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특집 플렉서블디스플레이를위한인쇄공정기술의개발동향 이화성 ᆞ 장윤석 1. 서론미래형디스플레이소자는소형화, 박막화를거쳐휘어질수있고 (flexible), 착용이가능하며 (wearable), 접을수있는 (foldable) 전자소자로발전해가고있다. 1-3 실제로관련기업에서는향후 5 10 년이내에모바일기기에적용될플랙서블디스플레이패널의상용화가가능할것으로예측하고있다.

4-6 이러한제작방법은불순물의혼입을방지할수있어유기박막트랜지스터의기초물성을연구하는데매우유효한수단이지만, 제조공정에서재료의손실이크고고가의진공장치가필요하며대면적구현이어렵다는단점이있다. 또한전자소자를제작하는데있어재료의미세한패턴특성을요구하는경우포토리소그래피 (photolithography) 공정이보편적으로사용되어왔다.

1 특집 플렉서블디스플레이를위한인쇄공정기술의개발동향 이화성 ᆞ 장윤석 1. 서론미래형디스플레이소자는소형화, 박막화를거쳐휘어질수있고 (flexible), 착용이가능하며 (wearable), 접을수있는 (foldable) 전자소자로발전해가고있다. 1-3 실제로관련기업에서는향후 5 10 년이내에모바일기기에적용될플랙서블디스플레이패널의상용화가가능할것으로예측하고있다. 플렉서블디스플레이를구현하기위해서는실리콘기판이나금속전극과같이무기재료를기반으로하는전자소자를대체하여유기재료를기반으로하는전자소자, 특히유기박막트랜지스터나인버터와같은유기전자소재의제작이필요하다. 종래의유기트랜지스터와같은유기전자소자는균일한박막의제조가용이하고막의두께를조절할수있어미세화에유리한진공증착을주로사용하였다. 4-6 이러한제작방법은불순물의혼입을방지할수있어유기박막트랜지스터의기초물성을연구하는데매우유효한수단이지만, 제조공정에서재료의손실이크고고가의진공장치가필요하며대면적구현이어렵다는단점이있다. 또한전자소자를제작하는데있어재료의미세한패턴특성을요구하는경우포토리소그래피 (photolithography) 공정이보편적으로사용되어왔다. 포토리소그래피공정은미세패턴공정이가능하고현재까지응용분야가널리확보되어있는기술이지만 100 nm 이하의미세나노구조물또는패턴을형성하는데는한계에직면하고있는실정이다. 또한포토리소그래피공정은공정단가가상대적으로높고공정단계또한복잡하며, 전사되는표면조건에따른제한을받고, 공정에사용되는포토레지스터 (photoresist) 재료선택의폭이좁다는치명적인단점이존재한다. 최근전자소자의집적도가높아지고있고이와함께유연성을갖춘유기전자소자를이용한저비용대면적의차세대디스플레이기술개발이활발히이루어지고있는상황에서기존의포토리소그래피공정기술을대체할수있는새로운패턴인쇄기술이요구되고있다. 이러한추세에따라최근개발되고있는패턴인쇄기술의특징은기존의전자제품을생산하는방식과는달리신문이나잡지, 포스터등의인쇄물을제작하는데사용해온인쇄기술을전자소자의제조에적용하는것이다. 3,7,8 이러한인쇄기법은기존의방식에비해공정과정이단순하고, 비용이낮은장점을가지고있다. 또한연속적인유기재료의패턴공정을확보할수있어대면적에서균일한소자를높은신뢰성으로제작할수있다. 현재개발된인쇄공정중잉크젯프린팅 (inkjet printing), 9 임 프린트리소그래피 (imprint lithography), 7 그리고오프셋인쇄법 (offset printing) 이 8 집중적으로관심받고있다. 하지만유기전자소자성능의최적화와플렉서블디스플레이의구현을위한최적의인쇄기술의개발은아직많은도전을필요로하고있다. 따라서본고에서는유기전자소자의제작을위해사용되는다양한패턴인쇄공정에관한소개와연구동향을살펴보고자한다. 2. 본론 현재유기반도체재료나유기전극물질을기판에패턴인쇄하기위해다양한방법들이연구ᆞ개발되고있다. 본단락에서는대표적인패턴인쇄공정에대해살펴보고자한다. 2.1 잉크젯프린팅 (Inkjet Printing) 잉크젯기술은미세노즐을통해잉크형태로제조한용액을수 수십피코리터 (pico liter) 의방울로분사하여패턴을형성하는비접촉식패턴형성방법이다 ( 그림 1(a)). 