인쇄전자용 나노 박막 코팅을 위한 하이브리드 스프레이 공정에 관한 연구

Abstract

본 논문은 1장에서는 본 연구의 배경과 그에 따른 연구에 대한 타당성을 논의 하였다. 그리고 이러한 연구를 수행한 목적과 그 가치, 그리고 약간의 이론적 배경과 컨셉에 대해 논하였으며, 서론 마지막에서는 본 논문의 구성에 대한 전반적인 요소를 언급하였다. 2장에서는 본 연구를 수행한 배경과 원인에 대한 분석을 위해 다양한 인쇄 전자공정 기술을 소개하고 이에 대한 연구 동향과 발전 가능성 그리고 그 활용분야에 대해 논의하였다. 그리고 본 연구의 목적인 박막 형성을 위한 다양한 인쇄 공정에 대해 분류하고 각 공정에 대한 성능과 한계를 분석하였으며 마지막으로는 이러한 박막형성 기술을 활용한 인쇄 전자 분야에서의 다양한 적용 소자를 소개하고 본 연구 기술의 응용 분야에 대해 살펴보았다. 3장에서는 정전기력 증착 기법에 대한 소개와 이 기술에 대한 이론적 배경 및 기초 원리에 대해 논의 한다. 정전기력 증착 기법은 크게 Cone Jet, DoD(Drop on Demand), spray 기법으로 분류가 가능하며 각 모드에 대한 분석과 적용 원리 및 적용 공정에 대해 정의 한다. 그리고 정전기력 증착 기법을 활용한 시스템을 구축하였으며 이를 이용하여 인쇄 전자 분야에서 전도성 고분자를 이용한 투명 전극 박막 형성에 대한 실험과 코팅된 나노 박막에 대한 성능을 평가한다. 3장의 마지막에서는 이러한 정전기력 증착 기법에 대한 인쇄 전자 기술 공정으로써의 적용 가능성을 평가하고 그 장점과 한계에 대해 논의하였다. 4장에서는 인쇄 전자 공정 기술에서의 정전기력 증착 기법의 단점과 한계를 극복하기 위한 공압 스프레이 기술과 융합된 하이브리드 타입의 정전기력 스프레이 기술에 대한 정의를 수행하고 이를 시스템으로 구성하여 하이브리드 타입의 정전기력 스프레이 기술에 대한 분석을 수행하였다. 본 기술의 기초적인 분석에서는 장비의 구 성과 인가 전압에 따른 스프레이 입자에 대한 분석 및 에어 압력에 따른 입자 특성을 분석하였다. 그리고 이에 대한 특성 분석을 통해 하나의 공정 기술로 확립하고 기존의 다른 박막 형성 공정 기술의 차이점과 인쇄 전자 공정 기술에서의 장점에 대해 논의 한다. 5장에서는 하이브리드 타입의 스프레이 기술에서의 공정 조건별 스프레이 형상을 분류하는 알고리즘 개발에 대하여 기술 하였다. 우선 공정조건 확립에 잇어서 스프레이 형상이 미치는 현상에 대해 실험하고, 스프레이 형상 분석의 필요성을 알아보았다. 하이브리드 스프레이에 여러 가지 공정조건중 핵심요소인 전압과 공압에 대한 스프레이 형상을 관찰하였고, 그 형상을 분석하기 위한 방법으로 메트렙을 이용하여이미지 분석을 시도하였다. 이후 작성된 알고리즘에 대하여 시제 공정조건별 형상들을 분석하였고, 실험적으로 검증하였다. 마지막으로 본 알고리즘을 적용하여 최적의 공정조건 선택이 가능한지 코팅 표면을 분석하여 비교 평가를 수행하였다. 6장에서는 하이브리드 타입의 스프레이 기술을 이용한 다양한 인쇄 전자 소자에 대한 실험으로써 그 공정 기술의 우수성에 대해 논의 한다. 첫 번째로는 투명 전극소자 제작 및 본 연구 공정 기술을 통한 생산 시스템 구축을 수행하였다. 그리고 최근의 세계적인 이슈인 태양전지 분야에서의 한 공정 요소로 유기 박막 태양전지 제작을 실험하였으며 이에 대한 공정 기술을 평가하였다. 마지막으로 본 기술을 적용한 다양한 소자에 대한 소개와 향후 적용 분야에 대한 평가를 수행 하였다. 7장에서는 본 연구 기술의 결론과 향후 연구에 대해 논의 하였으며 끝으로 인쇄공정 기술로써의 하이브리드 타입의 스프레이 기술에 대한 특징을 요약하여 정리하였다.