KR101191519B1 - Paper-based electronic device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종이 베이스 위에 전자소자가 마련된 종이 기반의 전자장치 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 종이 기반의 전자장치 제조방법은, 모재 기판 위에 희생층을 적층하는 단계, 희생층 위에 반사층을 적층하는 단계, 반사층 위에 전자소자를 형성하는 단계, 전자소자 위에 접착층을 적층하는 단계, 접착층 위에 종이 베이스를 부착하는 단계, 모재 기판으로 레이저빔을 조사하여 레이저 리프트 오프 방식으로 모재 기판과 희생층의 계면을 분리하는 단계를 포함한다. 본 발명은 전자소자 제조를 위한 고온 공정, 습식 공정 등이 별도의 모재 기판에서 이루어진 후 레이저 리프트 오프 공정을 통해 종이 베이스 위에 전사되므로, 종이 베이스를 이용하는데 따른 공정상의 제약이 없고, 종이를 기반으로 한 다양한 전자장치의 구현이 가능하다.The present invention relates to a paper-based electronic device provided with an electronic device on a paper base, and a manufacturing method thereof. In the paper-based electronic device manufacturing method according to the present invention, the step of laminating a sacrificial layer on the base substrate, laminating a reflective layer on the sacrificial layer, forming an electronic device on the reflective layer, laminating an adhesive layer on the electronic device, Attaching a paper base on the adhesive layer, irradiating a laser beam to the base substrate to separate an interface between the base substrate and the sacrificial layer by a laser lift-off method. According to the present invention, since a high temperature process and a wet process for manufacturing an electronic device are transferred to a paper base through a laser lift-off process after a high temperature process and a wet process are performed on a separate base substrate, there is no process limitation due to using the paper base. It is possible to implement a variety of electronic devices.
Description
본 발명은 종이 기반의 전자장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종이 베이스 위에 전자소자가 마련된 종이 기반의 전자장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a paper-based electronic device, and more particularly to a paper-based electronic device provided with an electronic device on a paper base and a manufacturing method thereof.
개인 이동 거리의 증가와 정보 문화의 다양화 및 고속화에 따라 인간친화형 정보기기의 필요성이 요구되고 있는데, 플렉시블 전자소자는 이러한 사회?문화적 요구에 발맞추어 전자산업을 주도할 수 있는 기술 중의 하나로 인식되고 있다. 플렉시블 전자소자는 미래지향적인 기술로서 직선의 기술을 곡선의 기술로, 2차원의 기술을 3차원의 기술로 변화 발전시킬 수 있는 인간친화형 기술이라 볼 수 있다.Increasing personal distance and diversification and high speed of information culture are required for human-friendly information devices. Flexible electronic devices are recognized as one of the technologies that can lead the electronics industry in keeping with these social and cultural needs. It is becoming. The flexible electronic device is a future-oriented technology, and it can be regarded as a human-friendly technology that can change and develop a linear technology into a curved technology and a two-dimensional technology into a three-dimensional technology.
특히, 휴대형 통합 정보 기기가 시장에 나오고 있는 현 시점에서 손쉽게 휴대할 수 있는 플렉서블 디스플레이에 대한 관심이 증대되고 있고, 이에 따라 플렉서블 디스플레이 기술개발에 대한 경쟁은 날로 치열해지고 있다.In particular, as portable integrated information devices are coming to the market, interest in flexible displays that can be easily carried is increasing, and competition for development of flexible display technologies is intensifying.
구부릴 수 있는 유연한 필름 위에 문자나 그래픽 등을 쓰거나 지울 수 있어, 기존의 인쇄매체와 평판디스플레이의 장점들을 접목시킨 신 디스플레이 매체인 플렉서블 디스플레이의 구현 방식은 크게 기존 디스플레이에서 TFT LCD와 OLED의 재질을 유연성 있게 하는 방법과 전자종이(Electronic paper) 방식으로 나누어 볼 수 있다.With the ability to write or erase text or graphics on flexible flexible films, flexible display, a new display media that combines the advantages of conventional print media and flat panel displays, is highly flexible in the materials of TFT LCDs and OLEDs. And electronic paper.
