 공정에서는 다양한 두께의 나노, 마이크로 벨트 마스크를 만들기 위해 2.6g, 3.15g, 3.5g의 PVAc를 DMF(N,N-dimethylformamide) 용매 10ml에 넣어 상온에서 12시간 동안 500rpm의 회전수로 교반하여 용액을 제조하였다. 이렇게 제조된 용액을 실린지(ILS, 500 μl micro-syringes)에 담아주고 실린지 펌프에 연결하여 0.5 μl/min의 토출속도로 방사용액을 밀어내고, 방사할 때 사용되는 노즐(metal needle, 17G)과 집전체기판 사이의 전압을 15 kV 로 하여 전기 방사 공정을 진행하였다. PVAc 고분자가 전사되는 집전판으로는 상기 실시예 1 에서 제작된 200 나노미터(nm) 두께의 Cu 박막이 증착된 유리 기판을 사용하였으며, 노즐과 집전체 사이의 거리는 500 μm로 설정하였다.In the electrospinning process, 2.6 g, 3.15 g and 3.5 g of PVAc were added to 10 ml of DMF (N, N-dimethylformamide) solvent to prepare nano and micro-belt masks of various thicknesses and stirred at a rotational speed of 500 rpm at room temperature for 12 hours Solution. The solution thus prepared was placed in a syringe (ILS, 500 μl micro-syringes) and connected to a syringe pump. The spinning solution was pushed out at a discharge rate of 0.5 μl / min. ) And the current collector substrate was set to 15 kV. As the current collector to which the PVAc polymer was transferred, a glass substrate on which a Cu thin film of 200 nanometers (nm) thickness prepared in Example 1 was deposited was used, and the distance between the nozzle and the current collector was set to 500 μm.

도 5, 6은 전기 방사 이후 얻어진 PVAc 마스크가 무작위한 배열을 갖는 나노, 마이크로 단위의 벨트 형태로 만들어진 광학, 주사전자 현미경 사진이다. 1차원의 고분자 마스크가 섬유 형태로 전사되어 마스크 섬유간의 접점에서 표면에 제대로 접착되어 있지 않는 부분이 생김을 알 수 있고 고분자 마스크의 직경은 250 nm ~ 3 μm로 전기 방사 용액의 농도에 따라 자유롭게 조절할 수 있음을 보여주고 있다. Figures 5 and 6 are optical, scanning electron micrographs of a nano, micro-unit belt in the form of a random array of PVAc masks obtained after electrospinning. It can be seen that the one-dimensional polymer mask is transferred in the form of fiber, and the part that is not adhered to the surface at the contact point between the mask fibers is formed. The diameter of the polymer mask is 250 nm ~ 3 μm and it is freely adjustable according to the concentration of the electrospinning solution .

EHD 젯 프린팅(jet printing) 과정에서는 표면장력 조절 및 원활한 패터닝을 위해 CTAB(Cetylammonium bromide) 5 mg을 PAN(Polyacrylonitrile) 300 mg과 함께 섞어 DMF(N,N-dimethylformamide) 3.0 g 에 넣어 80 ℃에서 12시간 동안 500 rpm의 회전수로 교반하여 용액을 제조하였다. 이렇게 제조된 용액을 실린지(ILS, 500 μl micro-syringes)에 담아주고 실린지 펌프에 연결하여 0.6 μl/min의 토출속도로 방사용액을 밀어내고, 방사할 때 사용되는 노즐(ceramic needle, 100 μm of outer diameter)과 집전체기판 사이의 전압을 1.4 kV 로 하여 EHD 젯 프린팅을 진행하였다. PAN 고분자가 패터닝되는 집전판으로는 상기 실시예 1 에서 제작된 200 나노미터(nm) 두께의 Cu 박막이 증착된 유리 기판을 사용하였으며, 노즐과 집전체 사이의 거리는 500 μm 로 설정하였다.In the EHD jet printing process, 5 mg of CTAB (Cetylammonium bromide) was mixed with 300 mg of PAN (polyacrylonitrile) in 3.0 g of DMF (N, N-dimethylformamide) to control surface tension and smooth patterning. The mixture was stirred at 500 rpm for a period of time to prepare a solution. The solution was placed in a syringe (ILS, 500 μl micro-syringes) and connected to a syringe pump. The spinning solution was pushed at a discharge rate of 0.6 μl / min. μm of outer diameter) and the collector substrate was set to 1.4 kV. As the collector plate on which the PAN polymer was patterned, a glass substrate on which a Cu thin film of 200 nanometers (nm) thickness prepared in Example 1 was deposited was used, and the distance between the nozzle and the collector was set to 500 μm.

도 7은 EHD 젯 프린팅 이후 얻어진 PAN 마스크가 메쉬 형태로 패턴된 광학현미경 사진이다. 1차원의 고분자 메쉬가 형성된 것을 확인할 수 있고, 직경은 약 5-7 마이크로미터(μm)의 값을 가지며, 마스크 사이의 간격은 약 400 마이크로미터(μm) 사이의 값을 보여주고 있다. 7 is an optical microscope photograph of the PAN mask obtained after EHD jet printing and patterned in the form of a mesh. Dimensional polymer meshes were formed. The diameter of the polymer meshes was about 5-7 micrometers (μm), and the spacing between the masks was about 400 micrometers (μm).

실시예Example 3: 고분자 마스크의  3: Polymer Mask 어닐링Annealing 공정 fair

실시예 2에서 얻은 금속 희생층 위에 원하는 형태로 패터닝된 고분자 마스크와 금속 박막이 코팅된 유리 기판과의 접착 특성을 개선시키고 마스크 섬유간 접점에서 접합점을 만들어 접점에서의 접착성도 높이기 위해 상기 패터닝된 기판을 DMF(N,N-dimethylformamide) 증기에 60 ℃에서 30 초간 노출 시켜주었다. 패터닝 마스크로 사용되는 PVAc 또는 PAN 고분자와 금속 박막이 코팅된 유리 기판 사이에 공간이 생기는 경우, 식각 용액이 침투되어, 균일한 배선 직경을 갖는 전극을 제조할 수 없기 때문에, 금속 박막층과 고분자 마스크 사이의 접착은 매우 중요하다. 이때, DMF 용매에 PVAc나 PAN 고분자가 씻겨 나가는 것을 막기 위하여 비커에 DMF 용매를 소량 넣고 DMF와 직접 접촉하지 않게 상기 기판을 넣어 온도를 60 ℃에 맞춘 뒤 비커의 뚜껑을 닫아 DMF의 증기 만으로 PVAc 또는 PAN 고분자가 금속 기판에 잘 결착이 되게 하였다. 원하는 형상으로 구리 박막 위에 코팅된 고분자 마스크는 하드 마스크(hard mask)의 역할을 잘 수행할 수 있으며, 건식 식각 또는 습식 식각 방법으로, 고분자 마스크로 보호되지 않은 구리 박막 부분만을 식각할 수 있다.In order to improve the adhesion property between the polymer mask patterned in the desired shape and the glass substrate coated with the metal thin film on the metal sacrifice layer obtained in Example 2 and to make the junction point at the contact point between the mask fibers, Was exposed to DMF (N, N-dimethylformamide) steam at 60 < 0 > C for 30 seconds. In the case where a space is formed between the PVAc or PAN polymer used as the patterning mask and the glass substrate coated with the metal thin film, since the etching solution can not penetrate and an electrode having a uniform wiring diameter can not be manufactured, Is very important. In order to prevent the PVAc or PAN polymer from being washed out in the DMF solvent, a small amount of DMF solvent is added to the beaker, and the substrate is placed in direct contact with DMF to adjust the temperature to 60 ° C. The lid of the beaker is then closed. PAN polymer was attached to the metal substrate. A polymer mask coated on a copper foil in a desired shape can serve as a hard mask, and only a portion of the copper thin film that is not protected by a polymer mask can be etched by dry etching or wet etching.

