KR20120055997A - 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법, 플렉서블 전자소자 및 플렉서블 기판 - Google Patents

레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법, 플렉서블 전자소자 및 플렉서블 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기존의 플렉서블 기판의 낮은 공정 가능 온도, 높은 표면 거칠기, 높은 열팽창 계수, 나쁜 핸들링 특성의 문제에 따른 플렉서블 전자소자의 성능 및 수율 저하의 문제점을 해결하기 위한 것이다.
레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법은 (a) 모기판 상에 플렉서블 기판을 형성하는 단계, (b) 상기 플렉서블 기판을 상기 모기판으로부터 분리하는 단계, (c) 상기 모기판과 접촉되지 않았던 상기 플렉서블 기판의 일면에 레이저 박리층이 형성된 캐리어 기판을 접착층을 이용하여 접착하는 단계, (d) 상기 모기판과 접촉되어 있던 상기 플렉서블 기판의 분리면 상에 전자소자를 형성하는 단계 및 (e) 상기 캐리어 기판을 통하여 상기 레이저 박리층에 레이저를 조사하여 상기 레이저 박리층을 제거하여 상기 플렉서블 기판을 상기 캐리어 기판으로부터 분리하는 단계를 포함하여 구성된다.

Description

레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법, 플렉서블 전자소자 및 플렉서블 기판{METHOD OF MANUFACTURING FLEXIBLE ELECTRONIC DEVICE, FLEXIBLE ELECTRONIC DEVICE AND FLEXIBLE SUBSTRATE USING A LASER BEAM}
본 발명은 플렉서블 전자소자(Flexible electronic device)의 제조방법과 이 방법에 의해 제조된 플렉서블 전자소자 및 플렉서블 전자소자에 사용되는 플렉서블 기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유리 기판 수준의 높은 공정 온도가 가능하고, 낮은 표면 거칠기, 낮은 열팽창 계수 및 우수한 핸들링 특성을 갖는 새로운 구조의 플렉서블 기판을 포함하는 플렉서블 전자소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 멀티미디어의 발달과 함께 플렉서블(flexible) 전자소자의 중요성이 증대되고 있다. 이에 따라, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode: OLED), 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 전기영동장치(Electrophoretic display: EPD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma display panel: PDP), 박막 트랜지스터(thin-film transistor: TFT), 마이크로프로세서(microprocessor), 램(Random access memory: RAM), 태양전지 (Solar cell) 등을 가요성이 있는 기판상에 만드는 것이 요구되고 있다.
이 중에서도, 플렉서블 디스플레이 구현 가능성이 가장 높고 특성 또한 가장 좋은 액티브 매트릭스 유기 발광 다이오드(Active matrix OLED: AMOLED)를 기존에 개발된 폴리실리콘 TFT 공정을 그대로 사용하면서 높은 수율로 만들 수 있는 기술의 개발이 중요하게 대두되고 있다.
한편, 플렉서블 기판을 이용한 전자소자 제조방법과 관련하여서는 크게 플라스틱 기판상에 직접 제조하는 방안, 트랜스퍼 공정을 이용한 방안 및 금속 기판상에 직접 제조하는 방안의 크게 3가지 상이한 방안이 제안되고 있다.
먼저, 플라스틱 기판상에 전자소자를 직접 제조하는 방안과 관련하여, 대한민국 공개특허공보 제2009-0114195호에는 유리 기판상에 고분자 물질로 이루어진 가요성 기판을 접착한 후 전자 소자를 만든 후에 유리 기판으로부터 분리하는 방법이 개시되어 있고, 대한민국 공개특허공보 제2006-0134934호에는 유리 기판 상에 스핀 온 방법으로 플라스틱을 코팅한 후 전자 소자를 만든 후에 유리 기판으로부터 분리하여 플렉서블 전자소자 제작하는 방법이 개시되어 있다.