지금까지잉크젯프린팅은가정이나오피스 이화성 현재 장윤석 현재 한양대학교화학공학과 ( 학사 ) 포항공과대학교화학공학과 ( 석사 ) 포항공과대학교화학공학과 ( 박사 ) New York Univ., Molecular Design Institute(Post doc.) 한밭대학교화학공학과교수 한양대학교화학공학과 ( 학사 ) 포항공과대학교화학공학과 ( 석사 ) 포항공과대학교화학공학과 ( 박사 ) Brookhaven National Laboratory (Post doc.) 한국기계연구원선임연구원 Printing Technology for Flexible Displays 한밭대학교화학공학과 (Hwa Sung Lee, Department of Chemical Engineering, Hanbat University, 16-6, Dukmyungdong, Yuseong-gu, Daejeon , Korea) hlee@hanbat.ac.kr 한국기계연구원 (Yunseok Jang, Printed Electro-Mechanical Systems Research Center, Korea Institute of Machinery & Materials(KIMM), Daejeon , Korea) 고분자과학과기술제 22 권 3 호 2011 년 6 월 237

Printed gold Evaporated gold Substrate Transducer (Piezo or heater) Substrate motion Orifice First gold Second gold SAM Glass substrate Driver Character data Fluid Data pulse train

Barrier layer Press to ink supply Refill region Bubble Nozzle layer Nozzle layer To print plane to print plane 그림 1. (a) 잉크젯 프린팅의 원리. (b) 잉크분사 방식에 따른 잉크젯 프린팅 분류. 그림 2.

2 Printed gold Evaporated gold Substrate Transducer (Piezo or heater) Substrate motion Orifice First gold Second gold SAM Glass substrate Driver Character data Fluid Data pulse train ㆍEpson/Spectra/Xaar/Hitachi Koki ㆍHP/Lexmark/Cannon ink Si heater substrate to intimate electronics Barrier layer Piezo element to ink supply Heater Refill region Bubble to intimate electronies Barrier layer Press to ink supply Refill region Bubble Nozzle layer Nozzle layer To print plane to print plane 그림 1. (a) 잉크젯 프린팅의 원리. (b) 잉크분사 방식에 따른 잉크젯 프린팅 분류. 그림 2. 잉크젯 프린팅 공정을 통해 제조된 유기박막소자와 측정된 소자성능. 에서 전기적인 신호를 종이에 전달하는 수단으로 사용되어 왔지만 최근 들어 산업적인 제조 공정에서 소량의 재료를 원하는 위치에 도포하기 와 공동으로 잉크젯 프린팅 기술을 양산에 적용하기 위한 연구를 활발 위한 방법으로 많은 관심을 받고 있다. 그림 1(b)에서 보여지는 것처럼 히 진행하고 있다. 반면, 국내 연구수준은 아직 미흡한 수준이다. 선진국 잉크젯 프린팅은 잉크를 분사하는 원리에 따라 피에조(piezo) 방식과 에 비해 기업, 연구소, 그리고 대학의 다양한 연구그룹의 잉크젯 프린팅 9 버블젯(bubble-jet) 방식으로 나뉠 수 있다. 피에조 방식은 노즐 위에 피 공정에 대한 연구는 아직까지 원천기술 확보에서 뒤쳐지고 있는 실정이 에조 소자가 전기적인 신호에 의해 변형되면서 잉크를 밀어내 방울을 품 다. 