도 8, 9에서는 무작위한 배열을 갖는 나노, 마이크로 벨트 고분자 마스크를 유기용매에 노출시켜 어닐링 한 후의 광학현미경, 주사전자현미경의 사진을 보여주고 있다. 유기 용매 어닐링 이후에 PVAc 마스크가 충분히 금속 박막에 접착되었을 뿐만 아니라, 마스크 섬유간의 접점에서도 접착점이 생겨 금속 박막으로부터 떨어진 부분 없이 모든 부분에 균일하게 접착되었음을 알 수 있다. 또한 어닐링을 통해 마스크 고분자가 팽윤(Swelling)되어 마스크 섬유의 직경이 250 nm ~ 3 μm에서 1 μm ~ 10 μm까지 증가하는 현상이 나타났다.8 and 9 show photographs of an optical microscope and a scanning electron microscope after a nano-micro-belt polymer mask having a random arrangement is exposed to an organic solvent and annealed. It can be seen that after the organic solvent annealing, not only the PVAc mask was sufficiently adhered to the metal thin film, but also the adhesion point was formed at the contact point between the mask fibers, so that the PVAc mask was uniformly adhered to all portions without being separated from the metal thin film. In addition, the swelling of the mask polymer through annealing resulted in an increase in the diameter of the mask fiber from 250 nm to 3 μm to 1 μm to 10 μm.

도 10에서는 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN) 고분자 메쉬 마스크를 유기 용매에 노출시켜 어닐링 한 후의 광학현미경 사진을 보여주고 있다. 유기 용매 어닐링 이후에 기판과의 접착성이 증가됨과 동시에 고분자 메쉬 마스크인 PAN 섬유 역시 직경이 7 마이크로미터(μm)에서 10 마이크로미터(μm)로 증가하는 현상이 나타났다.FIG. 10 shows an optical microscope photograph after polyacrylonitrile (PAN) polymer mesh mask is annealed by exposure to an organic solvent. After the organic solvent annealing, the adhesion to the substrate was increased, and the PAN fiber, which is a polymer mesh mask, also increased in diameter from 7 micrometers (μm) to 10 micrometers (μm).

실시예Example 4: 금속 박막  4: metal thin film 희생층Sacrificial layer 식각Etching

본 실시예 4에서는 화학적 방법인 습식 식각을 진행하였으며, 구리 박막 희생층 식각을 위한 식각용액은 탈이온수 1L에 FeCl3 0.486g을 넣고 상온에서 10분 동안 충분히 녹여 만들었다. 이때, 미세한 패턴의 식각을 위해 탈이온수 1L에 FeCl3 0.243 g을 넣은 저 농도용액을 함께 준비한다. 상기 식각용액을 분별깔때기에 넣고 금속 희생층 위에 고르게 뿌려준다. 고농도의 식각액으로 기판이 투명해질 때까지 식각하고 이후 저농도 식각액으로 1분 동안 식각을 진행하였다. 그 결과, 고분자로 패터닝 되어 보호된 금속 박막 부분을 제외한 나머지 금속박막부분은 모두 식각되었다. 식각공정이 끝난 후 전극을 흐르는 탈이온수에 수 차례 세정을 실시하였고, 구리 전극 상부에 존재하는 PVAc 또는 PAN 마스크를 제거하기 위해 60 ℃, 디메틸포름아마이드(DMF, Dimethyformamide) 용매에 1분간 씻어주었다.In the fourth embodiment, wet etching was performed as a chemical method. In etching solution for copper thin film sacrificial layer etching, 0.486 g of FeCl 3 was added to 1 L of deionized water and sufficiently dissolved at room temperature for 10 minutes. At this time, prepare a low-concentration solution containing 0.243 g of FeCl 3 in 1 L of deionized water for etching a fine pattern. Place the etching solution in a separating funnel and spread evenly over the metal sacrificial layer. The substrate was etched with a high concentration of etchant until it became transparent and then etched with a low concentration etchant for 1 minute. As a result, all of the metal thin film portions except for the metal thin film portions that were patterned and protected with the polymer were all etched. After the etching process, deionized water flowing through the electrodes was rinsed several times and washed for 1 minute at 60 ° C in dimethylformamide (DMF) to remove the PVAc or PAN mask present on the copper electrode.

도 11, 12는 유리기판 위에 형성된 무작위한 배열을 갖는 구리 나노, 마이크로 벨트 전극의 광학 현미경, 주사 전자 현미경 사진이다. 도 12에서 구리 벨트 전극의 직경은 각각 800 nm(위쪽 사진), 3 μm(아래쪽 사진)으로 도 8, 9 에서 나타낸 어닐링된 고분자 마스크와 비슷한 값을 가지며, 도 12의 2개의 주사 전자 현미경 사진을 통해 고분자 마스크의 직경을 조절하여 간단하고 쉽게 금속 벨트의 직경을 나노 단위에서 마이크로 단위까지 조절할 수 있음을 확인하였다.Figs. 11 and 12 are optical microscope and scanning electron micrographs of a copper nano / micro-belt electrode having a random arrangement formed on a glass substrate. In FIG. 12, the diameters of the copper belt electrodes have values similar to those of the annealed polymer mask shown in FIGS. 8 and 9 at 800 nm (upper photo) and 3 μm (lower photo), respectively, and two scanning electron micrographs of FIG. It was confirmed that the diameter of the metal belt can be adjusted from nano unit to micro unit simply and easily by controlling the diameter of the polymer mask.

