KR101543555B1 - 신축성 전기 소자 및 그의 제조방법 - Google Patents

신축성 전기 소자 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 기재는 신축성 전극(400)을 포함하는 전기 소자를 제조하는 방법으로서, 전극 재료를 용매에 분산시켜 잉크 용액을 준비하는 단계; 잉크젯 프린팅 공정에 의해 상기 잉크 용액을 신축성 기판(100) 상에 분사하여 신축성 전극(400)을 형성하는 단계를 포함하는, 방법에 관한 것이다.

Description

신축성 전기 소자 및 그의 제조방법{A stretchable electronic device and a method of preparing the same}
본 발명은 신축성 전자소자를 구현하기 위한 전극 구조 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
미래의 사회에서는 사용자 환경과 목적에 따라 특화된 기능과 형태를 지니는 사용자 맞춤형 네트워크 기반 디지털 정보기기가 요구되고 있다. 따라서 인간친화적인 컴퓨팅 환경을 제공할 수 있는 전력, 디스플레이, 센서 등이 융합된 신개념 디바이스 출현 예상되고 있는 상황이며, 이에 부합하기 위해 가요성 디스플레이(flexible display) 기술을 포함하여 태양전지, 스마트RF-ID, 박막 전지, 오감센서 등이 집적된 유비쿼터스 융합 기술 개발의 필요성이 대두되고 있다.
기술 적용에 제한이 없는 융복합형 전자소자를 구현하기 위한 핵심 기술로 플랫폼의 경박형화, 신개념의 인터페이스 장치, 플렉시블하고 저가의 소자 제조 등이 향후 세계의 기술 방향으로 제시되고 있으며, 소자의 발전 방향은 악세서리형에서 의류 일체형, 신체 부착형 그리고 신체 이식형으로 제시되고 있다. 한편, 현재까지 개발된 피부 부착형 장치들은 기술적인 한계로 인해 서로의 이질감이 발생하는 기초적인 개발품만 제시된 단계이다. 따라서 보다 유연하고 신축성이 있으며 피부와 이질감이 적은 융복합형 전자소자 구현을 통해서 주입/부착 가능한 바이오 의료 기기에 적용하기 위한 새로운 시스템 개발로 새로운 영역의 개척이 가능하다.
　기존의 디바이스는 소자 크기를 얼마만큼 작게 만들 수 있는가에 대한 경쟁이 주를 이루었으나, 앞으로는 신축성 등의 추가적인 특성이 부여된 소자의 발전이 주를 이룰 것으로 예상된다. 또한, 종래 가요성 소자를 구현하기 위한 연구 개발이 진행되어 왔으나, 현재 가요성 뿐 아니라 신축성을 가지는 소자의 연구 개발이 주목받고 있다.
가요성 또는 신축성 소자 개발에 있어서 가장 어려운 기술 진입 장벽 중의 하나가 기판에 대한 개발 부분이다. 신축성 소자의 경우, 기판의 내역 특성뿐만 아니라 유연성에 대한 장벽으로 그 개발은 미진한 상태이다. 신축성 소자의 경우는, 소재에 있어서 PDMS(poly(dimethylsiloxane))를 적용함으로써 신축성을 확보하고 있다. 이러한 신축성 기판에 관해서는 본원은 특허출원 제2012-00111700을 원용한다.
또한, 가요성 또는 신축성 소자의 특성은 소자 내에 집적되는 전극에 의해서 많은 영향을 받는다. 따라서, 신축성 소자 내의 전극이 끊어지지 않도록 가요성 및 신축성을 가지는 전극에 대한 연구가 필요하다.
한편, 본원에는 하기 특허 문헌이 참조되었다.
