KR101818569B1 - Thin film composite and method for preparing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 같거나 또는 상이한 직경(D)을 갖는 1종 또는 2종 이상의 관통홀(through-hole, H)을 포함하는 탄성박막; 및 관통홀(H)에 위치하고, 같거나 또는 상이한 직경(D')을 갖는 1종 또는 2종 이상의 입자(P);를 포함하는 박막 복합체에 관한 것이다. 본 발명의 박막 복합체는 다양한 직경을 갖는 관통홀을 포함하는 박막을 포함함으로써 여러 종류의 기능성 입자를 원하는 위치에 배열시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 박막 복합체의 제조방법은 포토마스크를 이용하여 다양한 직경을 갖는 관통홀을 원하는 위치에 형성하여 입자를 배열시킬 수 있다.The present invention relates to an elastic thin film comprising one or two or more through-holes (H) having the same or different diameters (D); And at least one particle (P) which is located in the through hole (H) and has the same or different diameters (D '). The thin film composite of the present invention includes a thin film including through holes having various diameters, so that various kinds of functional particles can be arranged at desired positions. In addition, in the method of manufacturing a thin film composite of the present invention, through-holes having various diameters can be formed at desired positions using a photomask to arrange the particles.

Description

박막 복합체 및 그의 제조방법{THIN FILM COMPOSITE AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a thin film composite,

본 발명은 박막 복합체 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 직경을 갖는 관통홀을 포함하는 탄성박막과 다양한 종류의 기능성 입자를 포함하는 박막 복합체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film composite and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a thin film composite including an elastic thin film including a plurality of through holes having various diameters, various kinds of functional particles, and a method of manufacturing the same.

수 나노미터에서 수 백 마이크로미터 크기의 다양한 성질 또는 모양의 균일한 기능성 입자들을 기재 위에 1차원, 2차원 및 3차원적으로 배열시키는 기술은 1) 기억소자, 2) 선형 및 비선형 광학 소자, 3) 광전기 소자, 4) 1~3차원 광 결정, 5) 3차원적 광결정을 형성하기 위한 주형 기판, 6) 광도파로, 7) 그레이팅(grating), 8) 포토 마스크 및 증착 마스크, 9) 센서(항원-항체, DNA-DNA, 단백질-단백질 반응을 이용한 화학적, 생화학적, 의학적 분자검출용 센서, pH 센서, 용매검출 센서), 10) 광발광 및 전계발광을 이용한 조명장치, 11) 염료감응 태양전지, 박막 태양전지 등, 12) 1차원, 2차원, 3차원 광 결정 레이저, 13) 장식용 및 화장품용 색판, 14) lap-on-a-chip을 위한 기판, 15) 극소수성 표면 및 극친수성 표면, 16) 다공성 막, 17) 메조 다공물질의 주형, 18) 태양 빛을 이용하여 이산화탄소와 물을 메탄올 등 액체 연료를 생성하는데 사용하는 멤브레인 19) 디스플레이 소자, 20) 약물 전달 소자 등에서 다양하게 응용된다.Techniques to arrange uniformly functional particles of various properties or shapes of several nanometers to several hundreds of micrometers in size in one, two, and three dimensions on a substrate include 1) memory elements, 2) linear and nonlinear optical elements, 3 A photoelectric device, a 1 to 3 dimensional photonic crystal, a mold substrate for forming a 3-dimensional photonic crystal, an optical waveguide, a grating, a photomask, and a deposition mask, Biochemical and medical molecules detection sensor, pH sensor, solvent detection sensor using antigen-antibody, DNA-DNA, protein-protein reaction), 10) lighting device using photoluminescence and electroluminescence, 11) dye- Cell, thin film solar cell, etc., 12) 1-dimensional, 2-dimensional and 3-dimensional photonic crystal lasers, 13) decorative and cosmetic color plates, 14) substrate for lap-on-a-chip, 15) Surface, 16) porous membrane, 17) mesoporous material mold, 18) Membrane 19) display devices using a liquid fuel such as methanol to produce the carbon dioxide and water, and 20) are a variety of applications, etc. drug delivery device.

이에 따라, 기능성 입자를 기재 상에 배열하는 방법에 대한 연구는 활발하게 진행되고 있으나, 공정 정밀도 제어 또는 높은 제조비용 등으로 인하여 양산에는 아직 많은 어려움이 존재하고 있다.Accordingly, studies on the method of arranging functional particles on a substrate have been actively carried out, but there are still many difficulties in mass production due to process precision control or high manufacturing cost.

기능성 입자를 배열하는 종래의 방법으로는 기능성 입자 용액에 기판을 투입한 후 끌어올려 기판의 표면에 기능성 입자를 흡착시켜 배열하는 랑뮈어-블라지 (Langmuir-Blodgett, "LB") 방법이 알려져 있다. 그러나, 이러한 방법은 기판 위에 기능성 입자를 단층으로 배열할 수는 있지만, 원하는 형상으로 자유로운 배열이 불가능하고 형성된 입자 배열 상에 결합 또는 보이드가 형성되기 쉬운 문제점이 있으며, 입자를 용액에 분산시켜 배열하는 습식 공정이기 때문에 추후 용매를 건조시켜야 하는 과정이 필수적으로 필요하여 배열 과정이 번거로운 문제점이 있다.A conventional method of arranging functional particles is known as a Langmuir-Blodgett ("LB") method in which a substrate is put into a functional particle solution and then pulled up to adsorb and align functional particles on the surface of the substrate . However, this method can arrange the functional particles in a single layer on the substrate, but it is impossible to arrange the particles in a desired shape freely and there is a problem that bonding or voids are formed on the formed particle array. Since it is a wet process, a process of drying the solvent inevitably becomes necessary, which results in a troublesome arrangement process.

