KR101714837B1 - 전자 소자, 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
전자 소자의 제조 방법이 제공된다. 상기 전자 소자의 제조 방법은, 지지 기판(support substrate)을 준비하는 단계, 상기 지지 기판 상에 그래핀 산화물을 제공하여, 희생막을 형성하는 단계, 상기 희생막 상에 베이스 기판(base substrate)을 형성하는 단계, 및 상기 희생막을 열처리하여 상기 희생막을 열분해시켜, 상기 지지 기판으로부터, 상기 베이스 기판을 분리시키는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 전자 소자 및 그 제조 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 지지 기판 상의 그래핀 산화물을 포함하는 희생막 상에 베이스 기판을 형성하고 상기 희생막을 제거하여 상기 지지 기판으로부터 상기 베이스 기판을 분리시키는 방법으로 제조된 전자 소자 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.
플렉시블 디스플레이(flexible display)와 같은 플렉시블 소자(flexible device)는 스마트 왓치(smart watch), 스마트 안경(smart glass)와 같은 웨어러블 장치(wearable device)가 대두됨에 따라, 그 필요성이 증가되고 있는 추세이다.
특히, 플렉시블 디스플레이와 같은 플렉시블 소자를 구현하기 위해서는, 플렉시블 기판, 구동 소자, 표시 소자, 박막 봉지 등의 구성요소들의 개발이 중요하다. 이러한 구성 요소들 중에서 플렉시블 기판은 플라스틱 재료, 금속 박막 기판, 얇은 유리 기판 등을 이용하여 제조되고 있다.
플렉시블 기판의 재료로 주로 사용되는 플라스틱 기판의 경우, 온도에 따른 열팽창 정도가 커서, 소자 공정 시에 가해지는 열에 의해 발생하는 플라스틱 기판의 치수 변화로 인하여 미세 패턴의 불일치가 발생하는 문제, 또는 플라스틱 기판과 이를 지지하는 기판 사이의 열 팽창 계수의 차이에 의해 플라스틱 기판의 휨 현상이 발생하기도 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 예를 들어, 대한민국 특허 공개 공보 10-2005-0064883(출원번호 10-2003-0096493, 출원인: 삼성전자)에는, 플라스틱 기판의 열 팽창계수의 불일치로 인한 플라스틱 기판의 휨 현상의 방지 및 스트레스 발생을 최소화하기 위해, (a) 플라스틱 기판의 열 평창계수와 상응하는 열 팽창계수를 갖는 캐리어 기판 상에 상기 플라스틱 기판을 적층하는 단계, (b) 상기 플라스틱 기판의 표면에 표시 소자를 형성하는 단계, 및 (c) 상기 플라스틱 기판으로부터 상기 캐리어 기판을 분리시키는 단계를 포함하는 유연한 디스플레이 장치의 제조 방법이 개시되어 있다.
또한, 이외에도, 유기물을 이용하여 플라스틱 기판을 지지 기판에 부착시킨 후 레이저를 이용하여 플라스틱 기판을 분리시키는 경우 지지 기판에 유기물이 잔존되어 지지 기판이 오염되는 문제, 점착제를 이용하여 플라스틱 기판을 지지 기판에 부착시키는 경우 점착제로 인해 고온 공정이 제한되는 문제 등이 있다. 이러한 기술적 문제들을 해결하기 위한 연구 개발이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 생산 공정이 간소화된 전자 소자의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 대면적 공정이 용이한 전자 소자의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 지지 기판의 재활용이 용이한 전자 소자의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 단가가 감소된 전자 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 접착력이 우수한 희생막을 사용하여 제조된 전자 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상술된 것에 제한되지 아니한다.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위해, 본 발명은 전자 소자의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전자 소자의 제조 방법은, 지지 기판(support substrate)을 준비하는 단계, 상기 지지 기판 상에 그래핀 산화물을 제공하여, 희생막을 형성하는 단계, 상기 희생막 상에 베이스 기판(base substrate)을 형성하는 단계, 및 상기 희생막을 열처리하여 상기 희생막을 열분해시켜, 상기 지지 기판으로부터, 상기 베이스 기판을 분리시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 희생막을 형성하는 단계는, 상기 그래핀 산화물을 준비하는 단계, 및 상기 그래핀 산화물에 탈착 조절제(debonding control agent)을 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 희생막은, 상기 그래핀 산화물 및 상기 탈착 조절제를 포함하고, 상기 탈착 조절제의 첨가량에 따라서, 상기 희생막의 열분해 속도가 조절되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 탈착 조절제의 첨가량이 증가될수록, 