그런데 상기 공개특허들에 개시된 기술은 기판이 플라스틱으로 이루어져 있기 때문에 공정 가능 온도가 100 ~ 350℃인데, 상기한 AMOLED, RAM, 마이크로프로세서 등의 제작에 있어서는 실리콘의 결정화 온도인 450℃ 이상에서 열처리하는 공정이 필수적이므로 플라스틱 기판으로는 상기 소자를 제작할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 제조과정에 있어서 Si이나 SiO2, SiN와 같은 무기물 반도체 및 절연체와 기판인 플라스틱과의 열팽창 계수의 차이로 인하여 균열, 박리 등의 결함이 발생하여 수율이 저하되는 문제점도 있다. 수분에 취약한 유기물 반도체용 기판으로 사용하는 경우에는 별도의 수분침투 방지층을 형성해야 한다. 또한, 대면적 조명용 유기발광소자용 기판으로 사용시 조명 전체에서 나오는 열을 발산하지 못해 유기전자소자의 수명이 저하되므로 별도의 방열층을 사용해야한다.
또한, 트랜스퍼 공정을 이용하는 방법과 관련하여, 대한민국 공개특허공보 제2004-0097228호에는 유리 기판상에 분리층, 박막 디바이스, 접착층, 임시 기판을 순서대로 형성한 후 분리층에 레이저와 같은 광을 조사하여 유리 기판과 피전사층을 분리하는 방법이 개시되어 있다.
그런데 트랜스퍼 공정의 경우 박막 디바이스 두께가 얇아서 상부에 임시 기판을 붙여 소자를 만들고 나중에 임시 기판을 다시 제거하는 더블 트랜스퍼 공정이 필수적이다. 이 방법은 박막 디바이스 위에 임시 기판을 붙였다 제거하므로 계면 결합력이 약하고 수분이나 솔벤트에 취약한 OLED와 같은 유기 전자 소자에는 적용이 불가능한 단점이 있다. 또한 유리 기판 및 임시 기판의 접착 및 제거 과정에서 얇은 두께의 박막 디바이스의 균열, 이물질 혼입 등의 결함이 나타나 수율이 낮아지는 문제점도 있다.
또한, 금속기판을 사용하는 공정과 관련하여, 대한민국 공개특허공보 제2008-0024037호에는, 금속 기판상에 유리 성분을 포함하는 버퍼막을 통해 표면거칠기를 낮추어 생산수율이 높은 플렉서블 전자 소자를 제공하는 방법이 개시되어 있고, 대한민국 공개특허공보 제2009-0123164호에는 금속 기판상의 양각형 패턴을 연마를 통해 제거하여 수율을 향상시키는 방법이 개시되어 있으며, 대한민국 공개 특허공보 제2008-0065210호에는 유리 기판상에 박리층 및 금속막을 형성하는 방법이 개시되어 있다.
그런데, 플렉서블 전자소자에 사용되는 15 ~ 150㎛ 두께의 후막 금속기판은 그 제조 방법상 수백nm 이상의 표면거칠기를 갖게 된다. 예를 들어, 압연을 통해 제작된 금속 후막의 경우 압연흔이 존재하며, 유리 기판상에 증착을 통해 형성된 금속 후막의 경우 두께가 두꺼워짐에 따라 표면거칠기가 비례하여 증가하기 때문에, 증착방법 및 조건에 따라 변하므로 낮은 표면거칠기를 갖도록 플렉서블 금속 기판을 제작하는데 문제점이 있다. 이에 따라, 종래 금속 기판을 사용할 때는 금속 기판상의 표면거칠기를 낮추기 위해 고분자 계열을 평탄화 층을 금속 기판상에 도포하거나 연마 공정을 행하는 것이 필수적이었다. 그런데 고분자계열을 사용하여 표면거칠기를 낮추는 경우는 상기 플라스틱기판 공정과 동일하게 고온 공정을 사용할 수 없는 문제점이 발생하게 되고, 연마 공정의 경우 단결정 Si기판을 사용하는 고가의 마이크로프로세서나 RAM을 제작하는 경우에는 적합하나, 상대적으로 저가, 대면적이 요구되는 플렉서블 전자소자에 적용함에 있어서는 경제성이 크게 떨어지는 문제가 있다.
한편, 상기 플렉서블 전자소자를 만드는 기술 모두 플렉서블한 기판을 바로 생산 공정에 사용하면 기판이 쉽게 휘어지기 때문에 기판의 이송, 정렬, 물질의 증착, 패터닝 등의 여러 공정에서 핸들링하기 위하여 유리나 후막 금속기판과 같은 캐리어 기판을 사용한다.