이 중에서 전자종이는 다른 디스플레이 매체와 비교하여 경량, 박형, 높은 대조비, 넓은 시야각 등의 우수한 시각 특성이 있고, 전원을 끈 후에도 이미지가 유지되며, 백라이트 전원이 없어 수명이 길고 기존 종이와 같이 넓은 면적에도 구현이 용이하다. 또한, 플라스틱, 금속, 종이 등 어떤 기판 상에도 구현이 가능한 장점이 있다.Among them, electronic paper has excellent visual characteristics such as light weight, thinness, high contrast ratio, and wide viewing angle compared with other display media, images are maintained even after power off, long life due to no backlight power, and large area like conventional paper. Easy to implement In addition, there is an advantage that can be implemented on any substrate, such as plastic, metal, paper.
전자종이를 구현하기 위해서는 플렉시블 기판, 저온 공정용 유기?무기 소재, 플렉시블 일렉트로닉스, 봉지(sealing), 그리고 패캐징(packaging) 기술 등이 복합적으로 필요하며, 이 중에서 플렉시블 기판은 플렉시블 디스플레이의 성능, 신뢰성, 가격을 결정하는 가장 중요한 부품으로 인식되고 있다.In order to realize electronic paper, flexible substrates, organic and inorganic materials for low temperature processes, flexible electronics, sealing, and packaging technologies are required in combination. Among them, flexible substrates have high performance and reliability. It is recognized as the most important part in determining the price.
현재 산화물 기반의 IGZO, IZO, GTO, ATO, ZnO, TiOx, 금속 도핑-IGZO 등의 산화물 기반 트랜지스터의 전기적 특성 최적화를 위한 열처리 온도는 300℃, 다결정 실리콘기반의 박막형 트랜지스터의 전기적 특성 최적화를 위한 열처리 온도는 600~700℃ 이상이 요구되고 있다. 반면, 저가의 종이 디스플레이 구현을 위한 종이기판은 대부분 이러한 공정 온도 이하에서 기판이 타거나 색변색, 뒤틀림 등이 문제점을 나타낸다. 이러한 문제점은 전/후 열처리뿐 아니라 박막형 트랜시스터의 형성 공정 중에도 발생 될 수 있다.The heat treatment temperature for optimizing the electrical characteristics of oxide-based transistors such as oxide-based IGZO, IZO, GTO, ATO, ZnO, TiOx, metal doping-IGZO is 300 ℃, As for temperature, 600-700 degreeC or more is calculated | required. On the other hand, paper substrates for implementing low-cost paper displays show problems such as burning, discoloration, and warping of substrates under these process temperatures. This problem may occur during the formation process of the thin film transistor as well as before and after heat treatment.
종래의 종이 기반의 전자장치 기술로는 신문 인쇄공법을 접목한 방식이나 종이 기판의 온도 안정성을 고려하지 않은 이상적인 능동 디스플레이 구조를 설명한 경우가 대부분으로, 현재 고성능 박막형 트랜지스터를 종이 기판에 적용하는 것은 종이 기판의 열적 안정성, 화학적 안정성, 기계적 안성정의 부재로 그 기술적 장벽이 여전히 존재하고 있으며, 종이 기반의 디스플레이 구현은 요원한 상태이다.Conventional paper-based electronics techniques have often been described using a newspaper printing method or an ideal active display structure without considering the temperature stability of the paper substrate. Currently, high performance thin film transistors are applied to paper substrates. The technical barriers still exist due to the lack of thermal stability, chemical stability, and mechanical stability of the substrate, and the implementation of paper-based displays is far from complete.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 레이저 박리 공정을 통해 간단하고 저비용으로 제조될 수 있는 종이 기반의 전자장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a paper-based electronic device that can be manufactured simply and at low cost through a laser peeling process.
본 발명의 다른 목적은 모재 기판 위에 제조된 전자소자를 레이저 박리 공정을 이용하여 저비용으로 종이 베이스에 장착할 수 있는 종이 기반의 전자장치 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a paper-based electronic device manufacturing method that can be mounted on a paper base at low cost by using a laser peeling process of the electronic device manufactured on the base substrate.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 종이 기반의 전자장치는, 종이 베이스, 상기 종이 베이스 위에 적층되는 접착층, 상기 접착층에 의해 상기 종이 베이스 위에 결합되는 전자소자를 포함한다.The paper-based electronic device according to the present invention for achieving the above object includes a paper base, an adhesive layer laminated on the paper base, and an electronic device coupled to the paper base by the adhesive layer.
본 발명에 의한 종이 기반의 전자장치는, 상기 전자소자 위에 적층되는 반사층 및 상기 반사층 위에 적층되는 희생층을 더 포함할 수 있다.The paper-based electronic device according to the present invention may further include a reflective layer stacked on the electronic device and a sacrificial layer stacked on the reflective layer.