상기 희생막의 열분해 속도가 증가되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 희생막 내의 상기 그래핀 산화물의 적어도 일부가 상기 열처리 과정에서 환원되어, 환원된 그래핀 산화물이 생성되고, 상기 탈착 조절제는 상기 환원된 그래핀 산화물, 또는 잔존된 상기 그래핀 산화물의 연소에 필요한 활성화 에너지를 감소시키는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 탈착 조절제는, 알칼리 금속염을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전자 소자의 제조 방법은, 상기 베이스 기판을 상기 지지 기판으로부터 분리시키기 전, 상기 베이스 기판 상에 소자 구성층(device element layer)을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 기판은 상기 지지 기판보다 플렉시블(flexible)한 것을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위해, 본 발명은 전자 소자를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전자 소자는, 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함하는 베이스 기판, 및 상기 베이스 기판의 상기 제1 면 상의 소자 구성층(device element layer)을 포함하되, 상기 베이스 기판은, 상기 제1 면에 인접한 제1 영역(first region), 및 상기 제2 면에 인접하고 상기 제1 영역보다 높은 알칼리 금속 농도를 갖는 제2 영역을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 알칼리 금속은, 상기 베이스 기판을 지지하는 지지 기판으로 분리되기 전, 또는 분리되는 과정에서, 상기 베이스 기판 내로 확산된 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 기판은 플라스틱 기판이고, 상기 베이스 기판의 상기 제2 면에 인접할수록 상기 알칼리 금속의 농도가 증가되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 지지 기판 상에 그래핀 산화물을 제공하여 희생막이 형성되고, 상기 희생막 상에 베이스 기판이 형성되고, 상기 희생막을 열분해시켜, 상기 지지 기판으로부터 상기 베이스 기판이 분리될 수 있다. 이에 따라, 생산 공정이 간소화되고, 대면적 적용이 용이하고, 제조 단가가 감소된 전자 소자 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 소자 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 소자의 제조 방법에 따라 그래핀 산화물을 포함하는 희생막의 열분해 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 소자의 제조 방법에 따라 그래핀 산화물을 포함하는 희생막을 이용하여 베이스 기판이 분리된 후 지지 기판의 표면을 촬영한 광학 현미경 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 소자에 포함된 소자 구성층의 일 예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 소자 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 소자의 제조 방법에 따라 그래핀 산화물을 포함하는 희생막의 열분해 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 소자의 제조 방법에 따라 그래핀 산화물을 포함하는 희생막을 이용하여 베이스 기판이 분리된 후 지지 기판의 표면을 촬영한 광학 현미경 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 소자에 포함된 소자 구성층의 일 예를 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 소자 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 지지 기판(100, support substrate)이 준비된다(S110). 일 실시 예에 따르면, 상기 지지 기판(100)은 유리 기판일 수 있다. 이와는 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 지지 기판(100)은 반도체 기판, 금속 기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 지지 기판(100)은 유연하지 않은(inflexible)한 기판일 수 있다. 이와는 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 지지 기판(100)은 유연한(flexible)한 기판일 수 있다.
상기 지지 기판(100) 상에 그래핀 산화물을 제공하여, 희생막(110)이 형성될 수 있다(S120). 상기 희생막(110)은 상기 그래핀 산화물 외에, 탈착 조절제(debonding control agent)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물은 modified Hummer's 방법으로 제조된 것일 수 있다. 또는, 이와는 달리, 상기 그래핀 산화물은 다양한 방법으로 제조될 수 있다.