구체적으로 대한민국 공개특허공보 제2009-0114195호, 대한민국 공개특허공보 제2006-0134934호, 대한민국 공개특허공보 제2006-0059605호, 대한민국 공개특허공보 제2005-0052830호, 대한민국 공개특허공보 제2006-0134934호에는 캐리어 기판에 플렉서블 기판을 접착하거나 스핀 코팅을 하여 플렉서블 기판을 형성하여 핸들링을 용이하게 한 후 전자소자를 형성하는 방법을 개시하고 있으며, 대한민국 공개특허공보 제2004-0097228호에는 유리기판상에 전자소자를 형성한 후 플렉서블 기판을 나중에 접착하는 더블 트랜스퍼를 하는 방법을 개시하고 있다. 상기 기술들은 캐리어 기판에서 플렉서블 전자소자를 박리하기 위해 박리층을 화학적으로 에칭을 하거나, 폴리이미드 또는 수소가 포함된 비정질 실리콘에 레이저를 조사하거나, 점착제의 점착력 이상의 물리적 힘을 가하는 방법을 개시하고 있다.
그러데, 상기 박리층을 화학적으로 에칭하는 공정은 에칭액이 확산 현상으로 박리층에 흡수가 되어야 박리가 되므로, 대면적 박리시 시간이 많이 걸리는 단점이 있다. 또한, 전자소자 형성 공정 중 전극 패터닝 등과 같은 에칭 공정 중 박리층이 손상이 될 수 있으며, 박리층 에칭 공정 중 에칭액에 소자가 손상을 받을 수 있는 문제점이 있다. 또한, 폴리이미드와 같은 폴리머 박리층을 사용하는 경우 후속 공정에서 공정 온도가 제한되는 문제점이 있으며, 수소가 포함된 비정질 실리콘의 경우 레이저 조사에 의해 발생하는 수소가스 팽창압에 의해 박리가 되나, 레이저 조사시 완벽히 박리가 안되서 물리적 박리 과정을 포함해야 하고, 박리 수율이 낮은 문제점이 있다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제2010-0001604호, 대한민국 공개특허공보 제2009-0116199호, 대한민국 공개특허공보 제2009-0120825호에는 후막의 금속기판 또는 유리기판을 사용하여 전자소자를 형성한 후, 식각을 통해 기판의 두께를 줄여 기판의 유연성을 부여하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 방법은 수백 ㎛내지 수 mm 두께의 기판을 식각을 통해 박막화하므로 많은 시간이 걸리는 문제점이 있으며, 부식성이 강한 에칭액에 소자가 손상받을 수 있다. 또한, 환경에 좋지 않은 에칭액을 사용해야 하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제2009-0114195호 대한민국 공개특허공보 제2006-0134934호 대한민국 공개특허공보 제2004-0097228호 대한민국 공개특허공보 제2008-0024037호 대한민국 공개특허공보 제2009-0123164호 대한민국 공개특허공보 제2008-0065210호 대한민국 공개특허공보 제2010-0001604호 대한민국 공개특허공보 제2009-0116199호 대한민국 공개특허공보 제2009-0120825호 대한민국 공개특허공보 제2006-0059605호 대한민국 공개특허공보 제2005-0052830호
본 발명은 상기와 같은 종래 기술들이 갖고 있는 문제점을 해결할 수 있도록 한 것으로서, 본 발명의 주된 과제는 기존의 유리 기판 공정과 동일한 수준의 소자 특성을 얻을 수 있는 낮은 표면 거칠기를 갖는 플렉서블 기판의 제조방법을 포함하는 플렉서블 전자소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는 플렉서블 기판이 갖는 휘어지는 특성으로 인해 발생하는 후속공정상의 문제점들을 캐리어 기판을 접착하여 해결하고, 최종단계에서는 이 캐리어 기판을 용이하게 제거할 수 있는 플렉서블 기판의 제조방법을 포함하는 플렉서블 전자소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
또 다른 과제는, 기존의 유리 기판을 사용한 공정과 동일하거나 더 높은 온도의 공정을 적용할 수 있는 고성능 플렉서블 전자소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또 다른 과제는, 기판과 기판상에 제작되는 소자 간의 열팽창 계수의 차이로 인해 발생하는 균열이나 박리 등의 결함이 생기지 않도록 낮은 열팽창 계수를 갖는 플렉서블 전자소자용 금속기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
또 다른 과제는, 플렉서블한 기판의 특성을 롤-투-롤 공정에 적용하여 높은 생산 속도 및 양산화가 가능한 플렉서블 전자소자용 금속기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법은 (a) 모기판 상에 플렉서블 기판을 형성하는 단계, (b) 상기 플렉서블 기판을 상기 모기판으로부터 분리하는 단계, (c) 상기 모기판과 접촉되지 않았던 상기 플렉서블 기판의 일면에 레이저 박리층이 형성된 캐리어 기판을 접착층을 이용하여 접착하는 단계, (d) 상기 모기판과 접촉되어 있던 상기 플렉서블 기판의 분리면 상에 전자소자를 형성하는 단계 및 (e) 상기 캐리어 기판을 통하여 상기 레이저 박리층에 레이저를 조사하여 상기 레이저 박리층을 분해하여 상기 플렉서블 기판을 상기 캐리어 기판으로부터 분리하는 단계를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법은, (a1) 상기 모기판 상에 상기 플렉서블 기판을 형성하기 전에, 상기 플렉서블 기판과 상기 모기판 사이에 박리층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법은, (a2) 상기 모기판 상에 상기 플렉서블 기판을 형성하기 전에, 상기 플렉서블 기판과 상기 모기판 사이에 평탄화층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법은, (a3) 상기 박리층의 양면중 적어도 한면에 평탄화층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 플렉서블 기판이 형성되는 모기판 면의 표면거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 10㎛×10㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0<Rms<10㎚, 0<Rp -v<100㎚인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 플렉서블 기판이 형성되는 모기판 면의 표면거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 