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보고서 초록
요약문
SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 기술개발과제의 개요 9
1-1. 개발기술의 중요성(필요성) 9
제2장 국내외 기술개발 현황 20
제3장 기술개발수행 내용 및 결과 25
3-1. 표면 코팅 (top coating)을 이용한 기체 투과도 특성 향상 25
3-1-1. 표면 코팅의 재료 선정 25
3-1-2. 표면코팅을 통한 기체 투과방지막 및 광학특성 향상 효과 25
3-1-3. 표면코팅의 종류에 따른 광학투과도 향상 효과 26
3-1-4. under coating을 통한 기체투과방지막 향상 효과 27
3-1-5. Reactive sputtering의 다양한 조성 변화를 통한 기체투과방지막 특성 향상 27
3-1-6. 다층형 기체투과방지막과 양면 기체투과방지막의 특성 비교 29
3-1-7. Scale up roll 공정 연구 30
3-1-8. 플라스틱 기판과 유리 기판의 합착에 관한 연구 30
3-2. 플라스틱 기판 제조 공정에 따른 불량 및 이물 분석과 원인 규명 33
3-2-1. Microscopy를 이용한 이물 확인 33
3-2-2. Micro-FTIR imaging system을 이용한 표면에 존재하는 이물 분석 35
3-2-3. Confocal micro-Raman spectrometer를 이용한 필름 내부에 존재하는 이물 분석 39
3-2-4. Energy Dispersive X-ray Spectrometer를 이용한 무기 이물 분석 41
3-2-5. 플라스틱 기판 top coating의 경화 조건에 따른 코팅막 형성 및 특성 조사 42
3-2-6. Spectroscopy와 Photo-DSC를 이용한 광경화성 코팅 물질의 경화도 측정 42
3-2-7/3-2-2. Photo-DSC를 이용한 광경화성 코팅 물질의 광경화 조건 및 메커니즘 조사 53
3-2-8/3-2-3. 경화 조건에 따른 코팅막의 기계적, 광학적 특성 65
3-3. 유기반도체의 내구성 향상을 위한 유무기혼합박막의 개발 및 Ca-test를 통한 투습률(투습율) 평가 69
3-3-1. 유기반도체 내구성 향상을 위한 passivation 소재 개발 69
3-3-2. 유기소자 보호막 공정 기술 및 Ca-test 공정 기술 개발 71
3-3-3. Ca-test를 통한 유기소자 보호막의 투습률 측정 및 신뢰성 평가 74
3-4. 고성능 플라스틱 기판재료 개발 77
3-4-1. 이미드 곁가지로 가교된 polysulfone(PSF)의 합성 및 특성평가 77
3-4-2. 표면 코팅제 제조 및 이의 적용을 통한 박막형성 연구 94
3-4-3. 신규 UV 코팅막에 대한 시스템 선정 및 박막형성 113
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 134
4-1. 목표 달성도 (유기디스플레이용 고기능 플라스틱 기판기술개발) 134
4-2. 목표 달성도 (고성능 플라스틱 기판 소재 개발) 135
4-3/4-2. 관련 분야 기여도 136
4-3-1/4-2-1. (i-components) 대표적 확보기술 136
4-3-2/4-2-2. (화학연구원) 대표적 확보기술 136
4-3-3/4-2-3. 유기반도체의 내구성 향상을 위한 보호막 개발 및 Ca-test를 통한 평가 136
제5장 기술개발결과의 활용계획 138
5-1-1. 기술개발 관련 실용화 가능 부품 138
5-1-2. 실용화 일정 138
5-1-3. 기대효과 138
5-1-4. 파급효과 138
5-1-5. 활용방안 140
제6장 기술개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 141
제7장 참고문헌 147
핵심기술개발사업 기술개발성과 활용계획서 149
[첨부1] 기술개발결과 활용계획서 150
[첨부2] 기술개발요약서[개인신상정보 삭제] 162
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I. 제목
유기디스플레이용 고기능 플라스틱 기판 기술 개발 및 기판 소재 개발
II. 기술개발의 목적 및 필요성