상기 탈착 조절제는, 알카리 금속염을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 탈착 조절제는, KMnO4, KOH, K2CO3, KCl, KI, KNO3, CH3COOK, KBr, KCN, KIO3, KH2PO4, K2HPO4, K2S2O8, HOOCC6H4COOK, KSCN, K2SO4, KClO3, KF, K2CrO4, KBrO3, KHCO3, C6H7KO2, KNO2, KH, KIO4, K3PO4, KOCN, C6H11KO7, KPF6, KHSO4, CH3COSK, KBH4, K4P2O7, HCOOK, K3Fe(CN)6, [(CH3)3Si]2NK, K2SO3, KOC2H5, C6H5COOK, K2MnO4, KAl(SO4)2, K2S2O5, (CH3)3SiOK, CH3KO3S, K2S2O3, CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOK, K2S2O7, C2H5OCSSK, K2MoO4, K2PtCl4, CH2=CHBF3K, K2Cr2O7, K2Cr2O7, KBF4, K2Ni(CN)4, K2S4O6, (CH3)3COK, KOCH2CH(CH3)2, K3Fe(CN)6, K[Ag(CN)2], KHF2, KH(IO3)2, KReO4, KSeCN, CF3COOK, K2O3Se, C2H5OCOCH2CO2K, C3H5BF3K, KAuCl4, K2CrO4, (C6H5)4BK, C3H5BF3K, CF3SO3K, C3H5KO2, K2WO4, C8H4K2O12Sb2, K2PtCl6, KH2AsO4, K2PdCl4, KHF2, Cl2CHCO2K, C6H5BF3K, CH3BF3K, C6O6K2, C12H14K8O35S8, KAu(CN)2, KRuO4, NaCl, Na2CO3, Na2SO4, Na2SO3, Na2S2O3, Na2C2O4, Na2HPO4, NaCOOH3, NaHCO3, NaOH, NaBH4, HOC(COONa)(CH2COOH)2, Na3PO4, NaH, NaNO2, CH3(CH2)11OSO3Na, CH3(CH2)11OSO3Na, NaOCH3, NaI, Na2S, NaNO3, NaHSO3, CH3COCOONa, C24H39NaO4, NaBr, NaH2PO4, NaF, C6H5COONa, C6H7NaO6, CH3CH2CH2COONa, Na2S2O5, NaBH3CN, Na2B4O7, Na2SeO3, Na3VO4, NaClO4, Na2[Fe(CN)5NO] · 2H2O, CH3CH2ONa, NaIO4, NaCN, Na2MoO4, HOC6H4COONa, NaClO2, (CH3COO)3BHNa, CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COONa, NaHSO4, Na2SiO3, NaPH2O2, NaSCN, NaClO3, Na2S2O8, Na5P3O10, CH3(CH2)11C6H4SO3Na, NaAlO2, NaNH2, CH3CH2COONa, C26H44NNaO7S, NaIO3, (C6H5)4BNa, Na2WO4, CH3(CH2)14COONa, NaIO4, C6H11NaO7, CH3(CH2)16COONa, NaBrO3, HSCH2COONa, H2C=CHCO2Na, C7H4NNaO3S, NaPF6, CH3(CH2)12COONa, Na2CrO4, NaBF4, C8H15NaO2, CF3COONa, ICH2COONa, NaVO3, NaOCN, CH3(CH2)6COONa, ClCH2COONa, C6H13O3SNa, NaOD, NaClO, KOCOCH(OH)CH(OH)COONa · 4H2O, (CH3)2AsO2Na, NaAsO2, C5H11O3SNa, (C2H5)4BNa, C6H11NHSO3Na, Na2SnO3, NaBD4, CLiN, LiOOCCH3, LiBr, Li2CO3, LiAlH4, LiClO4, LiNO3, [(CH3)2CH]2NLi, LiBH4, Li2SO4, LiF, [(CH3)3Si]2NLi, LiPF6, Li2S, Li2B4O7, LiH, LiNH2, CH3CH(OH)COOLi, LiBF4, (CH3)2NLi, Li3PO4, LiMn2O4, CH3OLi, CH3(CH2)11OSO3Li, CH3CH2OLi, CF3SO3Li, LiBO2, LiAlD4, CH3COCH=C(OLi)CH3, LiNbO3, LiFePO4, (CH3)2CHOLi, Li2TiO3, Li4Ti5O12, CH3COCH2COOLi, C18H35LiO2, LiAlH4, LiMnO2, LiTaO3, LiH2PO4, C8H8LiNO5, LiOCl, (C2H5)2NLi, C6H5COOLi, NH2COOPO3Li2, LiBr, LiD, Li2MoO4, LiBD4, (CH3)3COLi, CF3CO2Li, (C6H11)2NLi, (CH3)3SiOLi, LiAlH[OC(CH3)3]3, HOC(COOLi)(CH2COOLi)2, CH3COOP(O)(OK)(OLi), LiO2CCH2C(OH)(CO2Li)CH2CO2Li, LiAlH[OC(CH3)3]3, C6H5C=CLi, Li2Mn3NiO8, (CH3)3SiC=CLi, Li2WO4, C10H15Li, Li2ZrO3, HOC6H4CO2Li, CH3(CH2)14COOLi, ICH2COOLi, Li2Mn3NiO8, C26H43LiO9, LiCoO2, Li4Ti5O12, C9H18LiN, C3H5LiO3, C7H3I2LiO3, C26H43LiO9, (C6H5)2PLi, CH3CH(OH)CO2Li, Li2Si5O11, LiCoPO4, C3H4LiNO2, HCOOLi, Li2PdCl4, C5H11LiO, C40H32BLiN4O4, (C6H5)4BLi·3CH3O(CH2CH2)OCH3, C6H5OLi, C12H28AlLiO, Li2MnCl, LiCHO, CHAlLiO, LiAlCl4, C2H9BLiN, LiCl, 