10㎛×10㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0<Rms<2㎚, 0<Rp -v<10㎚인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 모기판은 금속 또는 고분자 재료로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 플렉서블 기판은 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 플렉서블 기판은 Fe, Ag, Au, Cu, Cr, W, Al, W, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, In. Mn, Si, Ta, Ti, Sn, Zn, Pb, V, Ru, Ir, Zr, Rh, Mg, INVAR 및 스테인리스강으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 접착층은 에폭시, 실리콘, 아크릴 및 세라믹 계열로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 고분자 접착제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 평탄화층은 폴리에스테르(Polyester) 또는 폴리에스테르를 포함하는 공중합체, 폴리이미드(Polyimide: PI) 또는 폴리이미드를 포함하는 공중합체, 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 또는 폴리아크릴산을 포함하는 공중합체, 폴리스티렌(polystyrene) 또는 폴리스티렌을 포함하는 공중합체, 폴리설파이트(polysulfate) 또는 폴리설파이트를 포함하는 공중합체, 폴리아믹산(polyamic acid) 또는 폴리아믹산을 포함하는 공중합체, 폴리아민(polyamine) 또는 폴리아민을 포함하는 공중합체, 폴리비닐 알콜(Polyvinylalcohol: PVA), 폴리 알릴아민(Polyallyamine) 및 폴리아크릴산(polyacrylic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 고분자 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 (a) 단계에서, 상기 플렉서블 기판을 주조법 또는 전자선 증착법 또는 열 증착법 또는 스퍼터 증착법 또는 화학기상 증착법 또는 전기 도금법으로 상기 모기판 상에 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 전자소자는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode: OLED), 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 전기영동장치(Electrophoretic display: EPD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma display panel: PDP), 박막 트랜지스터(thin-film transistor: TFT), 마이크로프로세서(microprocessor), 램(Random access memory: RAM), 태양전지 (Solar cell)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 레이저 박리층은 GaN, ITO, GaOX 및 GaOXNY 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 기판은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법에 의해 모기판 상에 플렉서블 기판을 형성한 후 상기 모기판으로부터 분리한 상기 플렉서블 기판의 분리면을 전자소자 형성면으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 기판에 있어서, 상기 플렉서블 기판의 분리면의 표면거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 10㎛×10㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0<Rms<10㎚, 0<Rp -v<100㎚인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 기판에 있어서, 상기 플렉서블 기판의 분리면의 표면거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 10㎛×10㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0<Rms<2㎚, 0<Rp -v<10㎚인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 기판에 있어서, 상기 플렉서블 기판은 금속으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 기판에 있어서, 상기 금속은 인바(INVAR)합금 또는 스테인리스강인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 기판에 있어서, 상기 플렉서블 기판은 1㎛ 내지 500㎛의 두께로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 기판에 있어서, 상기 전자소자는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode: OLED), 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 전기영동장치(Electrophoretic display: EPD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma display panel: PDP), 박막 트랜지스터(thin-film transistor: TFT), 마이크로프로세서(microprocessor), 램(Random access memory: RAM), 태양전지 (Solar cell)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자 제조방법, 플렉서블 전자소자 및 플렉서블 기판은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있어, 고성능의 플렉서블 전자소자를 저비용으로 제조하는데 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.