하지만 삼성전자와 LG 디스플레이는 2008년 8세대 LCD 라인부 어내는 방식으로, 피스톤을 밀어 주사기 속의 용액을 짜내는 원리와 유사 터 잉크젯 프린팅 기술을 적용하여 제품을 생산하는 등, 잉크젯 프린팅 하다. 버블젯은 잉크에 열을 가해 순간적으로 기포를 발생시켜 그 압력 기술은 하루가 다르게 발전하고 있다. 에 의해 잉크가 분사되는 방식이다. 피에조의 방식의 경우 잉크에 열을 가 잉크젯 프린팅 기술의 우수한 장점에도 불구하고 상용화를 위해서는 하지 않아도 되기 때문에 헤드의 수명이나 재료의 변성, 다양한 잉크의 적 아직 해결해야 하는 문제점이 존재한다. 대표적으로 프린팅된 패턴의 균 용 측면에서 유기전자소자 제작에 보다 적합한 것으로 평가받고 있다. 일도 확보, 잉크방울의 탄착위치 정밀도 향상, 잉크젯 헤드의 신뢰성 및 수 잉크젯 프린팅 방법은 단순한 인쇄공정과 높은 패턴정밀도로 인해 유 명 문제, 그리고 잉크젯 공정의 신뢰성 확보 등이 그것이다. 잉크젯 프린팅 기발광소자인 organic light emitting diode(oled)의 발광층 형성공 기술의 실용화를 위해서는 잉크소재 합성 및 설계기술, 헤드설계기술, 정 및 유기박막트랜지스터(OTFTs)의 유기활성층의 형성을 위한 공정에 공정적용기술 개발이 협력을 통해 유기적으로 진행되어야 하며, 이를 위 적용되고 있다(그림 2). 뿐만 아니라 재료의 소모량이 매우 적고 공정의 해 기업간 및 소재관련 산학연간의 긴밀한 공조체계가 절실히 요구된다. 대형화에도 적합하여 저비용 대량생산을 위한 최적의 패턴인쇄 방법으로 2.2 임프린트 리소그래피(Imprint Lithography) 인식되고 있다. 현재 잉크젯 프린팅 연구의 선도그룹은 Cambridge 대 임프린트 리소그래피는 고분자 층에 빛을 조사하여 화학구조를 변형 학의 H. Sirringhaus 교수로서 최근 패턴된 폴리이미드(polyimide)기 시키는 노광공정과는 달리 유동성 있는 고분자 층을 주형에 접촉시키고 판 위에 잉크젯 프린팅을 통해 도포된 전도성 고분자 용액이 dewet- 물리적으로 눌러서 고분자 층에 원하는 패턴을 만들어 내는 방법이다. ting되는 현상을 이용하여 매우 미세한 전극간격을 가지는 유기트랜지 이 기술을 이용하여 구조물이 패턴된 몰드(혹은 스템프)를 제작한 뒤 1 12 스터를 제작하고 그 소자성능을 보였다. 또한 국내에서는 포항공대 조 적절한 기판 위에 나노구조물을 복제하여 전사함으로써 종이 위에 도장 길원 교수팀이 용액공정용 유기반도체 재료인 펜타센 유도체와 폴리싸 을 찍는 것과 유사하게 빠른 패턴인쇄공정을 확보할 수 있다. 이오펜(polythiophene) 재료를 잉크젯 프린팅 공정을 사용하여 대면 그림 3은 나노임프린트 리소그래피 공정(a)과 다양한 몰드의 형태(b), 적에서 균일한 소자성능을 구동하는데 성공하였다.10,11 잉크젯 프린팅 그리고 임프린팅 공정의 결과물(c)에 대한 전자현미경 사진이다. 현재 공정을 상용화하기 위한 관련기업들의 연구도 활발하게 이루어지고 있 까지 나노임프린트 공정을 이용해서 형성한 가장 작은 크기의 패턴은 다. 미국과 유럽의 Xerox, HP, Philips사 등은 현재 잉크젯 장비를 생 프린스턴 대학의 Steven Chou 교수가 발표했던 7 nm 정도의 dot 구 산하고 있으며, Dupont, BASF, Bayer, Cabot, Polyera 같은 재료업체 조이며 이론적으로는 이보다 작은 크기도 가능하다. 하지만 보통 원판 238 Polymer Science and Technology Vol. 22, No. 3, June 2011

그림 3. (a) 나노임프린트공정의모식도. (b)-(d) 다양한형태의나노임프린트몰드. (e)-(g) 나노임프린팅공정의결과. 몰드를만드는과정이 e-beam 리소그래피를이용하는매우까다로운과정이므로패턴의크기나기하학적인구조는보통 e-beam 리소그래피의성능에따라좌우되는경우가많다. 임프린트리소그래피는공정의단순함과효율성을향상시키기위해다양한형태로확장되었다.