현재 국내에서 진행되고 있는 유기 기반 디스플레이를 비롯한 플렉시블 디스플레이에 관련된 연구는 비교적 앞선 결과를 도출하고 있다. 하지만 플렉시블 기판의 활용은 주로 일본 업체에 의존하고 있는 실정이다. 플렉시블 비정형 실리콘 LCD를 개발 중인 국내 S사나 소형 플렉시블 passive matrix 디스플레이를 개발 생산하는 국내 벤처 기업 S사의 경우 공히 일본 업체에서 기판을 수급받고 있다. 이보다 선진 연구, 즉 유기 EL 혹은 유기 반도체 기반의 디스플레이의 경우 수급되는 기판은 실험실 수준의 공급이 전부이며 그나마 공급이 비정기적으로 개발 연구자들의 개발 진행을 어렵게 만들고 있다. 특히 기존의 플렉시블 기판 공급 업체들은 높은 특성이 요구되는 선진 연구에는 기존 기판의 적합성 문제를 이유로 공급을 꺼리고 있다. 또한 이들 업체들은 신규 기판은 자국 (일본)내 업체 및 연구 개발자들의 개발에 우선적으로 투여하여 국내 연구진들의 연구가 일본 연구진에 비해 뒤떨어지는 안타까운 현상을 야기 시키고 있다. LCD등 FPD의 생산에 있어 전 세계의 50% 수준을 육박하는 국내 디스플레이 산업의 세계적인 위상을 고려한다면 지속적인 연구 개발을 통한 디스플레이 산업의 1위 고수라는 국내 업체들의 노력에서 기판 연구 개발을 통한 국내 자급이 필수적인 요구 사항이라 할 수 있다. 특히 본 연구의 개발 범위는 실험실적인 특성 확보 등의 연구 개발을 넘어서 scale up의 연구를 포함하도록 RFP에 제안되어져 있다. 이는 고기능성 기판의 개발과 함께 roll 형태의 플라스틱 기판을 특정 수준 이상까지 개발함으로 차세대 디스플레이 개발에 보다 큰 영향을 줄 수 있도록 의도한 것으로 이를 위해서는 적절한 roll-to-roll 코팅 장비의 사용이 필요하고 보다 종합적인 연구 조율이 필요할 것으로 예상된다. 즉 우수한 광학 필름의 확보, 열처리, 다양한 wet coating 및 표면 처리, 또한 기체투과방지막 공정 기술 등의 기술이 총체적으로 확보되어야 하며 필요한 부대 설비 (lamination 장비 등)가 필요할 것으로 예상된다.
III. 기술개발의 내용 및 범위
고기능성 플라스틱 기판의 공정성을 정립하고 기체투과방지막 특성을 극대화하며, 표면코팅, 층간코팅에서 내화학성 및 필름 광 투과율을 향상 시키며, 플라스틱 필름과 유리 기판의 합착 공정을 정립하고자 하였다.
코팅 불량의 분석과 연계된 공정 개선을 통한 코팅 특성 향상과 Roll형태의 기판제작과 Reactive sputtering의 공정성 향상에 대한 연구가 진행 되었다.
그리고 내화학성, 내마모성, 열안정성 및 기계적 특성이 우수한 기판 제조 및 평탄화 유기층 코팅에 의한 barrier성 개선 된 기판소재의 특성 최적화 정립하고자 하였다.
IV. 기술개발결과
PES를 기반으로 한 유연 기판용 플라스틱 소재를 개발하고 있으며, 연구를 통하여 플라스틱 기판의 고투과율, 내화학성, 기계적 안정성 확보 및 gas barrier 특성에서는 무기 박막 코팅을 하여 MOCON 설비 측정 한계 이하인 10-4g/m2/day이하의 성능을 보이고 Ca test에서도 이를 증명하는 실험실적 제조 기판의 실험결과를 확보하였으며, Roll to Roll 공정을 진행하여 기판 생산 및 공정성을 향상 하였다. 그리고 한국화학연구원에서는 폴리이미드 기반의 고내열 투명 필름 소재를 개발하였고, 나노복합화 기술을 도입하여 BIF를 3 이상 확보한 연구결과를 발표하였음. 기존 기판 소재에 아크릴계를 도입하여 내화학성을 부여한 기판 소재에 대한 기반 연구를 진행하여 일반 유기용매에 내화학성이 우수한 소재를 개발한 바 있다.
V. 기술개발결과의 활용계획
본 과제에서 진행된 연구개발 결과는 gas 및 water vapor barrier성, 광 투과율, 내화학성 및 열안정성 등이 우수한 기판을 개발 하였으며 이 기판을 이용하여 TN, STN, e-paper 그리고 LCD 등에 활용될 것이며 플라스틱 기판의 안정적인 사업화에 기여할 것이다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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