본 발명에 의한 종이 기반의 전자장치는 상기 접착층과 상기 전자소자 사이에 차례로 개재되는 희생층 및 반사층을 더 포함할 수 있다.The paper-based electronic device according to the present invention may further include a sacrificial layer and a reflective layer interposed between the adhesive layer and the electronic device.
상기 전자소자는 전도체 박막, 금속 박막, 부도체 박막, 반도체 박막, 유기물 박막 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.The electronic device may include any one selected from a conductor thin film, a metal thin film, an insulator thin film, a semiconductor thin film, and an organic thin film.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 종이 기반의 전자장치 제조방법은, (a) 모재 기판 위에 희생층을 적층하는 단계, (b) 상기 희생층 위에 반사층을 적층하는 단계, (c) 상기 반사층 위에 전자소자를 형성하는 단계, (d) 상기 전자소자 위에 접착층을 적층하는 단계, (e) 상기 접착층 위에 종이 베이스를 부착하는 단계, (f) 상기 모재 기판으로 레이저빔을 조사하여 레이저 리프트 오프 방식으로 상기 모재 기판과 상기 희생층의 계면을 분리하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a paper-based electronic device, comprising: (a) laminating a sacrificial layer on a base substrate, (b) laminating a reflective layer on the sacrificial layer, (c) ) Forming an electronic device on the reflective layer, (d) laminating an adhesive layer on the electronic device, (e) attaching a paper base on the adhesive layer, and (f) irradiating a laser beam to the base substrate to laser And separating the interface between the base substrate and the sacrificial layer in a lift-off manner.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 종이 기반의 전자장치 제조방법은, (a) 모재 기판 위에 희생층을 적층하는 단계, (b) 상기 희생층 위에 반사층을 적층하는 단계, (c) 상기 반사층 위에 전자소자를 형성하는 단계, (d) 상기 전자소자 위에 임시 접착층을 적층하는 단계, (e) 상기 임시 접착층 위에 임시 지지기판을 부착하는 단계, (f) 상기 모재 기판으로 레이저빔을 조사하여 레이저 리프트 오프 방식으로 상기 모재 기판과 상기 희생층의 계면을 분리하는 단계, (g) 상기 모재 기판에서 분리된 중간 형성물의 상기 희생층과 종이 베이스 사이에 접착층을 개재하여 상기 중간 형성물과 상기 종이 베이스를 결합하는 단계, (h) 상기 임시 지지기판에 상기 전자소자로부터 멀어지는 방향으로 힘을 가하여 상기 임시 접착층을 상기 전자소자로부터 분리하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a paper-based electronic device manufacturing method comprising the steps of: (a) laminating a sacrificial layer on a base substrate, (b) laminating a reflective layer on the sacrificial layer, (c Forming an electronic device on the reflective layer, (d) laminating a temporary adhesive layer on the electronic device, (e) attaching a temporary support substrate on the temporary adhesive layer, and (f) applying a laser beam to the base substrate. Irradiating and separating an interface between the base substrate and the sacrificial layer by a laser lift-off method, (g) interposing the sacrificial layer and the paper base between the sacrificial layer and the paper base of the intermediate formation separated from the base substrate; Bonding the paper base, (h) applying a force to the temporary support substrate in a direction away from the electronic device to transfer the temporary adhesive layer to the electronic device; Emitter comprises the step of separating.
상기 모재 기판은 유리(glass), 사파이어(sapphire), 석영(quartz) 중에서 선택된 소재로 이루어질 수 있다.The base substrate may be formed of a material selected from glass, sapphire, and quartz.
본 발명은 열적 안정성이 우수한 모재 기판 위에 물리 증착법, 화학 증착법, 또는 그 이외의 다양한 반도체 제조공정을 통해 전도체 박막, 금속 박막, 부도체 박막, 반도체 박막, 유기물 박막 등의 전자소자를 형성한 후, 레이저 박리 공법을 이용하여 형성된 전자소자를 종이 베이스 위에 전사함으로써, 디스플레이, TFT, 태양전지, 센서, 터치패널 등 다양한 기능의 전자장치를 종이 기반으로 구현할 수 있다.According to the present invention, after forming an electronic device such as a conductor thin film, a metal thin film, a non-conductor thin film, a semiconductor thin film, and an organic thin film through physical vapor deposition, chemical vapor deposition, or various other semiconductor manufacturing processes on a substrate having excellent thermal stability, By transferring the electronic device formed using the peeling method on the paper base, the electronic device having various functions such as a display, a TFT, a solar cell, a sensor, and a touch panel can be implemented on a paper basis.