도 13은 유리기판 위에 형성된 구리 메쉬 전극의 광학 현미경 사진이다. 구리 메쉬 직경은 도 6에서 형성된 어닐링된 고분자 마스크와 비슷한 10 마이크로미터(μm) 사이의 값을 가지며, 전극 사이의 간격은 400 마이크로미터(μm) 값을 보여주고 있다. 이와 같은 결과를 바탕으로 하여, 고분자 마스크가 식각액으로부터 아무런 손상을 받지 않아 하드 마스크의 역할을 충분히 할 수 있으며 그 결과, 식각 후 마스크 형상과 매우 유사한 전극을 얻을 수 있음을 확인하였다.13 is an optical microscope photograph of a copper mesh electrode formed on a glass substrate. The copper mesh diameter has a value between 10 micrometers (μm) similar to the annealed polymer mask formed in FIG. 6, and the spacing between the electrodes is 400 micrometers (μm). Based on the above results, it was confirmed that the polymer mask is not damaged from the etchant, and thus the hard mask can sufficiently function. As a result, it is confirmed that the electrode is very similar to the mask shape after etching.

실시예Example 5: 구리  5: Copper 전극층에On the electrode layer 폴리아믹산Polyamic acid 용액으로부터의 보호층 코팅 Protective layer coating from solution

유기기판 위에 형성된 구리 전극이 폴리아믹산(폴리이미드의 전구체 용액)으로부터의 식각되는 것을 방지하기 위해 탈이온수에 녹아있는 2.5 wt% PAH (Polyallylamine hydrochloride) 용액을 제조하여 2단계의 스핀코팅 공정을 거쳐 보호층을 코팅하였다. 스핀코팅 조건은 1단계에서는 800 rpm, 가속속도 10, 유지시간 5 초로 하며, 2단계 3000rpm, 가속속도 10, 유지시간 30 초로 설정하였다.In order to prevent the copper electrode formed on the organic substrate from being etched away from the polyamic acid (polyimide precursor solution), a 2.5 wt% polyallylamine hydrochloride (PAH) solution dissolved in deionized water was prepared and subjected to a two- Lt; / RTI > The spin coating conditions were 800 rpm in the first step, 10 seconds in the acceleration speed, 5 seconds in the retention time, and set at 3000 rpm in the second step, 10 seconds in the acceleration time, and 30 seconds in the retention time.

도 14에서는 얇은 구리 박막층위에 PAH 보호층 유무에 따른 폴리아믹산에 의한 구리의 식각 정도를 나타내는 실사진이다. PAH 보호층이 각각 다른 회전속도로 코팅 되었을 경우에는 회전속도에 상관없이 PAH 보호층이 폴리아믹산에 의한 식각으로부터 구리를 충분히 보호해주어, 폴리아믹산과 접촉한 후에도 구리 빛깔이 도는 것을 확인할 수 있다. 반면에 보호층이 없는 구리 박막 시편의 경우, 폴리아믹산과 접촉 후 확연하게 구리 빛깔이 옅어지며 박막이 식각되는 현상이 관찰 되었다. 이를 통해, 폴리아믹산이 구리층을 식각하며 PAH와 같은 보호층 없이 폴리아믹산을 코팅할 경우 구리전극의 전도도에 치명적인 손상을 가할 수 있음을 알 수 있다.FIG. 14 is a microscope showing the degree of etching of copper by a polyamic acid with or without a PAH protective layer on a thin copper thin film layer. When the PAH protective layer is coated at different rotational speeds, the PAH protection layer protects the copper from the etching by the polyamic acid, irrespective of the rotational speed, so that the copper color even after contact with the polyamic acid can be confirmed. On the other hand, in the case of the copper thin film specimen without the protective layer, the copper color became clear after the contact with the polyamic acid, and the thin film was etched. As a result, it can be seen that when polyamic acid is etched into the copper layer and the polyamic acid is coated without a protective layer such as PAH, the conductivity of the copper electrode may be seriously damaged.

실시예Example 6: 구리  6: Copper 전극층과The electrode layer 투명 폴리이미드의 일체화 Integration of transparent polyimide

상기 유리기판 위에 형성된 금속 전극층을 투명 폴리이미드 기판과 일체화 시키기 위해 우선 무색, 투명한 폴리이미드의 전구체인 폴리아믹산 용액을 제조해야 하며, 폴리아믹산은 무수물과 아민의 중합반응으로 만들어진다. 본 발명에서는 유기용매로 8 g의 DMF를 사용하였으며, 무수물로는 트리플루오로메틸 그룹을 갖는 6FDA(4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride) 4.073 g과 아민으로는 설폰(Sulfone) 구조를 포함하는 APS(ammonium persulfate) 2.276 g을 넣고 약 20 ℃에서 500 rpm으로 5 시간 동안 교반시켜 액상의 폴리아믹산을 합성한다. 합성한 폴리아믹산 용액을 닥터 블레이드(doctor’s blade)를 이용하여 실시예 5로부터 얻어진 무작위한 배열의 구리 나노, 마이크로 벨트 또는 그리드 형상의 구리 메쉬 전극 상단에 100 마이크로미터(μm) 두께로 균일하게 도포해준다. 도포된 폴리아믹산을 분당 2℃로 승온하여 100℃, 200℃, 230 ℃에서 각각 1 시간씩 열처리 하여 무색 투명한 폴리이미드로 만든 후, 상온에서 탈이온수에 30분 이상 담그면 폴리이미드 필름이 유리기판으로부터 떨어져 구리 전극이 투명 폴리이미드 필름에 내재된 유연 투명전극을 얻을 수 있다.In order to integrate the metal electrode layer formed on the glass substrate with the transparent polyimide substrate, a polyamic acid solution which is a precursor of a colorless transparent polyimide should first be prepared, and the polyamic acid is made by polymerization reaction of an anhydride and an amine. In the present invention, 8 g of DMF was used as an organic solvent, 4.073 g of 6FDA (4,4 '- (hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride) having a trifluoromethyl group as the anhydride and a sulfone structure And 2.276 g of ammonium persulfate (APS) was added thereto, followed by stirring at about 20 ° C and 500 rpm for 5 hours to synthesize a liquid polyamic acid. The synthesized polyamic acid solution was applied uniformly to the top of a randomly arranged copper nano, micro-belt or grid-shaped copper mesh electrode obtained from Example 5 at a thickness of 100 micrometers (μm) using a doctor's blade . The coated polyamic acid was heated to 2 ° C / min and heat-treated at 100 ° C, 200 ° C and 230 ° C for 1 hour to form a colorless transparent polyimide, and then immersed in deionized water for 30 minutes or more at room temperature to remove the polyimide film from the glass substrate A flexible transparent electrode in which the copper electrode is embedded in the transparent polyimide film can be obtained.