또는 LiOH 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 희생막(110)을 형성하는 단계는, 상기 그래핀 산화물을 준비하는 단계, 상기 그래핀 산화물에 상기 탈착 조절제를 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계, 및 상기 혼합물을 상기 지지 기판(100) 상에 코팅하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 혼합물은, 드롭 캐스팅(drop-casting), 스핀 코팅(spin-coating), 스프레이 코팅(spray coating), 또는 랑뮤어 블러젯(Langmuir blodgette) 등의 방법으로, 상기 지지 기판(100) 상에 코팅될 수 있다. 예를 들어, 상기 탈착 조절제는, 상기 그래핀 산화물 1g 당 0.01M ~10ppm 첨가될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 지지 기판(100) 상에 상기 희생막(110)을 형성하기 전, 상기 지지 기판(100)의 상부면을 전처리(pretreatment)하는 공정이 더 수행될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 탈착 조절제는 상기 그래핀 산화물에 포함된 불순물일 수 있다. 이 경우, 상기 탈착 조절제의 함량을 조절하는 단계는, 상기 그래핀 산화물의 세척의 정도에 따라 조절될 수 있다. 다시 말하면, 상기 그래핀 산화물을 세척하는 횟수 및 정도가 증가될수록, 상기 그래핀 산화물에 포함된 불순물(상기 탈착 조절제)의 양이 감소될 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 산화물을 세척하는 단계는, 상기 그래핀 산화물을 묽은 염산(5~10%)으로 세척 및 건조하는 단계, 및 잔존된 묽은 염산을 제거하기 위해 상기 그래핀 산화물을 아세톤으로 세척 및 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 희생막(110) 상에 베이스 기판(120, base substrate)가 형성될 수 있다(S130). 상기 베이스 기판(120)은 플렉시블할 수 있다. 상기 베이스 기판(120)은 상기 지지 기판(100)보다 플렉시블할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 기판(120)은 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 기판(120)은 폴리이미드(polyimide) 기판, 또는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 기판일 수 있다. 이와는 달리, 상기 베이스 기판(120)은, 반도체 기판, 유리 기판, 또는 금속 기판일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 기판(120)은, 상기 희생막(110) 상에 제공된 용액이 경화되어 생성된 것일 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 희생막(110)이 용액 공정으로 형성되어, 상기 베이스 기판(120)이 형성되는 상기 희생막(110)의 상부면이 실질적으로(substantially) 평평(flat)할 수 있다. 이로 인해, 용액 공정으로 형성된 상기 베이스 기판(120)의 표면 조도가 최소화될 수 있다.
상기 베이스 기판(120)은 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함할 수 있다. 상기 베이스 기판(120)의 상기 제2 면이 상기 지지 기판(100)에 인접할 수 있다. 상기 베이스 기판(120)의 상기 제2 면은 상기 희생막(110)과 직접적으로 접촉(directly contact)될 수 있다.
상기 베이스 기판(120)의 상기 제1 면 상에 소자 구성층(130, device element layer)이 형성될 수 있다. 상기 소자 구성층(130)은 다양한 소자 요소들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 소자 구성층(130)은 박막 트랜지스터 및 광학층(예를 들어, 액정층, 또는 발광층)을 포함할 수 있다. 이와는 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 소자 구성층(130)은, 메모리 소자, 다이오드, 광전 변환 소자, 태양 전지 소자, 논리 소자 등 다양한 전자 소자들을 포함할 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 베이스 기판(120)의 표면 조도가 최소화되어, 상기 베이스 기판(120) 상에 형성되는 상기 소자 구성층(130) 내에 포함된 다양한 전자 소자들의 신뢰성이 향상될 수 있다.