전사재료는폴리머이외의열가소성재료에도적용이가능하며, 금형재료로서는실리콘, 석영이나금속등의딱딱한재료를주로사용한다. 몰드의패턴을전사한후기판위에패턴된고분자를 mask 로사용하여에칭하게되면원하는패턴을기판위에형성할수있다.

3 그림 3. (a) 나노임프린트공정의모식도. (b)-(d) 다양한형태의나노임프린트몰드. (e)-(g) 나노임프린팅공정의결과. 몰드를만드는과정이 e-beam 리소그래피를이용하는매우까다로운과정이므로패턴의크기나기하학적인구조는보통 e-beam 리소그래피의성능에따라좌우되는경우가많다. 임프린트리소그래피는공정의단순함과효율성을향상시키기위해다양한형태로확장되었다. 그중열임프린트 (thermal imprint), 광임프린트 (UV-imprint), 소프트리소그래피 (soft lithography) 가대표적이다 열 / 광임프린트 열경화성수지를이용한열임프린팅방법은열가소성폴리머를기판위에얇게코팅하고유리전이온도이상의온도에서패턴이형성되어있는몰드를가압하여최종패턴을만드는방법이다. 전사재료는폴리머이외의열가소성재료에도적용이가능하며, 금형재료로서는실리콘, 석영이나금속등의딱딱한재료를주로사용한다. 몰드의패턴을전사한후기판위에패턴된고분자를 mask 로사용하여에칭하게되면원하는패턴을기판위에형성할수있다. 광경화성수지를이용하는광임프린트방식은자외선조사방식으로알려져있으며 Texas 대학의 Wilson 과 Sreenivasan 교수에의해제안된 S-FIL(step and flash imprint lithography) 방법이여기에해당된다. 이방법은열대신자외선경화방식을사용하기때문에투명한몰드가사용되며, 작은면적의몰드를사용하여반복적으로패턴을찍어낼수있다는장점을가진다 소프트리소그래피 (Soft Lithography) 소프트리소그래피방법은유연한특성을가지는몰드 (mold) 를이용하여패턴을형성하는방법으로주로 polydimethylsiloxane(pdms) 와같은탄성체로만들어진몰드를사용한다. 패턴인쇄과정은먼저 PDMS 몰드를원하는기판위에올린후고분자용액을떨어뜨리면, 고분자용액은모세관현상에의해채널을채우게된다. 이후용매를증발시키면고체의고분자가생성되기시작하고몰드를제거함으로써최종적으로원하는고분자패턴을얻을수있다. 이기술은적절한몰드와고분자용액의선택을통해쉽고간단히패턴을만들수있는유용한기술로서, 원하는패턴의크기와형태의몰드를제작하는것이관건이다. 현재사용되는몰드로는유연하고투명하며접착력이우수한 PDMS 가가장널리상용되고있지만, 강도가약한특성을가지고있기때문에패턴형성시압력에의한변형등으로 100 nm 이하의미세한패턴을형성하기어려운단점을가지고있다. 또한용매등에의한부풀어오름 (swelling) 현상이나타나는문제점이있으므로최근에는새로운재료로서폴리우레탄을몰드로활용하고있다. 소프트리소그래피기술은미세접촉프린팅 (micro-contact printing) 을기본으로하여, 모세관현상 (capillary force) 을이용한패턴공정, 미세전달현상 (micro-transfer) 을이용한패턴공정, 용매원용미세패턴 (solvent assisted micro-molding) 등의방법으로발전되어왔다 ( 그림 4). 접촉인쇄방식은유연한특성을가지는몰드와기판표면사이의접촉특성이핵심이며, 패턴을기판으로전사하는데매우효율적인방법이다. 이방법은몰드를용액에담근후기판에밀착시켜패턴을기판으로전사하는프린팅방법이며, 마스터를이용하여반복적으로패턴을복제할수있다는장점을가지고있다. 접촉인쇄방식은 2차원의형상을만드는데적합하지만최근에는금속박막도금과같은다른공정과결합하여 3차원의형상을만드는공정에도활용되고있다. Capillary micro-molding 방법은몰드를기판위에고정시킨후, 모세관현상을이용하여몰드에형성돼있는미세한패턴사이로용액을침투하게하여패턴을형성하는방법이다. 