또, 습식공정으로 기능성 입자를 배열할 경우 용매 상에 분산된 기능성 입자가 무작위적으로 운동하며, 용매 제거 시 주변 조건에 따라 다양한 기능성 입자 어셈블리(assembly)가 이루어져 기능성 입자를 원하는 위치 및 배향으로 그리고 원하는 패턴으로 기재 상에 배열하기 어려운 문제점도 있다. 또한, 한 종류의 기능성 입자 만을 배열할 수 있어 기판 상에 다양한 종류의 기능성 입자를 원하는 위치에 배열할 수 없는 문제점이 있다. In addition, when the functional particles are arranged by the wet process, the functional particles dispersed in the solvent randomly move, and various functional particle assemblies are formed according to the surrounding conditions at the time of removing the solvent, There is a problem that it is difficult to arrange on a substrate in a desired pattern. Also, since only one kind of functional particles can be arranged, various kinds of functional particles can not be arranged on a desired position on a substrate.

본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로 다양한 직경을 갖는 관통홀을 포함하는 탄성박막을 포함함으로써 여러 종류의 기능성 입자를 원하는 위치에 배열시킨 박막 복합체를 제공하는 데 있다. It is an object of the present invention to provide a thin film composite in which various kinds of functional particles are arranged at desired positions by including an elastic thin film including through holes having various diameters in order to solve the above problems.

또한, 포토마스크를 이용하여 다양한 직경을 갖는 관통홀을 원하는 위치에 형성하여 입자를 배열시킬 수 있는 박막 복합체의 제조방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a thin film composite capable of arranging through holes having desired diameters at desired positions using a photomask.

본 발명의 일 측면에 따르면, According to an aspect of the present invention,

같거나 또는 상이한 직경(D)을 갖는 1종 또는 2종 이상의 관통홀(through-hole, H)을 포함하는 탄성박막; 및 상기 관통홀(H)에 위치하고, 같거나 또는 상이한 직경(D')을 갖는 1종 또는 2종 이상의 입자(P);를 포함하는 박막 복합체가 제공된다.An elastic thin film including one or more through-holes (H) having the same or different diameters (D); And one or more particles (P) located in the through-holes (H) and having the same or different diameters (D ').

상기 관통홀(H) 중 소정의 관통홀(H1)에 위치한 상기 입자(P) 중 소정의 입자(P1)의 직경(D1')이 상기 소정의 관통홀(H1)의 직경(D1)의 80 내지 100%일 수 있다.The diameter D1 'of the predetermined particle P1 among the particles P located in the predetermined through hole H1 of the through hole H is equal to 80 of the diameter D1 of the predetermined through hole H1, To 100%.

상기 입자(P)의 직경(D')이 30 내지 100 ㎛일 수 있다. The diameter (D ') of the particles (P) may be 30 to 100 탆.

상이한 직경(D)을 갖는 상기 관통홀(H)의 종류의 개수(n)에 따라 상이한 직경(D')을 갖는 상기 입자(P)의 종류의 개수(n')가 결정될 수 있다. The number n 'of the types of the particles P having different diameters D' can be determined according to the number n of the types of the through holes H having different diameters D. [

상기 관통홀(H)의 종류의 개수(n)와 상기 입자(P)의 종류의 개수(n')가 동일할 수 있다. The number n of kinds of the through holes H and the number n 'of kinds of the particles P may be the same.

상기 탄성박막의 모듈러스가 0.5 내지 10 MPa일 수 있다. The elastic thin film may have a modulus of 0.5 to 10 MPa.

상기 탄성박막의 택 에너지(tack energy)가 3 내지 15 gf mm일 수 있다. The elastic thin film may have a tack energy of 3 to 15 gf mm.

상기 탄성박막이 PUA(polyurethane acrylate), PMMA(polymethyl methacrylate), PB(polybutadiene), PU(polyurethane), SBR(styrene-butadiene rubber), PVDF(polyvinylidene fluoride), PVDF-TrFE(poly(vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene)) 및 PEDGA(poly(ethylene glycol) diacrylate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The elastic thin film may be made of polyurethane acrylate (PUA), polymethyl methacrylate (PMMA), polybutadiene, polyurethane, styrene-butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidenefluoride- trifluoroethylene) and PEDGA (poly (ethylene glycol) diacrylate).

상기 관통홀(H)의 횡단면이 원, 타원 또는 다각형일 수 있다. The cross-section of the through-hole H may be a circle, an ellipse or a polygon.

상기 다각형은 m각형이고, m은 6 내지 20의 정수 중 어느 하나일 수 있다. The polygon may be an m-ary shape, and m may be an integer of 6 to 20.

본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면,According to another aspect of the present invention,

상기 박막 복합체을 포함하는 전자 소자가 제공된다.An electronic device comprising the thin film composite is provided.

상기 전자 소자가 센서, 디스플레이 소자, 약물 전달 소자 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The electronic device may include at least one selected from a sensor, a display device, and a drug delivery device.

본 발명의 다른 또 하나의 측면에 따르면,According to another aspect of the present invention,

(a) 같거나 또는 상이한 직경(D)을 갖는 1종 또는 2종 이상의 관통홀(through-hole, H)을 포함하는 탄성박막을 준비하는 단계; 및 (b) 상기 탄성박막의 관통홀(H)에 입자(P)를 도입하고, 상기 탄성박막의 표면에 잔류하는 입자(P)를 제거하는 단계;를 포함하는 박막 복합체의 제조방법이 제공된다.(a) preparing an elastic thin film including one or more through-holes (H) having the same or different diameters (D); And (b) introducing particles (P) into the through-holes (H) of the elastic thin film to remove particles (P) remaining on the surface of the elastic thin film .