도 15는 무작위한 배열을 갖는 구리 나노, 마이크로 벨트 전극이 무색 투명한 폴리이미드 기판에 내재된 투명전극의 주사현미경 사진의 표면 사진이다.FIG. 15 is a photograph of a surface of a transparent electrode having a random arrangement of copper nano-particles and a micro-belt electrode embedded in a colorless transparent polyimide substrate.

도 16은 그리드 형상의 구리 메쉬 전극이 무색, 투명한 폴리이미드 기판에 내재된 투명전극의 주사전자현미경 사진의 표면과 단면 사진을 나타내고 있다. 도 15, 16의 사진을 통해, 전극과 투명 폴리이미드 간의 단차가 거의 존재 하지 않으며 전극부분이 폴리이미드에 막혀 있는 부분 없이 모두 표면에 노출되어있어 표면에서의 전기적 접촉에 문제가 없음을 확인할 수 있다. Fig. 16 shows a surface and cross-sectional photograph of a scanning electron microscope photograph of a transparent electrode in which a grid-shaped copper mesh electrode is embedded in a colorless transparent polyimide substrate. 15 and 16, it is confirmed that there is almost no step between the electrode and the transparent polyimide, and the electrode portion is exposed to the surface without the portion blocked by the polyimide, so that there is no problem in electrical contact on the surface .

도 17은 무작위한 배열을 갖는 금속 마이크로 벨트 전극이 투명 폴리이미드 기판에 내재되기 전과 후의 주사전자현미경 단면 사진이고, 도18은 그리드 형상을 갖는 금속 메쉬 전극이 투명 폴리이미드 기판에 내재되기 전과 후의 주사전자현미경 단면 사진이다.FIG. 17 is a scanning electron microscope sectional photograph before and after a metal micro-belt electrode having a random arrangement is embedded in a transparent polyimide substrate, FIG. 18 is a cross-sectional photograph of a metal mesh electrode having a grid shape before and after being embedded in a transparent polyimide substrate, Sectional view of the electron microscope.

도 17의 위쪽 사진과 도 18의 위쪽 사진은 폴리이미드 기판에 내재되기 전 사진이며, 도 17의 아래쪽 사진과 도 18의 아래쪽 사진이 폴리이미드 기판에 내재된 후의 사진이다. 투명 폴리이미드 기판에 전극층이 내재되기 전에는 실시예 1에서 증착한 금속 박막층 두께만큼의 단차가 존재하나, 금속 전극층을 폴리이미드에 완전히 내재시킨 후에는 표면에 단차가 없이 매우 균일한 표면을 가짐을 알 수 있다. 이러한 표면의 매끄러운 정도는 투명전극을 이용하여 소자를 만들 때 계면특성을 향상시켜 많은 소자로의 응용 가능성을 나타낸다.17 and 18 are photographs before being embedded in the polyimide substrate, and the photographs after the lower photograph of FIG. 17 and the lower photograph of FIG. 18 are embedded in the polyimide substrate. Before the electrode layer was embedded in the transparent polyimide substrate, there was a step as much as the thickness of the metal thin film deposited in Example 1, but after the metal electrode layer was completely embedded in the polyimide, the surface had a very uniform surface . The degree of smoothness of the surface improves the interfacial property when the transparent electrode is used to make the device, and thus it shows applicability to many devices.

도 19는 구리 메쉬가 투명 폴리이미드 기판에 내재된 투명전극의 메쉬 직경에 따른 광학현미경 사진이다. 도 19의 사진 a)에서의 전극 두께는 약 3 마이크로미터(μm) 이지만 도 19의 사진 b)에서는 약 5 마이크로미터(μm)를 나타내고 있다. 전극 두께가 얇아질 경우에는 도전특성이 좋아지지만 투과특성이 나빠지고 얇아질 경우에는 반대의 특성이 나타났다.FIG. 19 is an optical microscope photograph of the mesh diameter of a transparent electrode in which a copper mesh is embedded in a transparent polyimide substrate. FIG. The electrode thickness in Figure 19 (a) of Figure 19 is about 3 micrometers (m), but in Figure 19 (b) of Figure 19 it is about 5 micrometers (m). When the electrode thickness is thinned, the conductivity characteristics are improved, but when the transmission characteristics are deteriorated and thinned, the opposite characteristics are exhibited.

도 20는 구리 메쉬가 투명 폴리이미드 기판에 내재된 투명전극의 메쉬 배선간의 간격에 따른 광학현미경 사진을 나타내고 있다. 도 20의 사진 a)에서의 전극 간격은 약 100 마이크로미터(μm)이고, 도 20의 사진 b)에서의 전극 간격은 약 200 마이크로미터(μm)이며, 도 20의 사진 c)에서의 전극 간격은 약 400 마이크로미터(μm)로 각각 나타나 있다. 전극 간격이 넓어지면 도전특성이 나빠지고 투과특성이 좋아지고, 전극 간격이 줄어들면 도전특성은 좋아지고 투과특성이 나빠지는 것으로 나타났다.20 shows an optical microscope photograph according to the interval between the mesh wirings of the transparent electrode embedded in the transparent polyimide substrate of the copper mesh. The electrode interval in the photograph a) of FIG. 20 is about 100 micrometers (μm), the electrode interval in the photograph b) of FIG. 20 is about 200 micrometers (μm) Is about 400 micrometers (μm), respectively. As the electrode interval is widened, the conductive characteristics are deteriorated and the transmission characteristics are improved. When the electrode interval is reduced, the conductive characteristics are improved and the transmission characteristics are degraded.

실시예Example 7: 투명 폴리이미드에 금속  7: Metal on transparent polyimide 전극층이The electrode layer 내재된Intrinsic 투명전극 위에  Above the transparent electrode 도전층Conductive layer 코팅 coating

상기 금속 전극 층이 내재된 투명 폴리이미드 필름의 전극 부분 표면 위에 전극의 내산화성을 높이기 위한 도전층의 증착을 위해 2인치 ZnO 타겟이 장착된 스퍼터링 방법을 이용하였다. 유리기판을 회전시키면서 40W, 아르곤 0.01 torr에서 10분 동안 ZnO 박막을 증착하였다. 이와 같은 실시예를 바탕으로 최종적으로 구리 메쉬가 투명 폴리이미드 기판에 내장되어 일체화된 고내열성 투명전극을 제조할 수 있었다.On the surface of the electrode portion of the transparent polyimide film having the metal electrode layer thereon, a sputtering method with a 2-inch ZnO target was used for deposition of a conductive layer for enhancing the oxidation resistance of the electrode. ZnO thin films were deposited for 10 minutes at 40W and argon at 0.01 torr while rotating the glass substrate. Based on such an embodiment, a copper mesh was finally embedded in a transparent polyimide substrate to produce an integrated high heat-resistant transparent electrode.