특허문헌 1: 한국 특허출원 제 10-2012-0111700호
특허문헌 2: 한국 특허출원 제 10-2012-0125010호
본 발명의 목적은 신축성 전극(400)을 포함하는 전기 소자에 관한 것으로서, 우수한 신축성을 가짐으로써 다양한 분야에서 사용될 수 있는 전기 소자를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 신축성 전극을 제조하는 방법으로서, 전극 자체가 3 차원 구조를 갖도록 하는 방법 및 소자와 별도로 전극을 제조한 뒤, 이를 소자에 집적하는 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 다양한 구조를 가지는 신축성 전극을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 구현예는, 신축성 전극(400)을 포함하는 전기 소자를 제조하는 방법으로서, 전극 재료를 용매에 분산시켜 잉크 용액을 준비하는 단계; 및 잉크젯 프린팅 공정에 의해 상기 잉크 용액을 3 차원 패턴을 가지는 신축성 기판(100) 상에 분사하여 신축성 전극(400)을 형성하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는, 신축성 전극(400)을 포함하는 전기 소자를 제조하는 방법으로서, 전극 재료를 용매에 분산시켜 잉크 용액을 준비하는 단계; 3 차원 패턴을 가지는 기판(200) 상에 희생층(300) 또는 지지층(310)을 코팅하는 단계; 잉크젯 프린팅 공정에 의해 상기 잉크 용액을 기판(200) 상에 분사하여 신축성 전극(400)을 형성하는 단계; 상기 희생층(300) 또는 지지층(310)을 식각하는 단계; 상기 기판(200)의 역상 패턴을 가지는 스탬프(120)를 기판(200)과 접촉시키는 단계; 상기 기판(200)으로부터 스탬프(120)를 리프팅하여 상기 전극을 스탬프(120)로 전사시키는 단계; 및 상기 스탬프(120)를 신축성 기판(100)과 접촉시킨 뒤, 스탬프(120)를 리프팅하여 신축성 기판(100)에 전극을 전사하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 신축성 기판(100)은 일 측면에 호형의 산부와, 서로 인접하는 산부들 사이에 수평한 바닥면을 갖는 골부로 이루어지는 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 신축성 기판(100)은 기판 본체의 강도를 보강하기 위하여 기판 본체의 내부에 고분자 사슬 구조의 UV 경화성 소재로 형성된 보강 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 기판 본체와 상기 보강 부재는 일체로 사출 성형되고, 상기 PDMS 소재는 열경화되며, 상기 UV 경화성 소재는 UV 경화될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 신축성 기판(100)이 다른 일 측면 상에 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 희생층(300) 및 지지층(310)이 ITO, ZnO, SiO2 또는 SiN 일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 기판(200)이 Si 웨이퍼, 유리 기판, 또는 PET 기판 등의 소재일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예는, 상기 방법에 따라 형성되는 전극을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 전극은 하나 이상의 유닛으로 이루어지는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 유닛이 원형 또는 다각형일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 유닛은 인접한 유닛이 서로 하나 이상의 접점 또는 접선을 공유함으로써 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예는, 상기 전극을 포함하는 전기 소자를 제공한다.
본 발명의 일 구현예는, 우수한 신축성 및 다양한 구조를 가지는 전극을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는, 잉크젯 프린팅 공정 또는 나노 전사 프린팅 공정을 적용한 전극의 제조방법을 제공하여, 전기 소자의 집적 공정과는 별개로 전극을 형성함으로써 보다 다양한 전기 소자의 제조가 가능토록 한다. 또한, 상기 방법은 종래 방법에 비하여 공정이 단순하고 용이하 다는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 구현예로서 3 차원 패턴을 가지는 기판(100) 상에 형성된 신축성 전극(400)을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예로서, 3 차원 패턴을 가지는 기판(100)의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 5는 잉크젯 프린팅 공정 또는 나노 전사 프린팅 공정을 통해 전극을 기판 상에 집적하는 공정의 흐름도를 나타낸 것이다.
도 6은 3 차원 패턴을 가지는 기판(200)에 신축성 전극(400)을 형성한 뒤, 나노 전사 프린팅 공정을 통해서 신축성 기판에 전사하는 공정을 나타낸 것이다.
도 7a 내지 도 7f는 신축성 전극 구조의 일 구현예를 나타낸 것이다
도 7g는 신축성 전극 구조를 형성하는 유닛의 일 구현예를 나타낸 것이다.
도 8a 내지 도 9f는 신축성 전극 구조의 일 구현예를 나타낸 것이다
도 8g는 신축성 전극 구조를 형성하는 유닛의 일 구현예를 나타낸 것이다.
도 9a 내지 도 9f 신축성 전극 구조의 일 구현예를 나타낸 것이다
도 9g는 신축성 전극 구조를 형성하는 유닛의 일 구현예를 나타낸 것이다.
도 10a 내지 도 10c는 신축성 전극 구조의 일 구현예를 나타낸 것이다
도 10d는 신축성 전극 구조를 형성하는 유닛의 일 구현예를 나타낸 것이다.