상이한 직경(D)을 갖는 상기 관통홀(H)의 종류의 개수(n)에 따라 상이한 직경을 갖는 상기 입자(P)의 종류의 개수(n')가 결정될 수 있다. The number n 'of kinds of the particles P having different diameters can be determined according to the number n of kinds of the through holes H having different diameters D. [

상기 입자(P)의 종류의 개수(n')에 따라 단계 (b)를 n'번 반복할 수 있다. Step (b) may be repeated n 'times according to the number n' of the kinds of particles P.

단계 (b)가 상기 입자(P)의 종류 중 직경이 가장 큰 입자(P)부터 순서대로 반복될 수 있다. The step (b) may be repeated in order from the particle (P) having the largest diameter among the kinds of the particles (P).

상기 입자(P)를 상기 탄성박막 상에 위치시키고, 고무로 문질러 상기 입자(P)를 상기 관통홀(H)에 도입하고, 에어 건(air gun)으로 상기 탄성박막의 표면에 잔류하는 입자(P)를 제거하는 단계일 수 있다. The particle P is placed on the elastic thin film and the particles P are rubbed with rubber to introduce the particles P into the through hole H and the particles remaining on the surface of the elastic thin film with an air gun P).

상기 고무가 PUA(polyurethane acrylate), PMMA(polymethyl methacrylate), PB(polybutadiene), PU(polyurethane), SBR(styrene-butadiene rubber), PVDF(polyvinylidene fluoride), PVDF-TrFE(poly(vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene)) 및 PEDGA(poly(ethylene glycol) diacrylate) 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. Wherein the rubber is selected from the group consisting of polyurethane acrylate (PUA), polymethyl methacrylate (PMMA), polybutadiene, polyurethane, styrene-butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidenefluoride- ) And PEDGA (poly (ethylene glycol) diacrylate).

단계 (a)가 (a-1) 기판 상에 포토레지스트를 형성하는 단계; (a-2) 상기 관통홀(H)에 대응하는 패턴을 갖는 포토마스크를 상기 포토레지스트 상에 위치시키는 단계; (a-2) 상기 포토마스크 상에 자외선을 조사하여 상기 포토레지스트의 일부를 제거하는 단계; 및 (a-3) 상기 포토레지스트가 일부 제거된 기판 상에 광경화성 고분자를 도포하고, 자외선을 조사하여 탄성박막을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다. Wherein step (a) comprises: (a-1) forming a photoresist on the substrate; (a-2) positioning a photomask having a pattern corresponding to the through-hole H on the photoresist; (a-2) removing ultraviolet light on the photomask to remove a part of the photoresist; And (a-3) applying a photocurable polymer on a substrate from which the photoresist is partially removed, and irradiating ultraviolet rays to produce an elastic thin film.

본 발명의 다른 또 하나의 측면에 따르면,According to another aspect of the present invention,

상기 박막 복합체의 제조방법을 포함하는 전자 소자의 제조방법이 제공된다. A method of manufacturing an electronic device including the method of manufacturing the thin film composite is provided.

본 발명의 박막 복합체는 다양한 직경을 갖는 관통홀을 포함하는 탄성박막을 포함함으로써 여러 종류의 기능성 입자를 원하는 위치에 배열시킬 수 있다. The thin film composite of the present invention includes elastic thin films including through-holes having various diameters, so that various kinds of functional particles can be arranged at desired positions.

또한, 본 발명의 박막 복합체의 제조방법은 포토마스크를 이용하여 다양한 직경을 갖는 관통홀을 원하는 위치에 형성하여 입자를 배열시킬 수 있다.In addition, in the method of manufacturing a thin film composite of the present invention, through-holes having various diameters can be formed at desired positions using a photomask to arrange the particles.

도 1은 본 발명의 박막 복합체의 제조방법 중 단계 a를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 사용된 박막의 전자현미경 이미지 및 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 박막 복합체의 전자현미경 이미지이다.
도 4는 실시예 2에 따라 제조된 압력센서를 약 10kPa에서 전류변화 히스테리시스를 측정한 결과이다.
도 5는 실시예 2에 따라 제조된 압력센서의 민감도를 측정한 결과이다.
도 6은 실시예 2에 따라 제조된 압력센서의 응답속도를 측정한 결과이다.Fig. 1 schematically shows Step a of the method for producing a thin film composite of the present invention.
2 is an electron microscope image and a photograph of the thin film used in Example 1 of the present invention.
3 is an electron microscope image of the thin film composite prepared according to Example 1. Fig.
Fig. 4 shows the result of measurement of the current hysteresis at about 10 kPa of the pressure sensor manufactured according to Example 2. Fig.
5 shows the results of measuring the sensitivity of the pressure sensor manufactured according to the second embodiment.
FIG. 6 is a result of measuring the response speed of the pressure sensor manufactured according to the second embodiment.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, the following description does not limit the present invention to specific embodiments. In the following description of the present invention, detailed description of related arts will be omitted if it is determined that the gist of the present invention may be blurred .

본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises ", or" having ", and the like, specify that the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, or combinations thereof.

이하, 본 발명의 박막 복합체에 대해 상세히 설명하도록 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, the thin film composite of the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

본 발명의 박막 복합체는 같거나 또는 상이한 직경(D)을 갖는 1종 또는 2종 이상의 관통홀(through-hole, H)을 포함하는 탄성박막; 및 상기 관통홀(H)에 위치하고, 같거나 또는 상이한 직경(D')을 갖는 1종 또는 2종 이상의 입자(P);를 포함할 수 있다. The thin film composite of the present invention comprises an elastic thin film including one or more through-holes (H) having the same or different diameters (D); And one or more particles (P) located in the through holes (H) and having the same or different diameters (D ').