또한, 본 발명은 전자소자의 제조 공정이 모재 기판 위에서 완료되기 때문에, 종이 베이스 상에서의 공정에 따른 부담이 줄고, 일회성을 갖는 값싼 종이 베이스를 이용함으로써 제조비용을 절감할 수 있다.In addition, since the manufacturing process of the electronic device is completed on the base substrate, the burden of the process on the paper base is reduced, and the manufacturing cost can be reduced by using an inexpensive paper base having a one-off.
또한, 본 발명은 종이 베이스 상에서는 적용이 불가능한 열처리 공정, 성막공정 등의 전자소자 제조공정을 모재 기판 위에서 완료하고, 레이저 박리 공법을 이용하여 만들어진 전자소자를 종이 베이스 위에 전사시킴으로써, 높은 전자 이동도 및 우수한 스위치 특성을 갖는 고성능 박막형 트랜지스터를 종이 기반으로 제조할 수 있다.In addition, the present invention is to complete the electronic device manufacturing process such as heat treatment process, film forming process, etc. which is not applicable on the paper base on the base substrate, and transfer the electronic device made by using the laser peeling method on the paper base, high electron mobility and A high performance thin film transistor having excellent switch characteristics can be manufactured on a paper basis.
또한, 본 발명은 레이저 리프트 오프 공정 후 모재 기판의 재사용이 가능하기 때문에, 고속 생산 및 저가 생산을 실현할 수 있다.In addition, since the present invention can reuse the base substrate after the laser lift-off process, high-speed production and low-cost production can be realized.
또한, 본 발명은 종이 기반의 전자장치에 대한 기술적 장벽을 획기적으로 낮추고, 고속 공정 및 저단가 공정의 장점을 갖춤으로써, 종이 디스플레이 관련 사업 등 다양한 종이 기판의 전자장치 사업의 발전을 이끌 수 있다.In addition, the present invention significantly lowers the technical barriers for paper-based electronic devices, and has advantages of a high speed process and a low cost process, thereby leading to the development of electronic device business of various paper substrates such as paper display related business.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 종이 기반의 전자장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일실시예에 의한 종이 기반의 전자장치의 제조과정을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 종이 기반의 전자장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 다른 실시예에 의한 종이 기반의 전자장치의 제조과정을 나타낸 것이다.1 schematically shows a paper-based electronic device according to an embodiment of the present invention.
2A to 2E illustrate a manufacturing process of a paper-based electronic device according to an embodiment of the present invention.
3 schematically illustrates a paper-based electronic device according to another embodiment of the present invention.
4A to 4G illustrate a manufacturing process of a paper-based electronic device according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 종이 기반의 전자장치 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a paper-based electronic device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.In describing the present invention, the sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated or simplified for clarity and convenience of explanation. In addition, terms defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may be changed according to the intention or custom of the user, the operator. These terms are to be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the contents throughout the present specification.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 종이 기반의 전자장치(100)는 종이 베이스(110), 접착층(120), 전자소자(130), 반사층(140) 및 희생층(150)이 차례로 적층된 구조로 이루어진다. 종이 베이스(110)는 각종 종이로 이루어지는 것으로, 종이 베이스(110)로는 평면 형태의 종이 기판이나, 종이컵, 종이 용기, 종이 박스, 종이 팩, 포장 용기 등의 3차원 구조의 종이 구조물이 될 수 있다. 본 발명에 의한 종이 기반의 전자장치(100)는 전자소자(130)의 종류에 따라 디스플레이, TFT, 태양전지, 센서, 터치패널 등의 다양한 기능을 수행하는 전자장치가 될 수 있다.As shown in FIG. 1, the paper-based
전자소자(130)는 물리 증착법(PVD), 화학 증착법(CVD) 또는 각종 반도체 제조공정을 통해 모재 기판(160) 위에 형성된 후 레이저 리프트 오프(laser lift off) 방식으로 종이 베이스(110) 위에 전사되는 것이다. 전자소자(130)로는 전도체 박막, 금속 박막, 부도체 박막, 반도체 박막, 유기물 박막 등이 될 수 있다. 특히, 전?후 열처리 온도가 높고(300~400℃) 전자 이동도가 우수한 IGZO, IZO, GTO, ATO, ZnO, TiOx, 금속 도핑-IGZO 등의 산화물 반도체가 전자소자(130)로 이용될 수 있다.The
반사층(140) 및 희생층(150)은 레이저 리프트 오프 공정 시 필요한 부분으로, 전자소자(130)의 전사 후에는 전자소자(130)를 덮어 전자소자(130)를 보호하는 보호층으로 작용할 수 있다. 희생층(150)은 레이저 리프트 오프 공정 시 모재 기판(160)과의 계면 분리가 잘 이루어질 수 있도록 레이저빔을 잘 흡수할 수 있는 Ga-O-N을 포함하는 금속 산화물 또는 금속 화합물 계열의 소재로 이루어질 수 있다. 반사층(140)은 레이저 리프트 오프 공정 시 레이저빔이 전자소자(130)에 전달되지 않도록 레이저빔 차단 및 반사하여 희생층(150)으로의 재흡수를 유도한다.The
이하, 도 2a 내지 도 2e를 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 종이 기반의 전자장치 제조방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a paper-based electronic device manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 2E.