도 11a 내지 도 11e는 신축성 전극 구조의 일 구현예를 나타낸 것이다
도 11f는 신축성 전극 구조를 형성하는 유닛의 일 구현예를 나타낸 것이다.
도 12a 내지 도 12d는 신축성 전극 구조의 일 구현예를 나타낸 것이다
도 12e는 신축성 전극 구조를 형성하는 유닛의 일 구현예를 나타낸 것이다.
도 13a 내지 도 13e는 신축성 전극 구조의 일 구현예를 나타낸 것이다
도 13f는 신축성 전극 구조를 형성하는 유닛의 일 구현예를 나타낸 것이다.
도 14a 내지 도 14e는 신축성 전극 구조의 일 구현예를 나타낸 것이다
도 14f는 신축성 전극 구조를 형성하는 유닛의 일 구현예를 나타낸 것이다.
도 15a 내지 도 15e는 본 발명의 일 구현예로서, 신축성 전극 구조를 나타낸 것이다.
도 15f는 신축성 전극 구조를 형성하는 유닛의 일 구현예를 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명에 대해 구현예를 들어 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 일 구현예는 신축성 전극(400)을 포함하는 전기 소자의 제조방법을 제공한다. 상기 방법은 전극 재료를 용매에 분산시켜 잉크 용액을 준비하는 단계; 및 잉크젯 프린팅 공정에 의해 상기 잉크 용액을 3 차원 패턴(three dimientional pattern)을 가지는 신축성 기판(100) 상에 분사하여 신축성 전극(400)을 형성하는 단계를 포함한다(도 3).
상기 공정은 잉크젯 프린팅 공정에 기초한 것으로, 기판 상에 적층하고자 하는 물질을 액체의 형태로 만들어 토출시키는 방식이므로, 전극 재료를 액상형태로 제조시켜 주는 것이 필요하다. 상기 잉크 용액을 준비하는 단계에서는 적층하고자 하는 전극 재료를 적절한 용매에 미세 분말 형태의 분산시켜 현탁액을 제조한다. 제조된 현탁액을 잉크젯 프린트 공정에 의하여 3 차원 패턴을 가지는 신축성 기판(100)에 분사시켜, 전극 구조를 형성하다. 상기 전극 구조를 경화시킴으로써 신축성 전극(400)을 얻을 수 있다. 상기 방법에 따라 제조된 신축성 전극(400)은 신축성 기판(100)이 늘어나거나 비틀림에 따라 그에 대응하여 함께 늘어나거나 비틀어질 수 있으며, 끊어지지 않는다. 따라서, 상기 신축성 전극(400)은 다양한 적용분야에서 사용될 수 있다.
상기 3 차원 패턴을 가지는 신축성 기판(100)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 산부(102)와 골부(103)를 갖는 판체로 이루어질 수 있다. 상기 판체는 위로 볼록한 호형 단면상으로 이루어지는 산부(102)와, 서로 인접하는 산부(102)들 사이에 수평한 바닥면을 갖도록 아래로 오목한 골부(103)로 이루어지는 일정패턴을 일측면에 일정주기로 하여 반복적으로 형성한 기판 본체로 이루어질 수 있다. 그러나, 3 차원 패턴은 이에 제한되지 않으며, 전기 소자의 형태에 따라 다양한 구조로 변경 및 수정될 수 있다. 이때, 상기 산부(102)와 골부(103)로 이루어지는 일정패턴이 형성되는 판체의 타측면은 평면상으로 이루어질 수 있다. 상기 판체는 열경화성 소재 또는 UV 경화성 수지로 이루질 수 있다. 이러한 판체를 형성하는 산부(102)의 폭은 상기 골부(103)의 폭보다 상대적으로 큰 크기로 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구현예로, 상기 신축성 기판(100)은 PDMS 소재로 형성된 기판 본체 및 상기 기판 본체의 강도를 보강하기 위하여 상기 기판 본체의 내부에 구비되고, 고분자 사슬 구조의 UV 경화성 소재로 형성된 보강 부재를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 PDMS 재료 및 UV 경화성 재료는 하기 화합물을 포함할 수 있다.