이방법은몰드의미세크기패턴을구현할수있는장점을가지고있다. 여기서소개한소프트리소그래피방법이외에도다양한변형이존재한다. Lift-off 방법은기판위에형성되어있는필름에스탬프를밀착하여원하지않은부분을떼어내는방법이고, reverse soft molding 을이용한방법은연속적인유기전자소자를제작하기위해개 그림 4. (a) Micro-contact printing. (b) Capillary 를이용한 micro-molding. (c) 용매원용미세몰딩 (solvent assisted micro-molding). 고분자과학과기술제 22 권 3 호 2011 년 6 월 239

발된방법으로역상을형성할수있는몰드를이용하여기판위에패턴을형성하는방법이다. 현재임프린트리소그래피방법은 Harvard 대학의 Whitesides 교수그룹과 Stanford 대학의 Bao 교수그룹이주도를하고있다.

임프린트리소그래피는패턴을형성하는과정이간편하고, 미세한패턴구조를형성할수있으며, 3차원패턴을제작할수있다는장점이있으나, 초기마스트몰드제작비용이비싸고대면적공정에적용하기어려우며적용할수있는재료의한계를극복해야하는단점이있다. 하지만계속적인패턴공정의개선과새로운재료의등장으로인해그활용도는크게향상될것으로기대된다. 2.

오프셋인쇄법은공정방법에따라스크린인쇄법 (screening printing) 과그라비아인쇄법 (gravure printing) 으로나뉜다. 13

4 발된방법으로역상을형성할수있는몰드를이용하여기판위에패턴을형성하는방법이다. 현재임프린트리소그래피방법은 Harvard 대학의 Whitesides 교수그룹과 Stanford 대학의 Bao 교수그룹이주도를하고있다. 특히미국, 유럽및일본등의기술선진국들은기반기술확보차원을넘어임프린트기술에의한패턴인쇄방법을플렉서블디스플레이뿐만아니라다른전자소자, 생체소자에적용하려는산학연관의네트워크를갖추어연구를활발히진행하고있다. 국내에서도최근임프린트기술에의한패턴형성기술에대한관심이고조되어서울대의이홍희교수팀과 POSTECH, KAIST 등국내여러대학에서관련연구를수행하고있다. 임프린트리소그래피는패턴을형성하는과정이간편하고, 미세한패턴구조를형성할수있으며, 3차원패턴을제작할수있다는장점이있으나, 초기마스트몰드제작비용이비싸고대면적공정에적용하기어려우며적용할수있는재료의한계를극복해야하는단점이있다. 하지만계속적인패턴공정의개선과새로운재료의등장으로인해그활용도는크게향상될것으로기대된다. 2.3 오프셋 (Offset) 인쇄법오프셋인쇄법은인쇄판과고무롤러를사용해서기판에패턴을전사하는방법으로금속인쇄판에칠해진잉크가고무롤러를통해서종이에묻게하는방식을사용한다. 현재단행본, 달력, 잡지등대량인쇄또는컬러인쇄가필요한분야에널리사용되고있지만, 연속공정과저렴한공정비용과같은우수한장점으로인해유기전자소자의대량생산공정에적용하기위한연구가활발히진행되고있다. 오프셋인쇄법은공정방법에따라스크린인쇄법 (screening printing) 과그라비아인쇄법 (gravure printing) 으로나뉜다 스크린인쇄법 (Screening Printing) 스크린인쇄법은그림 5와같이강한장력으로당겨진스크린위에잉크를올려놓고스퀴지 (squeegee) 를가압하여이동시키면서스크린의망사를통해잉크를피인쇄물의표면으로전사하는공정이다. 잉크젯프린팅과마찬가지로재료의손실이적은공정으로서 PDP 나 OLED 등의디스플레이의제조를위한연구가진행되고있다. 14 스크린인쇄는롤 링, 토출, 판분리, 레벨링등 4가지기본과정을거쳐진행된다. 