먼저, 도 2a에 도시된 것과 같이, 모재 기판(160) 위에 희생층(150)을 적층하고, 희생층(150) 위에 반사층(140)을 적층한다. 여기에서, 모재 기판(160)은 후술하는 레이저 리프트 오프 공정 시 조사되는 레이저빔이 잘 투과될 수 있도록 레이저빔의 에너지 밴드갭보다 큰 에너지 밴드갭을 갖는 기판으로, 레이저빔보다 통상적으로 큰 에너지 밴드갭을 갖는 소다 유리, 알칼리 유리, 사파이어(sapphire) 또는 석영(qusrtz) 등의 소재로 이루어질 수 있다. 희생층(150)은 화학 증착법(CVD) 또는 물리 증착법(PVD)에 의해 모재 기판(160) 위에 형성될 수 있다.First, as shown in FIG. 2A, the
다음으로, 도 2b에 도시된 것과 같이, 반사층(140) 위에 전자소자(130)를 형성한다. 전자소자(130)로는 전도체 박막, 금속 박막, 부도체 박막, 반도체 박막, 유기물 박막 등이 물리 증착법(PVD), 화학 증착법(CVD) 또는 각종 반도체 제조공정을 통해 반사층(140) 위에 형성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 2B, the
다음으로, 도 2c 및 도 2d에 도시된 것과 같이, 희생층(150) 위에 형성된 전자소자(130) 위에 접착층(permanent adhesive, 120)을 적층한 후, 접착층(120) 위에 종이 베이스(110)를 접착한다. 계속해서, 도 2e에 도시된 것과 같이, 모재 기판(160)을 통해 레이저빔(L)을 조사하여 레이저 리프트 오프 공정을 수행한다. 레이저빔(L)의 조사는 KrF, ArF, KrCl, XeCl, XeF, LED 등의 레이저 소스를 통해 이루어질 수 있다.Next, as shown in FIGS. 2C and 2D, after the
레이저 리프트 오프 공정에서 레이저빔(L)을 모재 기판(160)에 조사하면, 모재 기판(160)의 에너지 밴드갭은 레이저빔(L)의 파장이 갖는 에너지보다 커서 조사된 레이저빔(L)은 모재 기판(160)을 통과하여 희생층(150)에 흡수된다. 모재 기판(160)의 에너지 밴드갭은 조사되는 레이저빔(L)의 파장이 갖는 에너지보다 크며, 이로 인해 모재 기판(160)에 조사되는 레이저빔(L)은 온전히 모재 기판(160)을 통과하여 희생층(150)으로 전달된다. 반면, 희생층(150)의 에너지 밴드갭은 레이저빔(L)의 파장이 갖는 에너지보다 작아서 모재 기판(160)을 통과한 레이저빔(L)은 희생층(150)에 흡수된다.When the laser beam L is irradiated to the
레이저빔(L)의 조사 시 모재 기판(160)과 희생층(150) 사이에서는 플라즈마가 발생하며, 높은 온도의 플라즈마는 모재 기판(160)과 희생층(150) 계면 사이의 온도를 상승시켜 희생층(150)을 국부적인 용융 상태로 변화시킨다. 용융 상태에서의 열적 에너지의 총량은 극히 미미하여 상부에 성막된 전자소자(130)로의 열적인 영향은 무시될 수 있다. 플라즈마의 높은 온도로 인한 희생층(150)의 국부적인 용융과 더불어 질소(N2) 가스가 발생하며, 질소 가스의 기화로 모재 기판(160)과 희생층(150)의 계면이 박리될 수 있다.Plasma is generated between the
이때, 모재 기판(160)과 모재 기판(160) 위쪽의 구조물을 서로 반대되는 방향으로 외력을 가해주면 모재 기판(160)으로부터 분리된 전자장치(100)를 얻을 수 있다. 한편, 필요에 따라서 희생층(150)과 반사층(140)은 에칭 등의 방법을 통해 제거될 수 있다.In this case, when an external force is applied to the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 종이 기반의 전자장치를 개략적으로 나타낸 것이다.3 schematically illustrates a paper-based electronic device according to another embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 종이 기반의 전자장치(200)는, 종이 베이스(210), 접착층(220), 희생층(230), 반사층(240) 및 전자소자(250)가 차례로 적층된 구조로 이루어진다. 종이 베이스(210)로는 도시된 것과 같은 평면 형태의 종이 기판 이외에, 종이컵, 종이 용기, 종이 박스, 종이 팩, 포장 용기 등의 3차원 구조의 종이 구조물이 이용될 수 있다.As shown in FIG. 3, the paper-based
전자소자(250)는 물리 증착법(PVD), 화학 증착법(CVD) 또는 각종 반도체 제조공정을 통해 모재 기판(260) 위에 형성된 후 레이저 리프트 오프 방식으로 종이 베이스(210) 위에 전사되는 것이다. 전자소자(250)로는 전도체 박막, 금속 박막, 부도체 박막, 반도체 박막, 유기물 박막 등이 될 수 있다.The
희생층(230) 및 반사층(240)은 레이저 리프트 오프 공정 시 필요한 부분으로, 종이 베이스(210)와 전자소자(250) 사이에 차례로 적층된다. 희생층(230)은 레이저 리프트 오프 공정 시 모재 기판(260)과의 계면 분리가 잘 이루어질 수 있도록 레이저빔을 잘 흡수할 수 있는 Ga-O-N 계열의 소재로 이루어질 수 있다.The