상기 소자 구성층(130)을 형성하는 단계를 고온에서 수행될 수 있다. 이로 인해, 상기 소자 구성층(130)을 형성하는 과정에서, 상기 희생막(110)에 포함된 상기 탈착 조절제를 구성하는 원소의 적어도 일부가 상기 베이스 기판(120)으로 확산(diffuse)될 수 있다. 예를 들어, 상기 탈착 조절제가 알칼리 금속 원소를 포함하는 경우, 상기 소자 구성층(130)을 형성하는 과정에서, 상기 알칼리 금속 원소가 상기 베이스 기판(120)의 상기 제2 면으로 확산될 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 면에서 상기 제2 면으로 갈수록, 상기 알칼리 금속 원소의 농도가 증가될 수 있다. 다시 말하면, 상기 베이스 기판(120)은, 상기 제1 면에 인접한 제1 영역(first region), 및 상기 제2 면에 인접한 제2 영역을 포함하되, 상기 제2 영역의 상기 알칼리 금속 원소 농도는, 상기 제1 영역의 것보다 더 높을 수 있다. 상기 베이스 기판(120)의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 상기 알칼리 금속 원소 농도 차이는, X선 회절 분석, 라만 스펙트럼 등 다양한 방법으로 측정될 수 있다.
도 1, 도 4, 및 도 5를 참조하면, 상기 소자 구성층(130)이 형성된 후, 상기 그래핀 산화물 및 상기 탈착 조절제를 포함하는 상기 희생막(110)이 열처리되어 상기 희생막(110)이 열분해될 수 있다. 이로 인해, 상기 지지 기판(100)으로부터, 상기 베이스 기판(120) 및 상기 소자 구성층(130)이 분리될 수 있다(S140). 일 실시 예에 따르면, 상기 희생막은 200~400℃에서 열처리될 수 있다.
상기 희생막(110)에 포함된 상기 탈착 조절제의 함량에 따라서, 상기 희생막(110)의 열분해 속도가 조절될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 희생막(110) 내의 상기 그래핀 산화물의 적어도 일부가 상기 열처리 과정에서 환원되어 환원된 그래핀 산화물이 생성되고, 상기 희생막(110)에 포함된 상기 탈착 조절제는, 상기 환워된 그래핀 산화물 또는 잔존된 상기 그래핀 산화물의 연소에 필요한 활성화 에너지를 감소시킬 수 있다. 이로 인해, 상기 탈착 조절제의 함량이 증가될수록, 상기 희생막(110)의 열분해 속도가 증가될 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따르면, 상술된 바와 같이, 상기 소자 구성층(130)의 형성 과정에서 상기 희생막(110)의 상기 탈착 조절제에 포함된 상기 알칼리 금속 원소가 상기 베이스 기판(120)의 상기 제2 면으로 확산되는 것 외에, 상기 희생막(110)이 상기 열처리에 의해 열분해되는 과정에서, 상기 희생막(110)의 상기 탈착 조절제에 포함된 상기 알칼리 금속 원소가 상기 베이스 기판(120)의 상기 제2 면으로 확산될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 지지 기판(100) 상에 상기 그래핀 산화물을 포함하는 상기 희생막(110)이 형성되고, 상기 희생막(110) 상에 베이스 기판(120)이 형성되고, 상기 희생막(110)을 열분해시켜 상기 지지 기판(100)으로부터 상기 베이스 기판(120)이 분리될 수 있다. 상기 그래핀 산화물에 의해, 상기 희생막(110)이 상기 베이스 기판(120) 및/또는 상기 지지 기판(100)과 높은 접착력을 가져, 생산 수율이 향상된 고신뢰성의 전자 소자의 제조 방법이 제공될 수 있다. 또한, 상기 희생막(110)이 용액 공정을 이용한 간소한 방법으로 형성되는 것은 물론, 상기 희생막(110)이 용이하게 용해되어, 생산 공정이 간소화되고, 대면적화가 용이한 전자 소자의 제조 방법이 제공될 수 있다.
