With vigorous interests in flexible electronics, the performance degradation under applied strain during operation is major concern to overcome. We could expect awful performance improvement because the strain sensitive materials are consequently located near the neutral plane by decreasing substrates under few microns. Here, we fabricated the robust ultrathin copolymer film simultaneous in-situ cross-linked by urethane group for flexible electronic substrates. Poly(2-isocyanatoethyl acrylate-co-hydroxyethyl acrylate) was one-step copolymerized via initiated chemical vapor deposition (iCVD) process that facilitates retention of functional groups and stoichiometric control due to its mild deposition condition. The complete crosslinking urethane group provides intermolecular and self-associated hydrogen bond acting as physical entanglement in the polymer film for its robust mechanical properties even for few micrometer thickness. Through comprehensive analysis of requirements for flexible electronic substrates, the characteristics of synthesized copolymer showed comparable properties with commercialized substrate. It possesses extremely smooth surface without any pinholes, outstanding optical properties of high clarity and low haze, acceptable solvent resistance and enough mechanical properties even for few $\mu m$ thickness. We demonstrated its potential as a substrate material for flexible electronics by fabricating a flexible OLED fabricated by fully-dry process on 3 $\mu m$ thick polymer substrate synthesized via iCVD process. We suggest newly synthesized robust cross-linked copolymer thin film containing urethane group and its application to the fabrication of integrated flexible electronics under the all-dry process.
유연전자 소자에 대한 관심이 증대되면서, 구동시 가해지는 인장력에 의한 소자 성능 저하는 극복해야 할 주요 문제 중 하나이다. 수 마이크로 미터 두께의 초박막 기재에 유연전자소자를 제작하는 경우, 소자의 구성요소들이 중립면에 가까이 위치하게 되어 뛰어난 소자 성능의 개선이 기대된다. 본 연구에서는 작용기의 보존과 단량체의 유입 비율 조절이 용이한 개시제를 이용한 화학적 기상 증착 공정을 도입, 견고한 우레탄 그룹으로 가교 결합된 공중합체 기반의 유연전자소자용 초박막 기재를 개발 및 적용하였다. 완전히 가교된 우레탄 그룹은 합성된 고분자 박막 내 다수의 수소결합을 유도하고, 물리적인 뒤엉킴으로 수 마이크로미터의 얇은 두께에도 외부의 인장력에 대해 강한 기계적 특성을 지니고 있다. 유연 전자소자용 기재로 사용하기 위해 필요한 특성 분석을 통해, 합성된 공중합체가 핀홀 등 어떠한 결함도 없는 매우 매끄러운 표면특성, 높은 투명도와 낮은 탁도의 우수한 광학적 특성, 양호한 용매 안정성 및 충분한 기계적 강도를 지니며 상용화된 기재와 전반적으로 필적하는 특성을 지녔음을 확인하였다. 합성한 3 $\mu m$ 의 고분자 위에 유연 유기발광소자를 완전 건식 공정으로 제작, 유리에 만들어진 소자와 비슷한 수준으로 작동함으로써 유연소자 기재로의 사용 가능성을 보였다. 또한 초박막 고분자 기재의 합성부터 유연소자 제작까지 포함하는 완전 건식 제작공정의 새로운 기반을 제시하였다.
