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표제지

목차

기호설명 11

논문요약 12

제1장 서론 14

제2장 이론적 배경 18

2.1. ITO 18

2.2. PET(Polyethylene Terephthalate) 21

2.3. Roll to roll(R2R) process 25

2.4. Pattern Roll to roll(R2R) system 27

2.5. 수학적 모델 29

제3장 실험방법 37

3.1. 실험장비 37

3.2. 실험시편 41

3.3. 분석방법 45

3.3.1. DSC 45

3.3.2. TMA 49

3.3.3. XRD (X-ray Diffraction) 54

3.3.4. TM, SEM 57

제4장 실험결과 60

4.1. 인장-Tensile test 60

4.2. 인장-Simulation 71

4.3. 굽힘-Bending test 75

4.4. 굽힘-Simulation 88

제5장 결론 95

Reference 97

ABSTRACT 99

표목차

표 2-1. 소재별 열팽창계수 (CTE) 23

표 2-2. 소재별 플라스틱 기판의 종류 및 장, 단점 24

표 3-1. 시험시편조건 42

표 3-2. PET-ITO 이종필름의 물성치 분석 결과 46

표 3-3. Strain gauge를 이용한 CTE 측정 결과 51

표 4-1. Bending test측정을 위한 변위 조건 76

그림목차

그림 1-1. β Touch screen panel의 구조 17

그림 2-1. Bixbyite structure of In2O3 19

그림 2-2. Mobile Phone Touch Panel Market Forecast by Technology 20

그림 2-3. Roll-to-Roll sputter system의 계통도 26

그림 2-4. Roll-to-Roll system의 계통도 28

그림 2-5. Roll-to-Roll system의 수학적 모델링 33

그림 2-6. Roll에 작용하는 굽힘 스트레인 작용 34

그림 2-7. 롤에 외접하는 이종필름의 굽힘 스트레인 분포 35

그림 2-8. Roll에 의한 굽힘 조건에서 발생하는 내부응력 가정 36

그림 3-1. 인장시험기 38

그림 3-2. 폴리머용 tensile zig 39

그림 3-3. 폴리머용 3point-bending zig 40

그림 3-4. 인장 스트레인 측정 boundary conditions 43

그림 3-5. 굽힘 스트레인 측정 boundary conditions 44

그림 3-6. DSC 분석(Bare-PET) 47

그림 3-7. DSC 분석(PET-ITO) 48

그림 3-8. Strain gauge를 이용한 측정(PET-ITO) 50

그림 3-9. PET의존성에 대한 2'nd running분석(PET-ITO) 52

그림 3-10. Tg point전후의 CTE 분석(PET-ITO) 53

그림 3-11. 결정에 대한 X선의 회절 55

그림 3-12. X선의 회절 결정화 분석 56

그림 3-13. PET-ITO 이종필름의 열처리별 roughness 58

그림 3-14. SEM(Scanning Electron Microscope) 59

그림 4-1. 인장 스트레인 변화율 62

그림 4-2. 스트레인별 Cyclic peak stresses.(0.15-0.2%) 63

그림 4-3. 스트레인별 Cyclic peak stresses.(0.25-1.5%) 64

그림 4-4. 스트레인별 Cyclic peak stresses.(1.75-2.0%) 65

그림 4-5. 인장에 대한 Repetition test(100cycle) 66

그림 4-6. 인장에 대한 스트레인별 조직 관찰 (0.75-1%) 67

그림 4-7. 인장에 대한 스트레인별 조직 관찰 (1.75-2%) 68

그림 4-8. 인장에 대한 스트레인별 조직 관찰 (1.5%) 69