이하, 도 4a 내지 도 4g를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 종이 기반의 전자장치 제조방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a paper-based electronic device manufacturing method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A to 4G.
먼저, 도 4a에 도시된 것과 같이, 모재 기판(260) 위에 희생층(230)을 적층하고, 희생층(230) 위에 반사층(240)을 적층한다. 모재 기판(260)은 레이저빔보다 통상적으로 큰 에너지 밴드갭을 갖는 소다 유리, 알칼리 유리, 사파이어 또는 석영 등의 소재로 이루어질 수 있다. 희생층(230)은 화학 증착법(CVD) 또는 물리 증착법(PVD)에 의해 모재 기판(260) 위에 형성될 수 있다.First, as shown in FIG. 4A, the
다음으로, 도 4b에 도시된 것과 같이, 반사층(240) 위에 전자소자(250)를 형성한다. 전자소자(250)로는 전도체 박막, 금속 박막, 부도체 박막, 반도체 박막, 유기물 박막 등이 물리 증착법(PVD), 화학 증착법(CVD) 또는 각종 반도체 제조공정을 통해 반사층(240) 위에 형성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 4B, the
다음으로, 도 4c 및 도 4d에 도시된 것과 같이, 희생층(230) 위에 형성된 전자소자(250) 위에 임시 접착층(temporary adhesive, 270)을 적층한 후, 임시 접착층(270) 위에 임시 지지기판(temporary substrate, 280)을 부착한다. 임시 접착층(270) 및 임시 지지기판(280)은 모재 기판(260) 위에 형성된 전자소자(250)를 모재 기판(260)으로부터 분리하기 위한 임시 구조물로, 임시 접착층(270)은 이에 부착된 물체가 외력에 의해 쉽게 분리될 수 있는 약한 점착성을 갖는 다양한 재질로 이루어질 수 있다.Next, as illustrated in FIGS. 4C and 4D, after the temporary
임시 지지기판(280)은 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 가교형 에폭시(crosslinking type epoxy), 가교형 우레탄 필름(crosslinking type urethane) 등 유연성이 있는 소재, 또는 그 이외의 다양한 소재로 이루어질 수 있다.The
전자소자(250) 위에 임시 접착층(270) 및 임시 지지기판(280)을 적층한 후, 도 4e에 도시된 것과 같이, 모재 기판(260)을 통해 레이저빔을 조사하여 레이저 리프트 오프 공정을 수행한다. 레이저빔의 조사는 KrF, ArF, KrCl, XeCl, XeF, LED 등의 레이저 소스를 통해 이루어질 수 있다.After the temporary
레이저 리프트 오프 공정에서 레이저빔을 모재 기판(260)에 조사하면, 레이저빔은 모재 기판(260)을 통과하여 희생층(230)에 흡수된다. 희생층(230)에 흡수되는 레이저빔의 에너지에 의해 모재 기판(260)과 희생층(230) 사이에서는 플라즈마가 발생한다. 그리고 높은 온도의 플라즈마는 모재 기판(260)과 희생층(230) 계면 사이의 온도를 상승시켜 희생층(230)을 국부적인 용융 상태로 변화시키고, 질소 가스의 발생으로 모재 기판(260)과 희생층(230)의 계면이 박리될 수 있다. 이때, 모재 기판(260)과 모재 기판(260) 위쪽의 중간 형성물(290)을 서로 반대되는 방향으로 외력을 가하여 모재 기판(260)으로부터 중간 형성물(290)을 분리한다.When the laser beam is irradiated onto the
다음으로, 도 4f에 도시된 것과 같이, 모재 기판(260)에서 분리된 중간 형성물(290)의 희생층(230)과 종이 베이스(210) 사이에 접착층(permanent adhesive, 220)을 개재하여 중간 형성물(290)과 종이 베이스(210)를 결합한다.Next, as shown in FIG. 4F, an intermediate layer is formed between the
마지막으로, 도 4g에 도시된 것과 같이, 임시 지지기판(280)에 전자소자(250)로부터 멀어지는 방향으로 힘을 가하여 임시 접착층(270)을 전자소자(250)로부터 분리함으로써 종이 기반의 전자장치(200)를 얻을 수 있다.Lastly, as shown in FIG. 4G, the temporary
한편, 레이저 리프트 오프 공정을 통해 중간 형성물(290)를 모재 기판(260)으로부터 분리한 후, 필요에 따라서 희생층(230)과 반사층(240)을 에칭 등의 방법을 통해 제거할 수 있다. 이 경우, 전자소자(250)가 접착층(220)에 직접 접착됨으로써 종이 베이스(210)에 결합된다.Meanwhile, after the