롤링이란스크린위에서잉크가이동하는스퀴지에의해앞쪽으로회전하게되는것으로, 잉크의점도를일정하게유지시켜균일한박막을얻는데중요한역할을한다. 토출과정은잉크가스퀴지에밀려망사사이를통과해기판표면으로밀려나오는과정으로, 스퀴지의스크린각도와이동속도에따라토출력은변하게된다. 판분리과정은잉크가기판표면에도달하여패턴을형성한후망사가기판에서떨어지는단계로서해상력과인쇄의연속성을결정하는중요한과정이다. 망사를통과해표면에패턴된잉크는시간이경과하면서용매의증발에의해점도가증가하고표면에고정되면서패턴을최종적으로형성하게된다. 이러한과정을레벨링이라한다. 스크린인쇄법을이용한연구사례를살펴보면프랑스의 F. Garnier 그룹에서는스크린인쇄법으로형성된소스, 드레인, 그리고게이트전극을기반으로하는전유기트랜지스터를제작보고하였고, 미국 Stanford 대학의 Z. Bao 그룹에서는스크린인쇄법으로패턴된폴리이미드 (polyimide) 게이트절연체와폴리싸이오펜 (polythiophene) 을가지는유기박막트랜지스터를제작ᆞ보고하였다. 뿐만아니라그림 5에서보여지는것처럼일본의 DKN 연구소에서는스크린인쇄법으로제작된회로기판을제작하고소자구동을시현하였다. 스크린인쇄법은금속스크린이외에도나일론이나폴리에스터와같은플라스틱재료도망사로사용이가능하며, 설비가간단하고제판제작이쉽기때문에값이싸고소형의인쇄에적합하다. 앞으로 RF-ID tag 와 smart tag 와같은저렴한유기전자소자를제작하는공정에서기대가되는패턴인쇄공정이다 그라비아인쇄법 (Gravure Printing) 그라비아인쇄는요판인쇄의일종으로, 요철을형성한원통형판에잉크를묻혀볼록한부분에묻은잉크를긁어낸후오목한부분에들어간잉크를피인쇄물에전사하는방법이다 ( 그림 6). 그라비아판은동도금된실린더에제판하고경질크롬도금가공한것이대부분인데오목판의깊이는 2 40 μm 정도가일반적이다. 현재그라비아인쇄는폭넓은피인쇄체에적용될수있고패턴인쇄공정이간단하며, 공정속도가빨라서다양한인쇄물제작공정에사용하고있다. 하지만전자소자제작공정에적 그림 5. 스크린인쇄법의모식도와스크린인쇄법을이용하여제작된회로기판. 그림 6. Roll-to-roll 그라비아인쇄법 ( 위 ) 과 roll-to-plate 그라비아인쇄법 ( 아래 ). 240 Polymer Science and Technology Vol. 22, No. 3, June 2011

5 용하기에는인쇄해상도가낮고인쇄되는패턴의두께가두꺼운단점을지니고있다. 최근에는그라비아인쇄법을기본으로하여보다높은해상도를지닌인쇄를가능하게하는다양한응용그라비아인쇄방법이개발되고있다. 그중대표적인방법들이그라비아오프셋 (gravure offset) 인쇄법과역그라비아오프셋 (reverse gravure offset) 인쇄법이다. 그라비아오프셋인쇄법은그라비아인쇄법이가진낮은해상도의단점을보완하고자개발된방식으로서, 오목인쇄방식인그라비아인쇄법과 blanket roll 을사용하여인쇄하는오프셋방식을결합한형태로구성되었다. 최근에는이를더욱개량한역그라비아오프셋인쇄법이개발되었는데, 이는그라비아오프셋인쇄법과유사하지만이를역으로이용하는방식을사용하는데그차이점이있다. 역그라비아오프셋인쇄법은먼저 blanket roll 에 slit die nozzle 을이용하여얇고균일한잉크박막을형성하고, 이를포토리소그래피나 e-beam 리소그래피를이용하여패턴이새겨진 cliché 기판위에전이시킨다. 이때 cliché 에새겨진패턴은실제형성하고자하는패턴의역모양을가지고있어서역그라비아오프셋인쇄법이라부른다. 이렇게실제모양의반대되는패턴을 cliché 를사용하여제거한후에 blanket roll 에남아있는패턴을실제피인쇄체위에전사하여원하는패턴을형성하는방법이역그라비아오프셋인쇄법이다. 