그림 4-9. 인장에 대한 스트레인별 조직 관찰 (1.75%) 70

그림 4-8. 인장 전산모사 Boundary conditions 72

그림 4-9. 인장 전산모사 결과 (transverse direction) 73

그림 4-9. 인장 전산모사 결과 (machine direction) 74

그림 4-10. 굽힘 스트레인 변화율 77

그림 4-11. 스트레인별 Cyclic peak stresses. (3.3%) 78

그림 4-12. 스트레인별 Cyclic peak stresses. (4.0%) 79

그림 4-13. 스트레인별 Cyclic peak stresses. (5.0%) 80

그림 4-14. 굽힘에 대한 스트레인별 조직 관찰 (3.3-5%) 81

그림 4-15. 굽힘 스트레인에 대한 crack 조직 분석 (1mm -3%) 82

그림 4-16. 굽힘 스트레인에 대한 crack 조직 분석 (1.3mm -4.3%) 83

그림 4-17. 굽힘 스트레인에 대한 crack 조직 분석 (1.4mm -4.6%) 84

그림 4-18. 굽힘 스트레인에 대한 crack 조직 분석 (1.5mm -5%) 85

그림 4-19. 굽힘 스트레인에 대한 crack 조직 분석 (1.2mm -4% 100cycle) 86

그림 4-20. 굽힘 스트레인에 대한 crack 조직 분석 (1.3mm -4.3% 100cycle) 87

그림 4-21. 굽힘에 대한 node 별 strain 89

그림 4-22. 굽힘 롤에 대한 각도별 strain.(60-70°) 90

그림 4-23. 굽힘 롤에 대한 각도별 strain.(80-90°) 91

그림 4-24. 굽힘 롤에 대한 각도별 strain.(100-110°) 92

그림 4-25. 굽힘 롤에 대한 각도별 strain.(120-130°) 93

그림 4-26. 굽힘 롤에 대한 Strain-Angle curve 94

초록보기

터치스크린용 투명전도성 필름인 PET-ITO substrate 기판은 Pattern Roll-to-roll(R2R) system의 제조공정 중에서 다수의 롤(Roll)을 반복하여 통과하게 되며 이때 롤의 크기나 가해지는 인장력(tention)에 따라서 crack이 발생 할 수 있으며, 열에 의한 Pattern align이 틀어지는 치수안정성 문제가 이슈화 되고 있다. PET-ITO 이종필름은 베이스 기판, 베리어, HC(Hard Coat), OC(Over coat), 투명전극 등의 유기물과 무기물이 적층된 다층(Multi Layer)구조로 이루어져 제조공정 혹은 사용 중에 구성박막의 균열 및 층간의 박리 현상을 유발 할 수 있다. 이와 같은 PET-ITO 이종필름의 구조적 문제는 유기물과 young's modulus 값이 약 100배 정도 차이가 나는 무기물 층에 기인한 것이지만 무기물을 대체 할 유기물 소재가 개발 되지 않는 한 피할 수 없는 문제이다. 본 연구를 통해 실제 플랜트에서 적용되는 시스템에 직접적인 가이드 라인을 제시하기 위해서는 비선형 해석이 요구되어지며 보다 세밀한 변수적용이 더해져야 할 것이지만, Tg point이전의 선형해석으로는 소재의 열적 특성이나, 건조구간에서의 miss align 발생을 해결하기엔 부족하며 향후 연구로서의 초석을 다질 수 있는 발판이 되는 연구라고 할 수 있다. 하지만 본 연구를 통해 국내 제조 업체가 가지고 있는 메커니즘적 문제점의 원인을 찾을 수 있었으며, 유한요소 해석을 위한 수학적 모델 및 Abaqus subroutine 최적화 기법을 개발하였다. 롤 이송시 이종필름이 받게 되는 스트레인을 측정하기 위해 인장과 굽힘을 구분하여 실험을 진행하였으며, 각도별 받게 되는 스트레인의 양을 측정 및 전산모사하여 굽힘시 발생되는 압축인장과 장력, 그리고 임계스트레인으로부터 크랙을 방지 할 수 있는 로직을 제시하고자 한다.

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