만약, 상술된 본 발명의 실시 예와 달리, 레이저를 조사하거나, 또는 가스 폭발을 유도하여, 지지 기판과 베이스 기판 사이의 희생막을 제거하는 경우, 지지 기판 상에 잔유물이 남아 지지 기판의 재활용이 용이하지 않으며, 레이저 또는 가스 폭발에 의해 발생하는 열에 의해 베이스 기판 및/또는 소자 구성층이 열화되는 문제가 있으며, 대면적화가 용이하지 않은 문제가 있다.
또한, 상술된 본 발명의 실시 예와 달리, 유기물 또는 점착제를 포함하는 희생막 이용하여 지지 기판과 베이스 기판을 접착시키는 경우, 베이스 기판의 분리 과정에서 지지 기판 상에 잔유물이 남아 지지 기판의 재활용이 용이하지 않고, 베이스 기판 상에 전자 소자층을 형성하기 위한 공정 온도에서 희생막이 열화되는 문제가 있다.
하지만, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 및 상기 탈착 조절제를 포함하는 상기 희생막(110)이 용이하고 깨끗하게 열분해되어, 상기 베이스 기판(120)이 상기 지지 기판(100)으로부터 분리된 후, 상기 지지 기판(100)이 재활용될 수 있다. 또한, 상기 전자 소자층(130)을 형성하기 위한 공정 온도에서 상기 희생막(110)이 열화되지 않을 수 있다. 이에 따라, 제조 단가가 감소되고, 대면적화가 용이한 고신뢰성의 전자 소자 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 소자의 제조 방법에 따라 그래핀 산화물을 포함하는 희생막의 열분해 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 그래핀 산화물을 포함하는 희생막을 유리 기판 상에 형성하였다. 상기 희생막 상에 베이스 기판으로 PI 필름을 형성한 후, 열처리하여, 상기 희생막을 열분해하였다. 도 6에 도시된 것과 같이, 그래핀 산화물을 포함하는 희생막이 열분해되어, Gas Bubble이 발생한 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 그래핀 산화물을 포함하는 희생막을 열분해시켜, 유리 기판으로부터 PI 필름을 용이하게 분리시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 소자의 제조 방법에 따라 그래핀 산화물을 포함하는 희생막을 이용하여 베이스 기판이 분리된 후 지지 기판의 표면을 촬영한 광학 현미경 사진이다.
도 7을 참조하면, 도 7의 좌측 사진은 본 발명의 실시 예에 따라 그래핀 산화물을 포함하는 희생막을 열처리하여 베이스 기판을 지지 기판으로부터 분리시킨 후, 지지 기판을 촬영한 것이다. 도 7의 우측 사진은 본 발명의 실시 예에 대한 비교 예로, 접착제를 이용하여 베이스 기판과 지지 기판을 접착시키고, 베이스 기판을 지지 기판으로부터 분리시킨 후, 지지 기판을 촬영한 것이다.
도 7에서 알 수 있듯이, 그래핀 산화물을 포함하는 희생막을 이용하여 베이스 기판 및 지지 기판의 탈착 공정을 수행하는 경우, 접착제를 이용하여 베이스 기판 및 지지 기판의 탈착 공정을 수행하는 것과 비교하여, 지지 기판의 표면이 현저하게 깨끗한 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 그래핀 산화물을 포함하는 희생막을 이용하여 베이스 기판 및 지지 기판의 탈착 공정을 수행하는 것이, 지지 기판을 재활용하여 생산 단가를 감소시키는 효율적인 방법임을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 소자에 포함된 소자 구성층의 일 예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 전자 소자에 포함된 소자 구성층은, 표시부(300)를 포함할 수 있다. 상기 표시부(300)는 타이밍 컨트롤러(310), 게이트 구동부(330), 데이터 구동부(340), 및 전원부(350)에 의해 구동될 수 있다.
상기 표시부(300)는, 게이트 라인, 상기 게이트 라인과 교차하여 형성된 데이터 라인, 및 상기 게이트라인과 상기 데이터 라인이 교차하여 정의하는 영역에 형성된 상기 화소 셀을 포함할 수 있다.