이방법은수백나노미터의패턴크기를가지는정교한패턴인쇄를그라비아인쇄법으로구현할수있는장점으로인해최근많은연구가진행되고있다. 일본의 Toppan ink 사와 Sony 사는역그라비아오프셋인쇄법을사용하여플렉서블한 e-paper 용 back plane TFT 의소스와드레인전극을형성하는기술을보고하였고, 최근국내의 LG 디스플레이사와삼성전자, ETRI 등에서도동일한방식으로고해상도의전도성잉크를기판에인쇄하는것을보고하였다. 수많은장점에도불구하고그라비아인쇄법과그다양한응용방법은여전히문제점을가지고있다. 그라비아인쇄법은패턴인쇄공정이단순하지만낮은해상도가가장우선적으로해결해야할문제점으로제시되고있고, 역그라비아오프셋방법은높은잉크소모율과인쇄품질의신뢰성확보, 인쇄조건의안정성확보와같은우선과제를가지고있다. 따라서이러한공정들이실제양산공정에적용되기위해서는보다지속적인연구가필요할것으로예상된다. 2.4 기타앞서소개한다양한패턴인쇄방법이외에도현재많은연구자들이다양한패턴형성기술에대해연구를진행하고있다. 2009년 Minnesota 대학의 Frisbie 교수팀은잉크젯프린팅방법과유사한에어로졸젯프린팅기술을소개하였다. 이는용액상태의잉크가공급되는기존잉크젯프린팅방법과는다르게 ultrasonic atomizer 에서형성된에어로졸잉크를공급된가스와함께노즐로이동시켜기판에도포되는방법이다. 15 이패턴방법의잉크젯프린팅공정과는다르게연속적인라인패턴을형성할수있고기판과노즐의거리가 5 mm 정도를유지하기때문에곡면의기판위에도패턴이가능하다는장점이있다. 또한가스에의해노즐에서잉크가분사되기때문에사용하는잉크의점도에프린팅공정이큰영향을받지않는장점을가지고있다. 레이저전사프린팅 (laser-induced thermal patterning) 방법은최근 3 M과삼성SDI 가 LCD 용칼라필터를패턴인쇄하기위해개발한방법으로레이저의초점을열변환층 (light-to-heat conversion layer) 에맞추어도너필름에코팅된소재를기판에전사하는방식이다. 이방식은드라이패턴전사방식으로서유기용매의오염없이고해상도를가지는다층박막의패턴이가능하다는장점을가지고있다. 3. 결론 현재플렉서블디스플레이를위한저가의유기전자소자를제작하기위해전세계적으로기업, 연구소, 대학에서다양한패턴인쇄방법에대해연구를진행하고있다. 그중활용가치가중요하다고인정받고있는대표적인패턴인쇄방법인잉크젯프린팅 (inkjet printing), 임프린트리소그래피 (imprint lithography), 오프셋인쇄법 (offset printing) 과그파생패턴기술에대해살펴보았다. 소개된각각의패턴공정은서로의장단점이명확하고형성가능한패턴크기가다르기때문에사용하는공정에맞는인쇄방법을적절히선택해야한다. 또한고분자및유기반도체를이용한유기박막트랜지스터와같은전자소자의높은소자성능과안정성을확보하기위해서는유기물질의분자수준에서의정렬, 배향기술뿐만아니라박막의균일성확보와관련된소재기술이뒷받침되어야하고, 실제소자화를위해서는소자의성격에맞는공정을적용하여야한다. 최근용액공정이가능한신소재의개발과고해상도프린팅공정의발전, 그리고정밀한위치제어기술의개발로인해연속패턴인쇄공정의발전은매우빠르게진행되고있다. 특히다층박막의도표가가능한 roll-to-roll 연속공정에대한연구개발이대학, 연구소, 기업등에서활발히진행하고있어앞으로그리멀지않은미래에플렉서블디스플레이를저비용대량생산하는시대가도래할것으로기대된다. 참고문헌 1. Y. Y. Noh, N. Zhao, M. Caironi, and H. Sirringhaus, Nautre Nanotech., 2, 784 (2007). 