상기 관통홀(H)은 상기 상이한 직경(D)의 개수(n)에 따라 n종(H1 내지 Hn)일 수 있으며, 이에 따라 상기 입자(P) 또한 n종(P1 내지 Pn)일 수 있다. 이하, 소정의 관통홀(H1)의 직경은 D1으로 표시하고, 소정의 입자(P1)의 직경은 D1'으로 표시하도록 한다. 여기서, 상기 소정의 입자(P1)의 직경은 편의상 D1'으로 표시하나, 이는 소정의 입자(P1)의 직경을 하나로 특정하는 것이 아니며, 입자의 특성상 입자의 직경은 분포를 가지기 때문에 D1'은 소정의 입자(P1)의 다양한 직경을 모두 포함한다. The through holes H may be n types H1 to Hn depending on the number n of the different diameters D so that the particles P may also be n types P1 to Pn. Hereinafter, the diameter of the predetermined through hole H1 is represented by D1, and the diameter of the predetermined particle P1 is represented by D1 '. Here, the diameter of the predetermined particle (P1) is represented by D1 'for the sake of convenience. However, since the diameter of the predetermined particle (P1) is not specified as one, Of the particles P1.

상기 관통홀(H) 중 소정의 관통홀(H1)에 위치한 상기 입자(P) 중 소정의 입자(P1)의 직경(D1')이 상기 소정의 관통홀(H1)의 직경(D1)의 80 내지 100%일 수 있고, 바람직하게는 85 내지 100%, 더욱 바람직하게는 87 내지 100%일 수 있다.The diameter D1 'of the predetermined particle P1 among the particles P located in the predetermined through hole H1 of the through hole H is equal to 80 of the diameter D1 of the predetermined through hole H1, To 100%, preferably from 85 to 100%, more preferably from 87 to 100%.

상기 입자(P)의 직경(D')은 30 내지 100 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 50 내지 100 ㎛ 일 수 있다.The diameter (D ') of the particles (P) may be from 30 to 100 mu m, and preferably from 50 to 100 mu m.

상기 입자(P)의 직경(D')은 편차가 있을 수 있으며, 상기 편차는 10% 이내인 것이 바람직하고, 작을수록 바람직하다. The diameter (D ') of the particles (P) may be varied, and the deviation is preferably within 10%, more preferably smaller.

상기 관통홀의 상이한 직경의 개수(n)에 따라 상기 입자의 종류의 개수(n')가 결정될 수 있다. The number n 'of the types of particles can be determined according to the number n of different diameters of the through-holes.

상기 관통홀(H)의 종류의 개수(n)와 상기 입자(P)의 종류의 개수(n')가 동일할 수 있다.The number n of kinds of the through holes H and the number n 'of kinds of the particles P may be the same.

상기 탄성박막의 모듈러스는 0.5 내지 10 MPa일 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 8 MPa일 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5 MPa일 수 있다The modulus of the elastic thin film may be 0.5 to 10 MPa, preferably 0.5 to 8 MPa, and more preferably 0.5 to 5 MPa

상기 탄성박막의 택 에너지(tack energy)는 3 내지 15 gf mm일 수 있고, 바람직하게는 5 내지 15 gf mm일 수 있고, 더욱 바람직하게는 7 내지 13 gf mm일 수 있다.The tack energy of the elastic thin film may be 3 to 15 gf mm, preferably 5 to 15 gf mm, and more preferably 7 to 13 gf mm.

상기 택 에너지는 상기 탄성박막의 접착력을 나타내는 물리적 값으로 높을수록 상기 입자가 상기 탄성박막의 관통홀에서 쉽게 박리되지 않아 바람직할 수 있다.The higher the tack energy is, the higher the physical value indicating the adhesive force of the elastic thin film, the more preferable the particle is not easily peeled off from the through hole of the elastic thin film.

상기 탄성박막은 PUA(polyurethane acrylate), PMMA(polymethyl methacrylate), PB(polybutadiene), PU(polyurethane), SBR(styrene-butadiene rubber), PVDF(polyvinylidene fluoride), PVDF-TrFE(poly(vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene)), PEDGA(poly(ethylene glycol) diacrylate) 등이 가능하고, 바람직하게는 PUA일 수 있다. The elastic thin film may be formed of at least one selected from the group consisting of polyurethane acrylate (PUA), polymethyl methacrylate (PMMA), polybutadiene, polyurethane, styrene-butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidenefluoride- trifluoroethylene), PEDGA (poly (ethylene glycol) diacrylate), and the like, preferably PUA.

상기 관통홀의 횡단면은 원, 타원 또는 다각형일 수 있고, 상기 다각형은 m각형이고, m은 6 내지 20의 정수 중 어느 하나일 수 있으나, 가장 바람직하게는 원일 수 있다. The cross-section of the through-hole may be a circle, an ellipse, or a polygon, and the polygon may be an m-ary shape, and m may be an integer of 6 to 20, but most preferably a circle.

또한, 본 발명은 상기 박막 복합체를 포함하는 전자 소자를 제공할 수 있다. Further, the present invention can provide an electronic device including the thin film composite.

상기 전자 소자는 센서, 디스플레이 소자, 약물 전달 소자 등이 가능하다. The electronic device may be a sensor, a display device, a drug delivery device, or the like.