[PDMS 재료]
Figure 112013100343201-pat00001
[UV 경화성 재료]
Figure 112013100343201-pat00002
본 발명의 일 구현예에서, 상기 기판 본체와 상기 보강 부재는 일체로 사출 성형될 수 있고, 상기 PDMS 소재는 열경화 될 수 있으며, 상기 UV 경화성 소재는 UV 경화될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 PDMS 소재는, 메인 체인(main chain)을 형성하는 실록산 올리고머(siloxane oligomer) 및 상기 실록산 올리고머의 가교 역할을 수행하는 실록산 크로스링커(siloxane crosslinker)를 포함할 수 있다. 상기 실록산 올리고머와 상기 실록산 크로스링커는 10:1~50:1의 중량비로 혼합될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 UV 경화성 소재는, 메인 체인을 형성하는 단분자 소재, 상기 단분자 소재의 가교 역할을 수행하는 단분자 가교제, 및 상기 단분자 소재와 상기 단분자 가교제의 UV 경화를 위한 광개시제를 구비할 수 있다. 상기 단분자 소재는 2-Ethylhexyl Acrylate(EHA) 또는 3,5,5-Trimethylhexyl Acrylate(TMHA) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 단분자 가교제는 1,6-Hexanediol Diacrylate(HDDA) 또는 1,6-Hexanediol Divinyl Ether(HDDVE) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 광개시제는 2,4,6-Trimethylbenzoyl diphenylphos-phine oxide와 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl propan-1-one를 50:50의 중량비로 혼합할 수 있다. 상기와 같은 UV 경화성 소재는 50~90 중량%의 단분자 소재, 9~40 중량%의 단분자 가교제, 및 1~41 중량%의 광개시제를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 PDMS 소재와 상기 UV 경화성 소재는 10:1~1:10의 중량비로 혼합된 후 사출 성형될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 보강 부재는 상기 기판 본체의 위치에 따라 서로 다른 밀도로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 특허출원 제10-2012-0111700호(신축성 기판, 그 신축성 기판의 제조 장치 및 제조 방법) 및 특허출원 제10-2012-0125010호(신축성 기판 및 그 제조방법)가 참조로 본문에 원용된다.
본 발명의 일 구현예는, 나노 전사 프린팅을 이용하여 신축성 소자를 제조하는 방법을 제공한다. 구체적으로, 상기 방법은 신축성 기판이 아닌 일반 소재의 기판 상에 전극을 형성한 뒤, 전극을 기판으로부터 분리해 내어 구현하고자 하는 기판으로 이동시키는 공정을 포함한다.
보다 구체적인 본 발명의 일 구현예에서, 신축성 전극(400)을 포함하는 전기 소자를 제조하는 방법은, 전극 재료를 용매에 분산시켜 잉크 용액을 준비하는 단계; 기판(200) 상에 희생층(300)을 코팅하는 단계; 잉크젯 프린팅 공정에 의해 상기 잉크 용액을 기판(200) 상에 분사하여 전극 구조를 형성하는 단계; 상기 희생층(300)을 식각하는 단계; 상기 기판(200)의 역상 패턴을 가지는 스탬프(120)를 기판(200)과 접촉시키는 단계; 상기 기판(200)으로부터 스탬프(120)를 리프팅하여 상기 전극을 스탬프(120)로 전사시키는 단계; 상기 스탬프(120)를 신축성 기판(100)과 접촉시킨 뒤, 스탬프(120)를 리프팅하여 신축성 기판(100)에 전극을 전사하는 단계를 포함한다(도 4).
도 6은 상기 공정의 일예를 순차적으로 나타낸 것이다. 도 6a는 기판(200) 상에 희생층(300)을 코팅하는 단계를 나타낸다. 이때, 상기 희생층(300)으로는 ITO, ZnO, SiO2, Si의 박막재료나 AZ7210, GXR601등 통상의 포토레지스트 재료가 사용될 수 있다. 도 6b는 잉크젯 프린팅 공정에 의해 상기 희생층(300) 상에 전극 구조를 형성하는 단계를 나타낸다. 도 6c에서는 전극(400)의 구조를 지지할 수 있을 정도까지 상기 희생층(300)을 식각하는 단계를 나타낸다. 그 후, 도 6d 및 도6e에서와 같이 기판(200)의 역상 패턴을 가지는 스탬프(120)를 기판(200)과 접촉시킨다. 도 6f에서는 기판(200)에서 스탬프(120)를 리프팅하여 상기 전극을 스탬프(120)로 전사시키고, 도 6g및 도 6h에서는 전극이 전사된 스탬프(120)를 신축성 기판(100)과 접촉시키고 스탬프(120)를 리프팅함으로써, 신축성 기판(100)에 형성된 최종 전극(400) 구조를 형성한다.