2. A. Facchetti, 10 th International Meeting on Information Display (2010). 3. C. Stuart and Y. Chem, ACS Nano, 3, 2062 (2009). 4. S. Pyo, H. Son, K. Y. Choi, M. H. Yi, and S. K. Hong, Appl. Phys. Lett., 86, (2005). 5. H. Klauk, D. J. Gundlach, J. A. Nicholas, C. D. Sheraw, M. Bonse, and T. B. Jackson, Solid State Technol., 43, 63 (2000). 6. S. Kirchmeyer and K. Reuter, J. Mater. Chem., 15, 2077 (2005). 7. D. A. Serban, P. Greco, S. Melinte, A. Vlad, C. A. Dutu, S. Zacchini, M. C. Iapalucci, F. Biscarini, and M. Cavallini, Small, 5, 1117 (2009). 8. I. Kymissis, Organic Field-Effect Transistors: Theory, Fabrication and Characterization, Springer, M. Singh, H. M. Haverinen, P. Dhagat, and G. E. Jabbour, Adv. Mater., 22, 673 (2010). 10. J. A. Lim, W. H. Lee, H. S. Lee, J. H. Lee, Y. D. Park, and K. Cho, Adv. Funct. Mater., 18, 229 (2008). 11. J. A. Lim, J. H. Kim, L. Qiu, W. H. Lee, H. S. Lee, D. Kwak, and K. Cho, Adv. Funct. Mater., 20, 3292 (2010). 12. M. Leufgen, A. Lebib, T. Muck, U. Bass, V. Wagner, T. Borzenko, G. Schmidt, J. Geurts, and L. W. Molenkamp, Appl. Phys. Lett., 84, 1582 (2004). 13. 노용영, 한현, 배공태, 조아라, and 이혜미, Information Display, 1, 2 (2010). 14. IDTechEX, Progress in conformal and flexible display, 20 April (2009). 15. J. H. Cho, J. Lee, Y. He, B. Kim, T. P. Lodge, and C. D. Frisbie, Adv. Mater., 20, 686 (2008). 고분자과학과기술제 22 권 3 호 2011 년 6 월 241

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<30332DB1E2C8B9C6AFC1FD2DC1B6C1A4C8A D E687770> 김범준 조정호 숭실대학교유기신소재 파이버공학과 Organic Thin Film Transistors Fabricated by Printing Process Beom Joon Kim and Jeong Ho Cho Department of Organic Materials and Fiber Engineering Abstract: 가격이저렴하고충격에의해깨지지않으며구부리거나접을수있는미래형디스플레이의구현을위해이를구성하는기본단위소자인유기박막트랜지스터