도 21은 실시예 7을 바탕으로 하여 구리 전극층이 투명 폴리이미드 기판에 내장되어 일체화된 고내열성 투명전극의 단면의 주사전자현미경 사진이다. ZnO 박막층이 약 200 나노미터(nm) 두께로 완벽하게 전극 표면을 덮고 있음을 확인할 수 있다. 이러한 도전층은 전도도 측면에서 안정성을 부여할 수 있을 뿐만 아니라 내열, 내부식성, 내산화성 측면에서도 유리하게 작용할 수 있다.21 is a scanning electron microscope (SEM) image of a section of a highly heat-resistant transparent electrode in which a copper electrode layer is embedded in a transparent polyimide substrate based on Example 7. It can be seen that the ZnO thin film layer completely covers the electrode surface to a thickness of about 200 nanometers (nm). Such a conductive layer not only provides stability in terms of conductivity, but also can be advantageously used in terms of heat resistance, corrosion resistance, and oxidation resistance.

비교예Comparative Example 1: 구리  1: Copper 메쉬Mesh 비일체화Unintegrated 투명 폴리이미드 투명전극 Transparent polyimide transparent electrode

투명 폴리이미드 필름을 얻기 위해 유기용매로 8 g의 DMF에 무수물로는 트리플루오로메틸 그룹을 갖는 6FDA(4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride) 4.073 g과 아민으로는 설폰 구조를 포함하는 APS(ammonium persulfate) 2.276 g을 넣고 약 20 ℃에서 500 rpm으로 5 시간 동안 교반시켜 액상의 폴리아믹산을 형성한다. 닥터 블레이드(doctor’s blade)를 이용하여 액상의 폴리아믹산을 유리기판 표면에 100 μm 두께로 균일하게 도포해준다. 도포된 폴리아믹산을 분당 2 ℃로 승온해 100 ℃, 200 ℃, 230 ℃에서 각각 1 시간씩 열처리 하고 상온 탈이온수에 30 분 이상 담그어 투명 폴리이미드 필름을 얻어낸다. 상기 투명 폴리이미드 필름으로부터 실시예 1, 2, 3 단계를 순차적으로 거쳐 투명 폴리이미드 상단에 폴리이미드에 내재되지 않은 구리 메쉬 투명전극을 얻어낼 수 있다.To obtain a transparent polyimide film, 4.073 g of 6FDA (4,4 '- (hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride) having an trifluoromethyl group as an anhydride in 8 g of DMF as an organic solvent and 4.07 g of APS 2.276 g of ammonium persulfate was added and stirred at about 20 ° C and 500 rpm for 5 hours to form a liquid polyamic acid. Use a doctor's blade to uniformly apply a liquid polyamic acid to the surface of the glass substrate at a thickness of 100 μm. The coated polyamic acid was heated to 2 ° C / min and heat treated at 100 ° C, 200 ° C and 230 ° C for 1 hour, and immersed in deionized water at room temperature for 30 minutes or longer to obtain a transparent polyimide film. A copper mesh transparent electrode not contained in the polyimide can be obtained from the transparent polyimide film through the steps 1, 2, and 3 of the transparent polyimide film sequentially.

도 22는 상기 비교예 1을 바탕으로 하여 제조된 구리 메쉬 비일체화 투명 폴리이미드 투명전극의 주사전자현미경 사진이다. 구리 메쉬 형태를 유지하고 전극의 간격은 200 μm, 폭은 3 μm 수준으로 나타나고 있다. 도 14의 우측의 확대된 사진에서 알 수 있듯이 실시예로부터 만들어진 투명 폴리이미드 기판에 내장되어 일체화된 고내열성 투명전극과는 달리 구리 메쉬 비일체화 투명 폴리이미드 투명전극은 투명 폴리이미드 기판과 구리 메쉬 전극 사이의 높이 차이가 약 200 나노미터(nm) 수준으로 존재하여 평탄하지 않은 표면상태를 보여주고 있다. 이와 같은 전극의 경우 기판에 내장되어 있지 않아 구리 메쉬가 기판으로부터 쉽게 탈리(脫離)될 수 있을 뿐만 아니라 단차로 인해 전기적으로 단락이 일어날 수 있다.22 is a scanning electron microscope (SEM) image of a copper mesh non-integral transparent polyimide transparent electrode prepared on the basis of Comparative Example 1. FIG. The shape of the copper mesh is maintained, and the interval between the electrodes is 200 μm and the width is 3 μm. As can be seen from the enlarged photograph on the right side of FIG. 14, unlike the highly heat-resistant transparent electrode built in the transparent polyimide substrate made from the embodiment, the copper mesh non-integral transparent polyimide transparent electrode has a transparent polyimide substrate and a copper mesh electrode And the height difference between them is about 200 nanometers (nm). In the case of such an electrode, since the copper mesh is not embedded in the substrate, the copper mesh can be easily separated from the substrate, and electrical shorting can occur due to the step difference.

도 23은 실시예를 바탕으로 제조된 무작위한 배열을 갖는 구리 나노, 마이크로 벨트가 투명 폴리이미드 기판에 내장된 고내열성 투명전극의 면저항 및 투과도를 나타낸 표이다. 전극 직경은 1 ~ 10 μm에서의 면저항은 각각 2.13, 3.29 ohm/sq로 나타났고 그에 따른 투과도는 75.1 %, 83.6 %로 나타났다.FIG. 23 is a table showing sheet resistance and transmittance of a high heat-resistant transparent electrode in which a copper nano-scale, micro-belt having a random arrangement manufactured on the basis of the embodiment is embedded in a transparent polyimide substrate. The sheet resistances were 2.13 and 3.29 ohm / sq for the electrode diameter of 1 ~ 10 μm, respectively, and the permeability was 75.1% and 83.6%, respectively.