본 발명의 박막 복합체는 하나의 박막에 다양한 종류의 기능성 입자를 포함할 수 있어 이를 포함하는 전자 소자의 기능을 향상시킬 수 있다.The thin film composite of the present invention can contain various kinds of functional particles in one thin film, thereby improving the function of the electronic device including the same.

이하, 본 발명의 박막 복합체의 제조방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of producing the thin film composite of the present invention will be described.

먼저, 같거나 또는 상이한 First, the same or different 직경(D)을The diameter (D) 갖는 1종 또는 2종 이상의  One or more 관통홀(through-hole, H)을Through-hole (H) 포함하는  Included 탄성박막을The elastic thin film 준비한다(단계 a). (Step a).

도 1은 본 발명의 박막 복합체의 제조방법 중 단계 a를 개략적으로 나타낸 것이다.Fig. 1 schematically shows Step a of the method for producing a thin film composite of the present invention.

도 1을 참조하여 단계 (a)를 좀 더 상세히 설명하면, 먼저 기판 상에 포토레지스트를 형성한다(단계 a-1).Referring to FIG. 1, step (a) will be described in more detail. First, a photoresist is formed on the substrate (step a-1).

다음으로, 상기 관통홀에 대응하는 패턴을 갖는 포토마스크를 상기 포토레지스트 상에 위치시킨다(단계 a-2).Next, a photomask having a pattern corresponding to the through-hole is placed on the photoresist (step a-2).

상기 패턴을 조절하여 상기 관통홀의 직경, 상이한 직경의 개수(n) 등을 조절할 수 있다. The diameter of the through hole, the number of different diameters (n), and the like can be adjusted by adjusting the pattern.

상기 포토마스크는 원하는 기능성 입자의 개수에 따라 다양한 패턴을 가질 수 있으며, 또한 포토마스크를 여러개 사용함으로써 다양한 크기의 직경을 갖는 다양한 종류의 관통홀을 형성할 수 있다. The photomask can have various patterns depending on the number of desired functional particles, and various types of through holes having diameters of various sizes can be formed by using a plurality of photomasks.

다음으로, 상기 포토마스크 상에 자외선을 조사하여 상기 포토레지스트의 일부를 제거한다(단계 a-3).Next, ultraviolet rays are irradiated on the photomask to remove a part of the photoresist (step a-3).

마지막으로, 상기 포토레지스트가 일부 제거된 기판 상에 광경화성 고분자를 도포하고, 자외선을 조사하여 탄성박막을 제조한다(단계 a-4).Finally, a photocurable polymer is applied on the substrate from which the photoresist is partially removed, and ultraviolet rays are irradiated to produce an elastic thin film (step a-4).

다음으로, 상기 Next, 탄성박막의Elastic thin film 관통홀(H)에In the through hole (H) 입자(P)를 도입하고, 상기  Introducing the particles (P) 탄성박막의Elastic thin film 표면에 잔류하는 입자(P)를 제거한다(단계 b).  The particles P remaining on the surface are removed (step b).

좀 더 상세히 설명하면, 상기 입자를 상기 탄성박막 상에 위치시키고, 고무로 문질러 상기 입자를 상기 관통홀에 도입하고, 에어 건(air gun)으로 상기 탄성박막의 표면에 잔류하는 입자를 제거한다. 이때, 상기 탄성박막은 신축성이 있기 때문에 상기 입자의 직경이 상기 관통홀의 직경보다 커도 도입될 수 있다. 상기 관통홀(H) 중 소정의 관통홀(H1)에 도입된 상기 입자(P) 중 소정의 입자(P1)의 직경(D1')은 상기 소정의 관통홀(H1)의 직경(D1)의 80 내지 110%일 수 있고, 바람직하게는 85 내지 105%, 더욱 바람직하게는 87 내지 103%일 수 있다.More specifically, the particles are placed on the elastic thin film, rubbed with rubber to introduce the particles into the through-holes, and particles remaining on the surface of the elastic thin film are removed with an air gun. At this time, since the elastic thin film has elasticity, it can be introduced even if the diameter of the particles is larger than the diameter of the through hole. The diameter D1 'of the predetermined particle P1 among the particles P introduced into the predetermined through hole H1 of the through hole H is smaller than the diameter D1 of the predetermined through hole H1 May be 80 to 110%, preferably 85 to 105%, and more preferably 87 to 103%.

상기 고무는 PUA(polyurethane acrylate), PUA(polyurethane acrylate), PMMA(polymethyl methacrylate), PDMS(polydimethylsiloxane), PB(polybutadiene), PU(polyurethane), SBR(styrene-butadiene rubber), PVDF(polyvinylidene fluoride), PVDF-TrFE(poly(vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene)) 등이 가능하고, 바람직하게는 PDMS일 수 있다. The rubber may be selected from the group consisting of polyurethane acrylate (PUA), polyurethane acrylate (PUA), polymethyl methacrylate (PMMA), polydimethylsiloxane (PDMS), polybutadiene, polyurethane, styrene-butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride Poly (vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene) (PVDF-TrFE), and the like, preferably PDMS.