상술한 것과 같이 본 발명은, 열적 안정성이 우수한 모재 기판 위에 물리 증착법, 화학 증착법, 또는 그 이외의 다양한 반도체 제조공정을 통해 전도체 박막, 금속 박막, 부도체 박막, 반도체 박막, 유기물 박막 등의 전자소자를 형성한 후, 레이저 박리 공법을 이용하여 형성된 전자소자를 종이 베이스 위에 전사함으로써, 디스플레이, TFT, 태양전지, 센서, 터치패널 등 다양한 기능의 전자장치를 종이 기반으로 구현할 수 있다.As described above, the present invention provides an electronic device such as a conductor thin film, a metal thin film, an insulator thin film, a semiconductor thin film, and an organic thin film through a physical vapor deposition method, a chemical vapor deposition method, or various other semiconductor manufacturing processes on a substrate having excellent thermal stability. After the formation, the electronic device formed by using a laser peeling method is transferred onto a paper base, so that electronic devices having various functions such as a display, a TFT, a solar cell, a sensor, and a touch panel may be implemented based on paper.
또한, 본 발명은 전자소자 제조를 위한 고온 공정, 습식 공정 등이 별도의 모재 기판에서 이루어진 후 레이저 리프트 오프 공정을 통해 종이 베이스 위에 전사되므로, 종이 베이스를 이용하는데 따른 공정상의 제약이 없고, 종이를 기반으로 한 다양한 전자장치의 구현이 가능하다.In addition, the present invention is a high temperature process, a wet process, etc. for manufacturing the electronic device is transferred to the paper base through a laser lift-off process after being made on a separate substrate substrate, there is no process constraints using the paper base, Various electronic devices based on the above can be implemented.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.Embodiments of the present invention described above and illustrated in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can improve and modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, these modifications and variations are intended to fall within the scope of the present invention as long as it is obvious to those skilled in the art.
100, 200 : 전자장치 110, 210 : 종이 베이스
120, 220 : 접착층 130, 250 : 전자소자
140, 240 : 반사층 150, 230 : 희생층
160, 260 : 모재 기판 270 : 임시 접착층
280: 임시 지지기판 290 : 중간 형성물100, 200:
120, 220:
140, 240:
160, 260: base material substrate 270: temporary adhesive layer
280: temporary support substrate 290: intermediate formation
Claims (8)
상기 종이 베이스 위에 적층되는 접착층;
상기 접착층에 의해 상기 종이 베이스 위에 결합되는 전자소자;
상기 전자소자 위에 적층되는 반사층; 및
상기 반사층 위에 적층되는 희생층을 포함하는 것을 특징으로 하는 종이 기반의 전자장치.Paper base;
An adhesive layer laminated on the paper base;
An electronic device coupled to the paper base by the adhesive layer;
A reflective layer stacked on the electronic device; And
Paper-based electronic device comprising a sacrificial layer stacked on the reflective layer.