도 24은 실시예를 바탕으로 하여 제조된 구리 메쉬가 투명 폴리이미드 기판에 내장되어 일체화된 고내열성 투명전극의 면저항 및 투과도를 나타낸 표이다. 전극 배선간 간격이 100, 200, 400 마이크로미터(μm)에서의 면저항이 각각 25, 205, 280 ohm/sq가 나타났고 그에 따른 투과도는 75.64, 86.53, 85.96%로 나타났다. 전극간격이 커질수록 투과도는 증가하였고 면저항은 줄어들었다.24 is a table showing sheet resistance and transmittance of a high heat-resistant transparent electrode in which a copper mesh fabricated on the basis of the embodiment is embedded in a transparent polyimide substrate. The sheet resistances at 25, 205, and 280 ohm / sq were 100, 200, and 400 micrometers, respectively, and the transmittances were 75.64, 86.53, and 85.96%, respectively. As the electrode spacing increased, the permeability increased and the sheet resistance decreased.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to illustrate the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (28)

무작위한 배열을 이루거나 특정한 방향으로 정렬된 금속선 형상 내지는 그리드 형상을 갖는 금속 전극층; 및
상기 금속 전극층이 내장된 투명기판
을 포함하고,
상기 금속 전극층이 상기 투명기판의 한쪽 면에 내장되어 일체화됨에 따라 평탄한 표면을 갖고,
상기 금속 전극층을 구성하는 금속이 구리인 경우, 상기 투명기판의 제조에 이용된 투명 폴리이미드 전구체 용액인 폴리아믹산 용액에 의한 구리 식각을 방지하기 위해, 상기 금속 전극층과 상기 투명기판이 서로 맞닿아 있는 계면부에 형성된 보호층
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극.
A metal electrode layer having a metal line shape or a grid shape randomly arranged or aligned in a specific direction; And
The transparent electrode layer
/ RTI >
Wherein the metal electrode layer is integrated on one surface of the transparent substrate and has a flat surface,
When the metal constituting the metal electrode layer is copper, in order to prevent copper etching by the polyamic acid solution, which is a transparent polyimide precursor solution used for manufacturing the transparent substrate, the metal electrode layer and the transparent substrate are in contact with each other The protective layer
Further comprising a transparent electrode layer formed on the transparent electrode.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 보호층은 10 나노미터(nm) 내지 100 나노미터(nm)의 두께 범위를 갖는 금속, 고분자 및 세라믹 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극.
The method according to claim 1,
Wherein the protective layer comprises one or more selected from metals, polymers, and ceramics having a thickness ranging from 10 nanometers (nm) to 100 nanometers (nm).
제1항에 있어서,
상기 보호층은 내산화성을 갖는 금, 은, 니켈, 플라티늄 및 티타늄 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극.
The method according to claim 1,
Wherein the protective layer comprises one or two or more metals selected from gold, silver, nickel, platinum and titanium having oxidation resistance.
제1항에 있어서,
상기 보호층은 내산화성을 갖는 SiO2, SiN, MgO, ZnO, SnO2, WO3, Fe2O3, Fe3O4, NiO, TiO2, ZrO2, Al2O3, B2O3, Cr3O4, Cr2O3, CeO2, Nd2O3, Sm2O3, Eu2O3, Gd2O3, Tb4O7, Dy2O3, Er2O3, Yb2O3 및 Lu2O3 중에서 적어도 하나의 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극.
The method according to claim 1,
The protective layer may include at least one of SiO 2 , SiN, MgO, ZnO, SnO 2 , WO 3 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , NiO, TiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , Cr 3 O 4, Cr 2 O 3, CeO 2, Nd 2 O 3, Sm 2 O 3, Eu 2 O 3, Gd 2 O 3, Tb 4 O 7, Dy 2 O 3, Er 2 O 3, Yb 2 O 3, and Lu 2 O 3 .
제1항에 있어서,
상기 보호층은 내산화성을 갖는 폴리아릴아민하이드로클로라이드(Poly allyamine hydrochloride)의 분자량이 10,000에서 450,000의 범위에 포함되는 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극.
The method according to claim 1,
Wherein the protective layer comprises a polymer having a molecular weight ranging from 10,000 to 450,000, the polyallylamine hydrochloride having oxidation resistance.
제1항에 있어서,
상기 금속선 형상 내지는 상기 그리드 형상을 형성하는 금속 전극선은 배선두께와 배선간격에 따라서 전도도와 투과도를 조절하기 위해, 전극 배선 간의 간격이 5 마이크로미터(μm)에서 10 밀리미터(mm)의 범위에 포함되도록 조절되어 형성되는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극.
The method according to claim 1,
In order to adjust the conductivity and the transmittance according to the wire thickness and the wire spacing, the distance between the electrode wires is preferably in the range of 5 micrometers (μm) to 10 millimeters (mm). Wherein the transparent electrode is formed in a controlled manner.
제1항에 있어서,
상기 투명기판은 무색 폴리이미드 투명기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극.
The method according to claim 1,
Wherein the transparent substrate comprises a colorless polyimide transparent substrate.
제1항에 있어서,
상기 투명기판은 폴리이미드 전구체인 폴리아믹산 용액으로부터 이미드화 열처리를 거쳐 550 나노미터(nm) 가시광선 영역의 파장에서 투과도가 80 내지 95%의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극.
The method according to claim 1,
Wherein the transparent substrate has a transmittance of 80 to 95% at a wavelength of 550 nanometers (nm) in a visible light region through an imidization heat treatment from a polyamic acid solution which is a polyimide precursor.
제1항에 있어서,
상기 투명기판의 기판 두께는 5 마이크로미터(μm) 내지 100 마이크로미터(μm)의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate thickness of the transparent substrate is in the range of 5 micrometers (μm) to 100 micrometers (μm).
제1항 또는 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항의 고내열성 유연 투명전극을 포함하고,
투과도가 80 내지 90 %의 범위에 포함되고,
저항이 0.1 내지 200 W/sq의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이.
10. A transparent electrode comprising a high heat-resistant flexible transparent electrode according to any one of claims 1 to 10,
The transmittance is in the range of 80 to 90%
Wherein the resistance is in the range of 0.1 to 200 W / sq.
고내열성 유연 투명전극의 제조방법에 있어서,
(a) 금속 박막층을 기판에 증착하는 단계;
(b) 상기 금속 박막층 위에 고분자 나노섬유 전극 마스크를 형성하는 단계;
(c) 상기 고분자 나노섬유 전극 마스크로 보호되지 않은 금속 박막 부분을 식각하는 단계;
(d) 상기 식각을 통해 얻어진 금속 전극층 위에 전구체 용액을 코팅하는 단계; 및
(e) 상기 전구체 용액을 열처리하여, 상기 금속 전극층이 필름의 한쪽 표면에 내장되어 평탄한 표면을 갖는 고내열성 유연 투명전극을 제조하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
A method of manufacturing a transparent electrode having high heat resistance,
(a) depositing a metal thin film layer on a substrate;
(b) forming a polymer nanofiber electrode mask on the metal thin film layer;