상기 화소 셀은, 본 발명의 실시 예들에 따른 전자 소자에 포함된 소자 구성층에 형성된 박막 트랜지스터를 적어도 하나 포함할 수 있다. 상기 화소 셀은, 유기 발광 다이오드, 또는 액정층을 포함할 수 있다. 상기 화소 셀에 상기 박막 트랜지스터는, PMOS, 또는 NMOS로 구현될 수 있다.
상기 게이트 라인은 상기 게이트 구동부(330)로부터 공급된 게이트 신호(GS)를 상기 화소 셀에 공급할 수 있다. 상기 상기 게이트 신호(GS)에 응답하여, 상기 화소 셀에 포함된 상기 박막 트랜지스터가 턴온(turn-on)된다. 상기 데이터 라인은 상기 데이터 구동부(340)로부터 공급된 표시 데이터 전압(DDV)을 공급할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(310)는 외부로부터 데이터 신호(I-data)를 입력받아서 상기 데이터 구동부(340)로 공급하고, 외부로부터 공급된 신호에 근거하여 게이트 제어신호(GCS) 및 데이터 제어신호(DCS)를 각각 상기 게이트 구동부(330)와 상기 데이터 구동부(340)로 제공할 수 있다.
상기 전원부(350)는 상기 게이트 구동부(330)에 게이트 온 전압(VON)/게이트 오프 전압(VOFF)을 공급하고, 상기 데이터 구동부(340)에 아날로그 구동전압(AVDD)을 공급하며, 상기 표시부(100)에 구동전압(VDD) 및 공통전압(Vcom)을 공급할 수 있다.
도 8에서 본 발명의 실시 예들에 따른 전자 소자에 포함된 소자 구성층이 표시 장치를 포함하는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 아니하고, 본 발명의 실시 예들에 따른 전자 소자에 포함된 소자 구성층은 다양한 전자 소자들로 구성될 수 있음은 자명하다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 지지 기판
110: 희생막
120: 베이스 기판
130: 소자 구성층
300: 표시부
310: 타이밍 컨트롤러
330: 게이트 구동부
340: 데이터 구동부
350: 전원부
110: 희생막
120: 베이스 기판
130: 소자 구성층
300: 표시부
310: 타이밍 컨트롤러
330: 게이트 구동부
340: 데이터 구동부
350: 전원부
Claims (11)
- 지지 기판(support substrate)을 준비하는 단계;
상기 지지 기판 상에 그래핀 산화물을 제공하는 용액 공정으로, 희생막을 형성하는 단계;
상기 희생막 상에 베이스 기판(base substrate)을 형성하는 단계; 및
상기 희생막을 열처리하여 상기 희생막을 열분해시켜, 상기 지지 기판으로부터, 상기 베이스 기판을 분리시키는 단계를 포함하는 전자 소자의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 희생막을 형성하는 단계는,
상기 그래핀 산화물을 준비하는 단계; 및
상기 그래핀 산화물에 탈착 조절제(debonding control agent)을 첨가하는 단계를 포함하는 전자 소자의 제조 방법.
- 제2 항에 있어서,
상기 희생막은, 상기 그래핀 산화물 및 상기 탈착 조절제를 포함하고,
상기 탈착 조절제의 첨가량에 따라서, 상기 희생막의 열분해 속도가 조절되는 것을 포함하는 전자 소자의 제조 방법.
- 제3 항에 있어서,
상기 탈착 조절제의 첨가량이 증가될수록, 상기 희생막의 열분해 속도가 증가되는 것을 포함하는 전자 소자의 제조 방법.
- 제2 항에 있어서,
상기 희생막 내의 상기 그래핀 산화물의 적어도 일부가 상기 열처리 과정에서 환원되어, 환원된 그래핀 산화물이 생성되고,
상기 탈착 조절제는 상기 환원된 그래핀 산화물, 또는 잔존된 상기 그래핀 산화물의 연소에 필요한 활성화 에너지를 감소시키는 것을 포함하는 전자 소자의 제조 방법.
- 제2 항에 있어서,
상기 탈착 조절제는, 알칼리 금속염을 포함하는 전자 소자의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 베이스 기판을 상기 지지 기판으로부터 분리시키기 전, 상기 베이스 기판 상에 소자 구성층(device element layer)을 제조하는 단계를 더 포함하는 전자 소자의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 베이스 기판은 상기 지지 기판보다 플렉시블(flexible)한 것을 포함하는 전자 소자의 제조 방법.
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Priority Applications (2)
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-
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