상기 기판(200)의 역상 패턴을 가지는 스탬프(120)를 기판(200)과 접촉시키는 단계에 있어서, 기판과 반대의 구조를 가지는 스탬프(120)에 대해 적당한 압력을 가하여 기판(200)에 맞물리도록 한다. 그 후, 일정한 시간이 경과한 뒤에, 스탬프(120)를 리프팅하면 신축성 전극(400)이 스탬프(120)로 전사된다. 또한, 신축성 전극이 전사된 스탬프(120)를 이번에는 신축성 기판(100)에 맞물리도록 한 뒤, 일정한 압력을 가하면 신축성 기판(100)에 전극이 전사된다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 신축성 전극(400)을 포함하는 전기 소자를 제조하는 방법은, 전극 재료를 용매에 분산시켜 잉크 용액을 준비하는 단계; 기판(200) 상에 지지층(310)을 형성하는 단계; 잉크젯 프린팅 공정에 의해 상기 잉크 용액을 기판 상에 분사하여 신축성 전극(400)을 형성하는 단계; 상기 기판(200)의 역상 패턴을 가지는 스탬프(120)를 기판(200)과 접촉시키는 단계; 상기 기판(200)으로부터 스탬프(120)를 리프팅하여 상기 전극을 스탬프(120)로 전사시키는 단계; 상기 스탬프(120)를 신축성 기판(100)과 접촉시킨 뒤, 스탬프(120)를 리프팅하여 신축성 기판(100)에 전극을 전사하는 단계를 포함한다(도 5).
상기 지지층(310)으로는 ITO, ZnO, SiO2, SiN 의 박막재료나 AZ7210, GXR601과 같은 통상의 포토레지스트 재료가 사용될 수 있다.
전술한 신축성 전극(400)을 포함하는 전기 소자를 제조하는 방법에 있어서, 사용되는 기판(200)은 통상 전기 소자의 제조시 사용되는 일반 기판일 수 있다. 일 예로, 상기 기판은Si 웨이퍼, 유리 기판, 또는 PET 기판일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 또 다른 구현예는, 상기 방법에 의하여 형성된 신축성 전극을 제공한다. 상기 잉크젯 프린팅 공정에 의하여 다양한 구조를 가지는 전극을 제조할 수 있다. 상기 전극은 편평한 구조 또는 주름진 구조를 가질 수 있으며, 복수의 다각형의 유닛으로 이루어진 패턴을 가질 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 신축성 전극은 다양한 구조 및 형태를 가짐으로써, 다양한 전기 소자에서 응용될 수 있다. 상기 전극은 하나 이상의 유닛으로 이루어지며, 상기 유닛은 인접한 유닛이 서로 하나 이상의 접점 또는 접선을 공유함으로써 연결될 수 있다.
상기 유닛은 원형 또는 다각형일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 유닛은 장축과 단축의 길이가 상이한 타원형이거나 원형일 수 있다. 또한, 상기 유닛은 육각형, 오각형, 삼각형 또는 정사각형, 마름모, 평행사변형 등의 사각형일 수 있으며, 이때, 다격형의 모서리 길이는 서로 같거나 다를 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 신축성 전극 구조는, 인접한 유닛이 서로 하나 이상의 접점 또는 접선을 공유함에 따라 서로 연결될 구조로 형성될 수 있다. 상기 전극 은 전극 구조의 양 말단부가 전기 소자에 연결됨으로써 소자에 집적될 수 있다. 일 구현예로, 상기 유닛은 일직선으로 연결되거나 또는 지그재그 형태로 연결될 수 있으며, 하나 이상의 유닛으로 이루어진 단위구조가 다중으로 여러겹으로 중복되는 형태를 가질 수 있다.
도 7 내지 도 15는 본 발명의 일 구현예로서의 전극 구조를 나타낸 것이다.
도 7a 내지 도 7f는 도 7g에 도시된 바와 같이, 유닛이 정육각형인 경우를 도시한 것이다. 이때 유닛의 내각 (403), (404), (405), (406), (407) 및 (408)의 크기는 모두 같다. 도 7a 에서는 유닛이 서로 하나의 접점을 공유하면서 연결되며, 도 7b및 도 7c 에서는 유닛이 서로 하나의 접선을 공유하면서 연결되며, 도 7d 내지 도 7f에서는 신축성 전극 구조가 하나 이상의 유닛으로 이루어지며, 이러한 유닛은 서로 하나 이상의 접선을 공유하면서 연결된다.