(c) etching the unprotected metal thin film portion with the polymer nanofiber electrode mask;
(d) coating a precursor solution on the metal electrode layer obtained through the etching; And
(e) heat-treating the precursor solution to produce a highly heat-resistant flexible transparent electrode having the metal electrode layer embedded in one surface of the film and having a flat surface
The method of claim 1,
제12항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
상기 기판의 상단에 10 나노미터(nm) 내지 1 마이크로미터(μm)의 두께 범위를 갖는 금속 박막층을 DC 또는 RF 스퍼터링 방법, PLD(Pulsed Laser Deposition), 열 증발법(Thermal Evaporation), 전자빔 증발법(E-beam Evaporation), 기상화학 증착법(Chemical Vapor Deposition) 및 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) 중 어느 하나를 이용하여 면저항이 0.001 내지 10 Ω/sq의 범위에 포함되도록 증착하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
13. The method of claim 12,
The step (a)
A metal thin film layer having a thickness ranging from 10 nanometers (nm) to 1 micrometer (μm) may be formed on the upper surface of the substrate by DC or RF sputtering, pulsed laser deposition (PLD), thermal evaporation, Characterized in that the sheet resistance is deposited in the range of 0.001 to 10 Ω / sq using any one of E-beam evaporation, chemical vapor deposition, and atomic layer deposition. (JP) METHOD FOR MANUFACTURING RESISTANT TRANSPARENT ELECTRODE.
제12항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
상기 금속 박막층을 증착하기 전에 상기 기판과 상기 금속 박막층 간의 접착 특성을 증가시키기 위해, 티타늄(Titanium), 크롬(Chromium), 플라티늄(Platinum) 및 니켈(Nickel) 중 적어도 하나로 형성된 접착층을 상기 기판과 상기 금속 박막층 사이에 증착하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
13. The method of claim 12,
The step (a)
Wherein an adhesion layer formed of at least one of titanium, chromium, platinum, and nickel is formed between the substrate and the metal thin film layer to increase adhesion characteristics between the substrate and the metal thin film layer before the metal thin film layer is deposited. Wherein the transparent electrode is deposited between the metal thin film layers.
제12항에 있어서
상기 (a) 단계는,
상기 금속 박막층을 증착하기 전에 상기 기판과 상기 금속 박막층간의 접착 특성을 증가시키기 위해, 산소 플라즈마 처리 및 오존 자외선 처리 중 적어도 하나를 처리하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
The method of claim 12, wherein
The step (a)
Wherein at least one of an oxygen plasma treatment and an ozone ultraviolet treatment is performed to increase adhesion characteristics between the substrate and the metal thin film layer before the metal thin film layer is deposited.
제12항에 있어서,
상기 고분자 나노섬유 전극 마스크는 전기 방사법을 이용하여 무작위한 배열을 갖는 벨트 마스크, 한 방향으로 정렬된 배열을 갖는 벨트 마스크 및 그리드 형태로 정렬된 배열을 갖는 벨트 마스크 중 하나의 형태로 상기 금속 박막층 위에 직접 그려지는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
13. The method of claim 12,
The polymer nanofiber electrode mask may be formed on the metal thin film layer in the form of one of a belt mask having a random arrangement, a belt mask having an arrangement arranged in one direction, and a belt mask having an arrangement arranged in a grid shape by electrospinning Wherein the transparent electrode is directly drawn.
제12항에 있어서,
상기 고분자 나노섬유 전극 마스크는 전기수력학적 젯 프린팅(Electrohydrodynamic jet deposition) 공정을 이용하여 상기 금속 박막층 위에 직접 그리드 형태로 그려지는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the polymer nanofiber electrode mask is drawn in a grid shape directly on the metal thin film layer using an electrohydrodynamic jet deposition process.
제12항에 있어서,
상기 고분자 나노섬유 전극 마스크는 롤투롤 공정(Roll-to-roll processing), 그라비어 프린팅(Gravure printing) 및 포토리소그래피(Photo lithography) 중 어느 하나를 통해 형성된 고분자 섬유 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the polymer nanofiber electrode mask comprises a polymeric fiber mask formed through any one of roll-to-roll processing, gravure printing, and photolithography. A method of manufacturing a flexible transparent electrode.
제12항에 있어서,
상기 고분자 나노섬유 전극 마스크의 배선의 두께가 500 나노미터(nm) 내지 10 마이크로미터(μm)의 범위에 포함되고,
상기 고분자 나노섬유 전극 마스크의 배선간의 간격이 5 마이크로미터(μm) 내지 10 밀리미터(mm)의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
13. The method of claim 12,
The thickness of the wiring of the polymer nanofiber electrode mask is in the range of 500 nanometers (nm) to 10 micrometers (μm)
Wherein the interval between the wirings of the polymer nanofiber electrode mask is in the range of 5 micrometers (μm) to 10 millimeters (mm).
제12항에 있어서,
상기 고분자 나노섬유 전극 마스크는 물에는 녹지 않는 것을 특징으로 하는 폴리아크릴나이트릴(PAN, Polyacrilonitrile), 폴리비닐아세테이트(PVAc, Polyvinylacetate), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA, Polymethylmethacrylate, 폴리스티렌(PS, Polystylene), 폴리비닐클로라이드(PVC, Polyvinylchloride) 및 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate) 중 적어도 하나의 고분자를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
13. The method of claim 12,
The polymer nanofiber electrode mask is not soluble in water. The polyacrylonitrile (PAN), polyvinylacetate (PVAc), polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS) Wherein the transparent electrode is formed using at least one polymer selected from the group consisting of polyvinyl chloride (PVC), polycarbonate (PC), and polycarbonate (PC).
제12항에 있어서,
상기 (c) 단계 이전에,
상기 금속 박막층과 상기 고분자 나노섬유 전극 마스크간의 접착성 향상을 위해, 상기 고분자 나노섬유 전극 마스크를 팽윤(Swelling) 가능한 용매인 아세톤(Acetone), 에탄올(Ethanol), N,N-디메틸포름아마이드(DMF, Dimethyformamide), N-메틸-2-피롤리돈(NMP, N-Methyl-2-Pyrrolidone), 디메틸아세트아마이드(DMAc, Dimethyaceteamide) 및 테트라하이드로퓨란(THF, Tetrahydrofuran) 중 하나 이상을 선택하여 용매가 증발 가능한 온도에서 용매 어닐링(annealing)을 30초에서 5분 이내로 실시하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Prior to step (c)
In order to improve adhesion between the metal thin film layer and the polymer nanofiber electrode mask, the polymer nanofiber electrode mask is immersed in a solvent capable of swelling, such as acetone, ethanol, N, N-dimethylformamide (DMF , Dimethyformamide), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylaceteamide (DMAc) and tetrahydrofuran (THF) Characterized in that solvent annealing is carried out at a temperature capable of evaporation within 30 seconds to 5 minutes.