상기 종이 베이스 위에 적층되는 접착층;
상기 접착층에 의해 상기 종이 베이스 위에 결합되는 전자소자; 및
상기 접착층과 상기 전자소자 사이에 차례로 개재되는 희생층 및 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 종이 기반의 전자장치.Paper base;
An adhesive layer laminated on the paper base;
An electronic device coupled to the paper base by the adhesive layer; And
Paper-based electronic device comprising a sacrificial layer and a reflective layer interposed between the adhesive layer and the electronic device in sequence.
상기 전자소자는 전도체 박막, 금속 박막, 부도체 박막, 반도체 박막, 유기물 박막 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 종이 기반의 전자장치.The method according to claim 2 or 3,
The electronic device is a paper-based electronic device comprising any one selected from a conductor thin film, a metal thin film, an insulator thin film, a semiconductor thin film, an organic thin film.
(b) 상기 희생층 위에 반사층을 적층하는 단계;
(c) 상기 반사층 위에 전자소자를 형성하는 단계;
(d) 상기 전자소자 위에 접착층을 적층하는 단계;
(e) 상기 접착층 위에 종이 베이스를 부착하는 단계; 및
(f) 상기 모재 기판으로 레이저빔을 조사하여 레이저 리프트 오프 방식으로 상기 모재 기판과 상기 희생층의 계면을 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 종이 기반의 전자장치 제조방법.(a) depositing a sacrificial layer on the base substrate;
(b) depositing a reflective layer on the sacrificial layer;
(c) forming an electronic device on the reflective layer;
(d) depositing an adhesive layer on the electronic device;
(e) attaching a paper base on the adhesive layer; And
(f) irradiating a laser beam to the base substrate to separate an interface between the base substrate and the sacrificial layer by a laser lift-off method.
(b) 상기 희생층 위에 반사층을 적층하는 단계;
(c) 상기 반사층 위에 전자소자를 형성하는 단계;
(d) 상기 전자소자 위에 임시 접착층을 적층하는 단계;
(e) 상기 임시 접착층 위에 임시 지지기판을 부착하는 단계;
(f) 상기 모재 기판으로 레이저빔을 조사하여 레이저 리프트 오프 방식으로 상기 모재 기판과 상기 희생층의 계면을 분리하는 단계;
(g) 상기 모재 기판에서 분리된 중간 형성물의 상기 희생층과 종이 베이스 사이에 접착층을 개재하여 상기 중간 형성물과 상기 종이 베이스를 결합하는 단계; 및
(h) 상기 임시 지지기판에 상기 전자소자로부터 멀어지는 방향으로 힘을 가하여 상기 임시 접착층을 상기 전자소자로부터 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 종이 기반의 전자장치 제조방법.(a) depositing a sacrificial layer on the base substrate;
(b) depositing a reflective layer on the sacrificial layer;
(c) forming an electronic device on the reflective layer;
(d) depositing a temporary adhesive layer on the electronic device;
(e) attaching a temporary support substrate on the temporary adhesive layer;
(f) irradiating a laser beam to the base substrate to separate an interface between the base substrate and the sacrificial layer by a laser lift-off method;
(g) bonding the intermediate formation and the paper base through an adhesive layer between the sacrificial layer of the intermediate formation separated from the base substrate and the paper base; And
and (h) separating the temporary adhesive layer from the electronic device by applying a force to the temporary support substrate in a direction away from the electronic device.
상기 모재 기판은 유리(glass), 사파이어(sapphire), 석영(quartz) 중에서 선택된 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 종이 기반의 전자장치 제조방법.The method according to claim 5 or 6,
The base substrate is a paper-based electronic device manufacturing method, characterized in that made of a material selected from glass (sapphire), quartz (quartz).
상기 전자소자는 전도체 박막, 금속 박막, 부도체 박막, 반도체 박막, 유기물 박막 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 종이 기반의 전자장치 제조방법.The method according to claim 5 or 6,
The electronic device is a paper-based electronic device manufacturing method comprising any one selected from a conductor thin film, a metal thin film, an insulator thin film, a semiconductor thin film, an organic thin film.
Priority Applications (1)
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