솔-젤 하이브리드 재료를 이용한 플렉시블 소자용 유리섬유 강화 투명 복합체 기판

Abstract

플렉시블 디스플레이 (flexible display)는 평판 디스플레이 (FPD) 단계를 넘어서는 차세대 디스플레이의 형태로서, 종이처럼 얇고 유연한 기판을 통해 손상없이 휘거나, 구부리거나, 말 수 있는 디스플레이를 말하며, 최근 플렉시블 디스플레이를 포함하는 플렉시블 소자 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 플렉시블 디스플레이를 구현하기 위해서는 여러 가지 요소 기술들이 필요한데 그 중 플렉시블 기판 (flexible substrate) 기술은 플렉시블 디스플레이 구현을 위한 가장 기본적이고 중용한 요소 기술이다.[1, 2] 플렉시블 기판으로서는 크게 메탈 호일 (metal foil), 박형 유리 (thin glass), 플라스틱 기판 (plastic substrate)이 사용될 수 있다.[1] 메탈 호일의 경우 기계적인 내구성이 좋고 열팽창계수 (CTE)가 작으며 비교적 가격이 저렴하다는 장점이 있지만 투명하지 않다는 단점이 있다. 박형 유리의 경우, 내열 및 내화학성이 우수하고 광투과도가 우수하지만 유연성이 부족해 깨지기 쉽다는 단점이 있다. 최근에는 투명성과 유연성을 동시에 가지며 비교적 가볍고 내구성이 좋은 플라스틱 소재를 이용한 기판 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 플라스틱 기판이 여러 가지 장점을 가짐에도 불구하고 열팽창계수 (CTE)가 크고 유리전이거동 (glass transition)을 가짐으로 인해 플라스틱 기판을 이용한 a-Si 및 산화물 TFT와 같은 소자의 제작이 쉽지 않은 실정이다. 본 연구에서는 솔-젤 유/무기 하이브리드 재료 (하이브리머)를 이용한 낮은 CTE와높은 광투과도를 가지는 유리-섬유 강화 투명 복합체 기판 (GFRHybrimer)을 제작하고, 이러한 투명 복합체 기판을 사용하여 산화물 TFT, 비정질 실리콘 기반 태양전지 및 유기발광다이오드 등의 플렉시블 소자를 제작하는 것은 목표로 한다. 하이브리머는 투명성이 우수하고 내열 및 내화학성이 높으며 복굴절이 낮다는 장점 이외에 특히 굴절률의 조절이 용이하여 유리섬유와의 복합체 형성 시 복합체 기판의 높은 광투과도를 얻는데 유리하다. 또한 CTE가 낮은 유리섬유를 강화재로 사용함에 의해 복합체 기판의 CTE를 크게 낮출 수 있다.