도 8a 내지 도 8f는 도 8g에 도시된 바와 같이, 유닛이 육각형인 경우를 도시한 것이다. 이때 유닛의 한 쌍의 모서리 길이(503)가 다른 모서리 길이(504) 보다 길다. 또한 유닛의 내각 (410), (411), (413) 및 (414)은 모두 같고, 내각 (409) 및 (412)의 크기가 서로 같으며, 내각의 크기 (409)는 다른 내각 (412)보다 작다. 도 8a 에서는 유닛이 서로 하나의 접점을 공유하면서 연결되며, 도 8b및 도 8c 에서는 유닛이 서로 하나의 접선을 공유하면서 연결되며, 도 8d 내지 도 8f에서는 신축성 전극 구조가 하나 이상의 유닛으로 이루어지며, 이러한 유닛은 서로 하나 이상의 접선을 공유하면서 연결된다.
도 9a 내지 도 9f는 도 9g에 도시된 바와 같이, 유닛이 육각형인 경우를 도시한 것이다. 도 9g에 나타난 바와 같이, 유닛의 길이(505)가 다른 전극의 길이(506)보다 짧다. 또한 유닛의 내각 (416), (417), (419) 및 (420)은 모두 같고, 내각 (415) 및 (418)의 크기가 서로 같으며, 내각의 크기 (415)는 다른 내각 (416)보다 크다. 도 9a 에서는 유닛이 서로 하나의 접점을 공유하면서 연결되며, 도 9b및 도 9c 에서는 유닛이 서로 하나의 접선을 공유하면서 연결되며, 도 9d 내지 도 9f에서는 신축성 전극 구조가 하나 이상의 유닛으로 이루어지며, 이러한 유닛은 서로 하나 이상의 접선을 공유하면서 연결된다.
도 10a 내지 도 10c는 유닛이 오각형인 경우를 도시한 것이다. 도 10d에 나타난 바와 같이, 상기 유닛은 내각 (421), (422), (423), (424) 및 (425)는 모두 같거나, 하나 이상이 다를 수 있다. 도 10a 에서는 유닛이 서로 하나의 접선을 공유하면서 연결되며도 10b및 도 10c에서는 신축성 전극 구조가 하나 이상의 유닛으로 이루어지며, 이러한 유닛은 서로 하나 이상의 접선 및 접전을 공유하면서 연결된다.
도 11a 내지 도 11d는 유닛이 평행사변형인 경우를 도시한 것이다. 도 11f에 나타난 바와 같이, 상기 유닛의 모서리 길이 (508)과 (509)는 다르다. (426)은 (427)과 같거나 다를 수 있다. 도 11a 에서는 유닛이 서로 하나의 접선을 공유하면서 연결되며, 도 11b내지 도 11d에서는 신축성 전극 구조가 하나 이상의 유닛으로 이루어지며, 이러한 유닛은 서로 하나 이상의 접선 및 접전을 공유하면서 연결된다.
도 12a 내지 도 12d는 유닛이 마름모인 경우를 도시한 것이다. 도 12e에 나타난 바와 같이, 유닛의 모서리 길이 (508)과 (509)는 같으며, 유닛의 내각(426)은 (428)와 동일하고, 내각 (401)은 (427)과 동일하다. 도 12a 에서는 유닛이 서로 하나의 접점을 공유하면서 연결되며, 도 12b내지 도 12d에서는 신축성 전극 구조가 하나 이상의 유닛으로 이루어지며, 이러한 유닛은 서로 하나 이상의 접선 및 접전을 공유하면서 연결된다.
도 13a 내지 도 13e 유닛이 사각형인 경우를 도시한 것이다. 도 13f에 나타난 바와 같이, 유닛의 모서리 길이 (512)과 (513)은 같거나 다를 수 있으며, 유닛의 내각(434, 435, 436, 437)은 동일하다. 도 13a 에서는 유닛이 서로 하나의 접선을 공유하면서 연결되며, 도 13b내지 도 13e에서는 신축성 전극 구조가 하나 이상의 유닛으로 이루어지며, 이러한 유닛은 서로 하나 이상의 접선 및 접전을 공유하면서 연결된다.