상이한 직경(D)을 갖는 상기 관통홀(H)의 종류의 개수(n)에 따라 상이한 직경을 갖는 상기 입자(P)의 종류의 개수(n')가 결정될 수 있다. The number n 'of kinds of the particles P having different diameters can be determined according to the number n of kinds of the through holes H having different diameters D. [

상기 입자의 종류의 개수(n')에 따라 단계 (b)를 n'번 반복할 수 있다. 이때, 단계 (b)가 상기 입자의 종류 중 직경이 가장 큰 입자부터 순서대로 반복되며, 가장 큰 직경을 갖는 입자가 먼저 가장 큰 직경을 갖는 관통홀에 도입되고, 그 다음부터 큰 순서대로 입자의 직경과 비슷한 직경을 갖는 관통홀에 도입된다. 이에 따라 본 발명의 박막 복합체의 제조방법은 상이한 직경을 갖는 여러 종류의 입자를 하나의 박막의 원하는 위치에 배열할 수 있다. Step (b) may be repeated n 'times according to the number n' of the types of particles. At this time, the step (b) is repeated in order from the particle having the largest diameter among the kinds of particles, and the particles having the largest diameter are first introduced into the through-holes having the largest diameter, Is introduced into the through-hole having a diameter similar to the diameter. Accordingly, the method of manufacturing a thin film composite of the present invention can arrange various kinds of particles having different diameters at desired positions of one thin film.

또한, 본 발명은 상기 박막 복합체의 제조방법을 포함하는 전자 소자의 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method of manufacturing an electronic device including the method of manufacturing the thin film composite.

[실시예][Example]

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, this is for illustrative purposes only, and thus the scope of the present invention is not limited thereto.

제조예 1: 직경이 더 큰 기능성 입자Production Example 1: Functional particles having a larger diameter

미세유체 장치(microfluidic device)를 이용하여 우레탄 전구체(20vol%, 시그마 알드리치), 톨루엔(51vol%), 클로로포름(29vol%)를 포함하는 분산 유체(dispersion fluid)에 10wt%의 PVA(폴리비닐 알코올)와 2wt%의 음전하 PU(폴리우레탄, 시그마 알드리치) 아이오노머 전구체를 포함하는 수성 유체(aqueous fluid)를 흘려주어 입자를 제조하였다. 상기 분산 유체와 수성 유체의 유량을 조절하여 상기 입자의 직경을 조절하였으며, 상기 입자의 직경은 85㎛로, 편차는 10% 이내였다. 10 wt% of PVA (polyvinyl alcohol) was added to a dispersion fluid containing a urethane precursor (20 vol%, Sigma Aldrich), toluene (51 vol%) and chloroform (29 vol%) using a microfluidic device. And 2 wt% negatively charged PU (polyurethane, Sigma Aldrich) ionomer precursor. The diameter of the particles was adjusted by controlling the flow rate of the dispersion fluid and the aqueous fluid. The diameter of the particles was 85 탆, and the deviation was within 10%.

다음으로, 상기 입자의 표면에 탄소나노튜브를 코팅하여 직경이 더 큰 기능성 입자를 제조하였다. Next, carbon nanotubes were coated on the surfaces of the particles to prepare functional particles having a larger diameter.

제조예 2: 직경이 더 작은 기능성 입자Production Example 2: Functional particles smaller in diameter

상기 분산 유체와 수성 유체의 유량을 조절하여 상기 입자의 직경을 60㎛로 조절한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 입자를 제조하였다. 상기 입자의 편차는 10% 이내였다.The particles were prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the diameter of the particles was adjusted to 60 μm by controlling the flow rate of the dispersion fluid and the aqueous fluid. The deviation of the particle was within 10%.

실시예 1: 박막 복합체의 제조Example 1: Preparation of thin film composite

기판(실리콘 웨이퍼) 상에 네거티브형 포토레지스트(SU-8 50, microchem)를 코팅하고, 경화하였다. 상기 네거티브형 포토레지스트 상에 2개의 상이한 직경을 갖는 원을 포함하는 패턴의 포토마스크(필름 마스크, 네프코)를 위치시킨다. 상기 포토마스크 상에 자외선을 조사하여 상기 네거티브형 포토레지스트의 일부를 제거하여 2개의 상이한 직경을 갖는 원기둥 형태의 돌기부를 형성한다. 상기 네거티브형 포토레지스트가 일부 제거된 기판 상에 광경화성 고분자(PUA, 시그마 알드리치)를 도포하고, 그 위에 평평한 고무(PDMS, 시그마 알드리치)를 덮고, 자외선을 조사하여 박막을 제조한다. 이에 따라 제조된 박막을 도 2에 나타내었다. Negative-type photoresist (SU-850, microchem) was coated on the substrate (silicon wafer) and cured. A photomask (film mask, Nekkko) having a pattern including a circle having two different diameters is placed on the negative type photoresist. A part of the negative type photoresist is removed by irradiating the photomask with ultraviolet rays to form a cylindrical protrusion having two different diameters. A photocurable polymer (PUA, Sigma Aldrich) is coated on a substrate from which the negative photoresist is partially removed, a flat rubber (PDMS, Sigma Aldrich) is coated on the photocurable polymer, and ultraviolet light is irradiated to produce a thin film. The thin film thus produced is shown in Fig.

다음으로 제조예 1에 따라 제조된 직경이 더 큰 기능성 입자를 골고루 뿌리고, 상기 박막의 표면에 잔류하는 입자를 에어 건을 이용하여 제거한다. 다음으로, 제조예 2에 따라 제조된 직경이 더 작은 기능성 입자를 골고루 뿌리고, 상기 박막의 표면에 잔류하는 입자를 에어건을 이용하여 제거함으로써 두 가지 종류의 기능성 입자를 박막의 원하는 위치에 배열한다. Next, functional particles larger in diameter produced according to Production Example 1 are evenly sprinkled, and the particles remaining on the surface of the thin film are removed using an air gun. Next, functional particles smaller in diameter prepared according to Production Example 2 are evenly sprinkled, and the particles remaining on the surface of the thin film are removed using an air gun to arrange the two kinds of functional particles at desired positions of the thin film.