제12항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 고분자 나노섬유 전극 마스크의 배선 간의 간격 및 배선 두께가 100 나노미터(nm) 내지 1 마이크로미터(μm)의 범위에 포함되는 경우 이온빔 식각, 서브트렉티브 플라즈마 식각 및 고온 염소(chlorin) 가스 식각 중 적어도 하나의 건식법을 이용하여 상기 금속 박막을 식각하고,
상기 고분자 나노섬유 전극 마스크의 배선 간의 간격 및 배선 두께가 1 마이크로미터(㎛) 이상일 경우 증류수-염화제이철(FeCl3), 증류수-염산(HCI)-염화제이철FeCl3), 증류수-질산(HNO3), 증류수-질산(HNO3)-질산은(AgNO-3), 증류수-과황산암모늄((NH4)S2O8) 및 증류수-염화암모늄(NH4CI)-암모니아수 중 적어도 하나의 용액을 이용한 습식법을 이용하여 상기 금속 박막을 식각하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
13. The method of claim 12,
The step (c)
When the gap between the wirings of the polymer nanofiber electrode mask and the wiring thickness are in the range of 100 nanometers (nm) to 1 micrometer (μm), the ion beam etching, the subtractive plasma etching and the high temperature chlorine gas etching The metal thin film is etched using at least one dry method,
Distilled water - ferric chloride (FeCl 3 ), distilled water - hydrochloric acid (HCl) - ferric chloride (FeCl 3 ), distilled water - nitric acid (HNO 3 ), distilled water - nitric acid (HNO 3) - silver nitrate (AgNO- 3), distilled water - ammonium persulfate ((NH 4) S 2 O 8) , and distilled water - ammonium chloride (NH 4 CI), - at least one solution of the aqueous ammonia Wherein the metal thin film is etched by using a wet process using the metal thin film.
제12항에 있어서,
상기 (c) 단계 이후에,
(f) 상기 식각을 통해 얻어진 금속 나노 및 마이크로 벨트 형상 내지는 금속 메쉬 형상의 금속 전극층 위에 전구체 용액에 대한 보호층을 코팅하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
13. The method of claim 12,
After the step (c)
(f) coating a protective layer for the precursor solution on the metal nano- and micro-belt-shaped or metal mesh-shaped metal electrode layer obtained through the etching
Further comprising the step of forming a transparent electrode on the transparent electrode.
제23항에 있어서,
상기 (f) 단계는,
상기 보호층이 금속 또는 세라믹인 경우 DC 또는 RF 스퍼터링 방법, PLD(Pulsed Laser Deposition), 열 증발법(Thermal Evaporation), 전자빔 증발법 (E-beam Evaporation), 기상화학 증착법 (Chemical Vapor Deposition) 및 원자층 증착법 (Atomic Layer Deposition) 중 어느 하나를 이용하여 상기 보호층을 치밀한 박막 형태로 코팅하고,
상기 보호층이 고분자인 경우 상온에서 1 내지 10 wt%의 농도 범위를 갖는 폴리아릴아민하이드로클로라이드(PAH, Polyallylamine hydrochloride) 용액을 스핀코팅 방법, 프린팅 방법, 디핑코팅 방법 및 스프레이 방법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 상기 보호층을 코팅하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
24. The method of claim 23,
The step (f)
When the protective layer is made of a metal or a ceramic, it is possible to use a DC or RF sputtering method, a pulsed laser deposition (PLD) method, a thermal evaporation method, an E-beam evaporation method, a chemical vapor deposition method, The protective layer may be coated in a dense thin film form using any one of atomic layer deposition,
When the protective layer is a polymer, a polyallylamine hydrochloride (PAH) solution having a concentration range of 1 to 10 wt% at room temperature may be applied by any one of a spin coating method, a printing method, a dipping coating method and a spraying method Wherein the protective layer is coated on the transparent electrode by using a photoresist.
제12항에 있어서,
상기 (d) 단계는,
상기 금속 전극층이 형성된 기판 위에 상기 전구체 용액으로서 폴리아믹산 용액을 코팅하여 생성된 폴리아믹산 막을, 수소가 포함된 기체에서 150 내지 250 ℃의 온도 범위에서 열처리하여 무색 투명하며 유연한 폴리이미드 기판을 제조하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
13. The method of claim 12,
The step (d)
The polyamic acid film formed by coating the polyamic acid solution as the precursor solution on the substrate having the metal electrode layer is heat treated in a gas containing hydrogen at a temperature ranging from 150 to 250 ° C to produce a colorless transparent and flexible polyimide substrate Wherein the transparent electrode is a transparent electrode.
제12항에 있어서,
(g) 상기 금속 전극층이 상기 필름의 한쪽 표면에 내장되어 일체화된 상기 고내열성 유연 투명전극을 상기 기판에서 분리하는 단계; 및
(h) 상기 기판으로부터 분리된 상기 고내열성 유연 투명전극의 표면에 추가의 전도성 막을 코팅하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
13. The method of claim 12,
(g) separating the high heat-resistant flexible transparent electrode, which is integrated with the metal electrode layer on one surface of the film, from the substrate; And
(h) coating an additional conductive film on the surface of the high heat-resistant flexible transparent electrode separated from the substrate
Further comprising a step of forming a transparent electrode on the transparent electrode.
제26항에 있어서,
상기 (g) 단계는,
상기 금속 전극층이 내장된 상기 필름을 증류수에 1 내지 30분 동안 담그는 과정을 통해 상기 고내열성 유연 투명전극을 상기 기판에서 분리하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
27. The method of claim 26,
The step (g)
Wherein the high heat resistant flexible transparent electrode is separated from the substrate by immersing the film in which the metal electrode layer is embedded in distilled water for 1 to 30 minutes.
제26항에 있어서,
상기 (h) 단계는,
상기 필름에 내장된 금속 전극층의 내산화성과 외부의 물리적 및 화학적 자극으로부터의 저항성을 높이기 위해, 상기 금속 전극층 상단에 10 나노미터(nm) 내지 200 나노미터(nm)의 두께 범위를 갖는 무기물 박막층을 상기 추가의 전도성 막으로서, RF 스퍼터링 방법, PLD(Pulsed Laser Deposition), 열 증발법(Thermal Evaporation), 전자빔 증발법(E-beam Evaporation), 기상화학 증착법(Chemical Vapor Deposition) 및 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) 중 어느 하나를 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 고내열성 유연 투명전극의 제조방법.
27. The method of claim 26,
The step (h)
An inorganic thin film layer having a thickness in the range of 10 nanometers (nm) to 200 nanometers (nm) is formed on the top of the metal electrode layer in order to increase resistance to oxidation and resistance to external physical and chemical stimuli As the additional conductive film, an RF sputtering method, a pulsed laser deposition (PLD) method, a thermal evaporation method, an E-beam evaporation method, a chemical vapor deposition method and an atomic layer deposition method Wherein the deposition is performed using any one of a deposition method, a deposition method, and a deposition method.
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