도 14a 내지 도 14d는 유닛이 삼각형인 경우를 도시한 것이다. 도 14f에 나타난 바와 같이, 유닛의 모서리 길이 (514), (515), (516)은 동일하거나 상이할 수 있다. 도 14a 에서는 유닛이 서로 하나의 접선을 공유하면서 연결되며, 도 14b내지 도 14e에서는 신축성 전극 구조가 하나 이상의 유닛으로 이루어지며, 이러한 유닛은 서로 하나 이상의 접선 및 접전을 공유하면서 연결된다.
도 15a 내지 도 15d는 유닛이 원형인 경우를 도시한 것이다. 도 15a 에서는 유닛이 서로 2개의 접점을 공유하면서 연결되며, 도 15b내지 도 15d에서는 신축성 전극 구조가 하나 이상의 유닛으로 이루어지며, 이러한 유닛은 서로 하나 이상의 접점을 공유하면서 연결된다. 도 15f에서 나타난 바와 같이, 유닛의 직경은 (601) 및 (602)은 동일하거나 상이할 수 있으며, 접점에 의하여 교차(overlap)되는 부분의 너비(701)은 변경될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는, 전술한 방법에 따라 제조된 전극을 포함하는 전기 소자를 제공한다. 이러한 전기 소자는 다양한 구조 및 패턴을 가지는 전극을 포함함으로써 다양한 적용 분야에서 사용될 수 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나 본 발명의 기술적 구성은 상기에 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 않으며 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능하므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 또한 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 3 차원 패턴을 가지는 신축성 기판
101 : 산부의 너비
102 : 산부
103 : 골부
120: 스탬프
200: 기판
300: 희생층
310: 지지층
400: 신축성 전극
401: 유닛의 두께
403 ~ 440: 유닛의 내각
501 ~ 516: 유닛의 모서리 길이
601 및 602: 유닛의 직경
701: 유닛의 교차 간격

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 신축성 전극(400)을 포함하는 전기 소자를 제조하는 방법으로서,
    전극 재료를 용매에 분산시켜 잉크 용액을 준비하는 단계;
    3 차원 패턴을 가지는 기판(200) 상에 희생층(300) 또는 지지층(310)을 코팅하는 단계;
    잉크젯 프린팅 공정에 의해 상기 잉크 용액을 기판(200) 상에 분사하여 신축성 전극(400)을 형성하는 단계;
    임의로 상기 희생층(300)을 식각하는 단계;
    상기 기판(200)의 역상 패턴을 가지는 스탬프(120)를 기판(200)과 접촉시키는 단계;
    상기 기판(200)으로부터 스탬프(120)를 리프팅하여 상기 전극을 스탬프(120)로 전사시키는 단계; 및
    상기 스탬프(120)를 신축성 기판(100)과 접촉시킨 뒤, 스탬프(120)를 리프팅하여 신축성 기판(100)에 전극을 전사하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 신축성 기판(100)이 일 측면에 호형의 산부와, 서로 인접하는 산부들 사이에 수평한 바닥면을 갖는 골부로 이루어지는 패턴을 일정 주기로 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 신축성 기판(100)이 기판 본체의 강도를 보강하기 위하여 기판 본체의 내부에 고분자 사슬 구조의 UV 경화성 소재로 형성된 보강 부재를 포함하며,
    상기 기판 본체와 상기 보강 부재는 일체로 사출 성형되고, PDMS 소재로 형성된 상기 기판 본체는 열경화되며, 상기 UV 경화성 소재는 UV 경화된 것인, 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 신축성 기판(100)이 다른 일 측면 상에 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지를 포함하는 것인, 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 희생층(300) 및 지지층(310)이 ITO, ZnO, SiO2 또는 SiN 인, 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 기판(200)이 Si 웨이퍼, 유리 기판, 또는 PET 기판인, 방법.
  8. 제2항의 방법에 따라 형성되는 전극으로,
    상기 전극이 하나 이상의 유닛으로 이루어지는 것인 전극.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유닛은 인접한 유닛과 서로 하나 이상의 접점 또는 접선을 공유함으로써 연결되는 것인, 전극.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유닛이 타원형, 원형 또는 다각형인 전극.
  11. 삭제
  12. 제2항에 따라 제조된 전극을 포함하며, 상기 전극의 양 말단부가 전기 소자에 연결되는 것을 특징으로 하는, 전기 소자.
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