실시예 2: 압력센서의 제조Example 2: Manufacture of pressure sensor

ITO 기판(아사히글라스) 상에 PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) 폴리스티렌설포네이트(polystyrene sulfonate, Heraeus)를 500rpm으로 30초 동안 스핀코팅하여 하부 전극을 제조하였다. 상기 하부 전극 상에 실시예 1에 따라 제조된 박막 복합체를 올리고, 상기 박막 복합체 상에 ITO 기판을 올려 압력센서를 제조하였다. PEDOT: PSS (poly (3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (Heraeus) was spin coated on the ITO substrate (Asahi Glass) at 500 rpm for 30 seconds to prepare a lower electrode. A pressure sensor was prepared by raising a thin film composite prepared in accordance with Example 1 and placing an ITO substrate on the thin film composite.

[시험예][Test Example]

시험예 1: 입자 배열 확인Test Example 1: Confirmation of particle arrangement

도 3은 실시예 1에 따라 제조된 박막 복합체의 전자현미경 이미지이다.3 is an electron microscope image of the thin film composite prepared according to Example 1. Fig.

도 3을 참조하면, 2개의 상이한 직경을 갖는 기능성 입자가 박막의 원하는 위치에 배열된 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 3, it was confirmed that the functional particles having two different diameters were arranged at desired positions of the thin film.

시험예 2: 압력센서의 전류변화 히스테리시스 측정Test Example 2: Current hysteresis measurement of pressure sensor

도 4는 실시예 2에 따라 제조된 압력센서를 약 10kPa에서 전류변화 히스테리시스를 측정한 결과이다. Fig. 4 shows the result of measurement of the current hysteresis at about 10 kPa of the pressure sensor manufactured according to Example 2. Fig.

도 4를 참조하면, 압력이 증가할 때(검은색)와 감소할 때(붉은색)의 전류변화 차이가 거의 없어, 히스테리시스가 거의 없는 것으로 나타났다. 이는 압력 증감에 따른 센싱 차이가 매우 적은 것을 의미할 수 있다. Referring to FIG. 4, there is almost no hysteresis since there is almost no difference in the current change when the pressure increases (black) and when it decreases (red). This means that the sensing difference due to the pressure increase or decrease is very small.

따라서, 실시예 2에 따라 제조된 압력센서가 압력의 증감 구분 없이 항상 일정값으로 압력에 따라 전류값이 변화하는 것을 알 수 있었다. Therefore, it was found that the pressure value of the pressure sensor manufactured according to the second embodiment always changes at a constant value according to the pressure without changing the pressure.

시험예 3: 압력센서의 민감도 측정Test Example 3: Sensitivity Measurement of Pressure Sensor

도 5는 실시예 2에 따라 제조된 압력센서의 민감도를 측정한 결과이다. 5 shows the results of measuring the sensitivity of the pressure sensor manufactured according to the second embodiment.

도 5를 참조하면, 실시예 2에 따라 제조된 압력센서는 낮은 압력에서는 민감도가 우수하고, 압력이 높아질수록 점점 떨어지는 것으로 나타났다. Referring to FIG. 5, the pressure sensor manufactured according to Example 2 has excellent sensitivity at low pressure and decreases gradually as pressure is increased.

시험예 4: 압력센서의 응답속도 측정Test Example 4: Measurement of the response speed of the pressure sensor

도 6은 실시예 2에 따라 제조된 압력센서의 응답속도를 측정한 결과이다. FIG. 6 is a result of measuring the response speed of the pressure sensor manufactured according to the second embodiment.

도 6을 참조하면, 실시예 2에 따라 제조된 압력센서는 응답속도가 0.002초 이내로 나타났다. Referring to FIG. 6, the response speed of the pressure sensor manufactured according to the second embodiment is 0.002 seconds or less.

따라서, 실시예 2에 따라 제조된 압력센서의 응답속도가 매우 빠른 것을 알 수 있었다. Accordingly, it was found that the response speed of the pressure sensor manufactured according to Example 2 was very fast.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

Claims (20)

(a) 같거나 또는 상이한 직경(D)을 갖는 1종 또는 2종 이상의 관통홀(through-hole, H)을 포함하는 탄성박막을 준비하는 단계; 및
(b) 상기 탄성박막의 관통홀(H)에 입자(P)를 도입하고, 상기 탄성박막의 표면에 잔류하는 입자(P)를 제거하는 단계;를 포함하고,
단계 (b)가
상기 입자(P)를 상기 탄성박막 상에 위치시키고, 고무로 문질러 상기 입자(P)를 상기 관통홀(H)에 도입하고, 에어 건(air gun)으로 상기 탄성박막의 표면에 잔류하는 입자(P)를 제거하는 단계인 것인 박막 복합체의 제조방법.(a) preparing an elastic thin film including one or more through-holes (H) having the same or different diameters (D); And
(b) introducing particles (P) into the through holes (H) of the elastic thin film and removing particles (P) remaining on the surface of the elastic thin film,
If step (b)
The particle P is placed on the elastic thin film and the particles P are rubbed with rubber to introduce the particles P into the through hole H and the particles remaining on the surface of the elastic thin film with an air gun P). ≪ / RTI > 제1항에 있어서,
상기 관통홀(H) 중 소정의 관통홀(H1)에 위치한 상기 입자(P) 중 소정의 입자(P1)의 직경(D1')이 상기 소정의 관통홀(H1)의 직경(D1)의 80 내지 100%인 것을 특징으로 하는 박막 복합체의 제조방법.The method according to claim 1,
The diameter D1 'of the predetermined particle P1 among the particles P located in the predetermined through hole H1 of the through hole H is equal to 80 of the diameter D1 of the predetermined through hole H1, To 100%. ≪ / RTI > 제2항에 있어서,
상기 입자(P)의 직경(D')이 30 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 박막 복합체의 제조방법.3. The method of claim 2,
Wherein the diameter (D ') of the particles (P) is 30 to 100 mu m. 제1항에 있어서,
상이한 직경(D)을 갖는 상기 관통홀(H)의 종류의 개수(n)에 따라 상이한 직경(D')을 갖는 상기 입자(P)의 종류의 개수(n')가 결정되는 것을 특징으로 하는 박막 복합체의 제조방법.The method according to claim 1,
Characterized in that the number n 'of kinds of the particles P having different diameters D' is determined according to the number n of kinds of the through holes H having different diameters D Lt; / RTI > 제4항에 있어서,
상기 관통홀(H)의 종류의 개수(n)와 상기 입자(P)의 종류의 개수(n')가 동일한 것을 특징으로 하는 박막 복합체의 제조방법.5. The method of claim 4,
Wherein the number n of the kinds of the through holes H and the number n 'of the kinds of the particles P are the same. 제1항에 있어서,
상기 탄성박막의 모듈러스가 0.5 내지 10 MPa인 것을 특징으로 하는 박막 복합체의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the elastic thin film has a modulus of 0.5 to 10 MPa. 제6항에 있어서,
상기 탄성박막의 택 에너지(tack energy)가 3 내지 15 gf mm인 것을 특징으로 하는 박막 복합체의 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the elastic thin film has a tack energy of 3 to 15 gf mm. 제7항에 있어서,
상기 탄성박막이 PUA(polyurethane acrylate), PMMA(polymethyl methacrylate), PB(polybutadiene), PU(polyurethane), SBR(styrene-butadiene rubber), PVDF(polyvinylidene fluoride), PVDF-TrFE(poly(vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene)) 및 PEDGA(poly(ethylene glycol) diacrylate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 복합체의 제조방법.8. The method of claim 7,
The elastic thin film may be made of polyurethane acrylate (PUA), polymethyl methacrylate (PMMA), polybutadiene, polyurethane, styrene-butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidenefluoride- trifluoroethylene) and PEDGA (poly (ethylene glycol) diacrylate). 제1항에 있어서,
상기 관통홀(H)의 횡단면이 원, 타원 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 박막 복합체의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the cross-section of the through-hole (H) is circular, elliptical or polygonal. 제9항에 있어서,
상기 다각형은 m각형이고, m은 6 내지 20의 정수 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막 복합체의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the polygon is an m-angular shape and m is an integer of 6 to 20. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 박막복합체가
상이한 직경(D)을 갖는 2종 이상의 관통홀(through-hole, H)을 포함하는 탄성박막; 및
상기 관통홀(H)에 위치하고, 상이한 직경(D')을 갖는 2종 이상의 입자(P);를
포함하는 것을 특징으로 하는 박막 복합체의 제조방법.The method of claim 1,
An elastic thin film including at least two through-holes (H) having different diameters (D); And
Two or more kinds of particles P located in the through holes H and having different diameters D '
≪ / RTI > 삭제delete 제4항에 있어서,
상기 입자(P)의 종류의 개수(n')에 따라 단계 (b)를 n'번 반복하는 것을 특징으로 하는 박막 복합체의 제조방법.5. The method of claim 4,
Wherein step (b) is repeated n 'times according to the number (n') of kinds of the particles (P). 제15항에 있어서,
단계 (b)가 상기 입자(P)의 종류 중 직경이 가장 큰 입자(P)부터 순서대로 반복되는 것을 특징으로 하는 박막 복합체의 제조방법.16. The method of claim 15,
Wherein the step (b) is repeated in order from the particles (P) having the largest diameter among the kinds of the particles (P). 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 고무가 PUA(polyurethane acrylate), PMMA(polymethyl methacrylate), PB(polybutadiene), PU(polyurethane), SBR(styrene-butadiene rubber), PVDF(polyvinylidene fluoride), PVDF-TrFE(poly(vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene)) 및 PEDGA(poly(ethylene glycol) diacrylate) 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 박막 복합체의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the rubber is selected from the group consisting of polyurethane acrylate (PUA), polymethyl methacrylate (PMMA), polybutadiene, polyurethane, styrene-butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidenefluoride- ) And PEDGA (poly (ethylene glycol) diacrylate). 제1항에 있어서, 단계 (a)가
(a-1) 기판 상에 포토레지스트를 형성하는 단계;
(a-2) 상기 관통홀(H)에 대응하는 패턴을 갖는 포토마스크를 상기 포토레지스트 상에 위치시키는 단계;
(a-2) 상기 포토마스크 상에 자외선을 조사하여 상기 포토레지스트의 일부를 제거하는 단계; 및
(a-3) 상기 포토레지스트가 일부 제거된 기판 상에 광경화성 고분자를 도포하고, 자외선을 조사하여 탄성박막을 제조하는 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 박막 복합체의 제조방법.The method of claim 1, wherein step (a)
(a-1) forming a photoresist on a substrate;
(a-2) positioning a photomask having a pattern corresponding to the through-hole H on the photoresist;
(a-2) removing ultraviolet light on the photomask to remove a part of the photoresist; And
(a-3) applying a photocurable polymer on a substrate from which the photoresist is partially removed, and irradiating ultraviolet rays to produce an elastic thin film;
≪ / RTI > 제1항의 박막 복합체의 제조방법을 포함하는 전자 소자의 제조방법.A method of manufacturing an electronic device comprising the method of manufacturing the thin film composite of claim 1.
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