첫째, 플렉서블 모기판과 거의 동일한 표면 거칠기를 갖는 분리면 상에 전자소자를 형성함으로써, 기존 플렉서블 전자소자 제조 방법에서 해결하지 못하였던 플렉서블 기판, 특히 금속제 플렉서블 기판의 표면거칠기 문제를 용이하게 해결할 수 있다.
둘째, 플렉서블 기판의 표면거칠기를 매우 낮게 유지할 수 있기 때문에, 공정온도를 350℃ 이하로 낮추는 고분자 계열의 평탄화층이 필요 없어 공정 시간, 비용을 절감할 뿐 아니라, 450℃ 이상의 고온 공정을 통해 폴리실리콘 TFT와 같은 고성능의 전자소자를 만들 수 있는 장점이 있다.
셋째, 플렉서블 기판의 제조에 있어서, 고가의 연마 공정이 필요 없어지고, 높은 결함 밀도로 인한 저수율 문제를 해결할 수 있어 경제성이 개선된다.
넷째, 본 발명에 따른 플렉서블 기판의 재료를 인바합금으로 할 경우 Si이나 SiO2, SiN 등의 무기물 반도체, 절연체와 비슷한 수준으로 열팽창 계수를 낮게 조절할 수 있으므로 온도 상승률과 하강률 등의 공정 조건의 변화가 필요가 없어, 열팽창 계수의 차이에 의한 균열의 발생을 줄이는데 유리하다.
다섯째, 본 발명의 한 측면으로 캐리어 기판에 플렉서블 기판 접착하여 전자소자를 제작하므로, 플렉서블 기판의 휨, 반송, 정렬 등의 문제없이 기존 유리기판 공정 조건 및 설비를 그대로 이용할 수 있다. 또한, 레이저 조사에 의해 레이저 박리층이 완전히 분해 박리 되어 추가적인 박리 과정이 필요없고, 플렉서블 전자소자의 손상 없이 캐리어 기판으로부터 플렉서블 전자소자를 분리시킬 수 있다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉서블 모기판을 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플렉서블 모기판을 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 12는 모기판으로부터 플렉서블 기판을 분리하는 장면을 촬영한 사진이다.
도 13은 모기판과 붙어 있었던 플렉서블 기판의 분리면의 표면 거칠기를 AFM이 측정할 수 있는 한계인 80㎛ × 80㎛ 범위로 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다.
앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자들은 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있으며 본 발명의 범위가 다음에 기술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 또한 도면에서 막 또는 영역들의 크기 또는 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어진 것이다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉서블 모기판을 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법을 나타낸 도면이다.
먼저 도 1과 도 2를 참조하면, (a) 단계에서, 모기판(100) 상에 플렉서블 기판(200)을 형성한 후, (b) 단계에서, 플렉서블 기판(200)을 기판으로부터 분리한다. 도 3은 모기판(100)으로부터 분리된 플렉서블 기판(200)을 나타낸 것이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 매우 낮은 표면거칠기를 갖고 반복 사용할 수 있는 모기판(100)의 표면에 플렉서블 기판(200)을 형성한 후, 플렉서블 기판(200)을 모기판(100)으로부터 분리하기 때문에, 플렉서블 기판(200)의 분리면은 모기판(100)과 거의 유사한 표면 상태를 얻을 수 있다. 즉 본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 종래와 같이 표면거칠기를 낮추기 위한 고분자 도포나 플라스틱 필름의 접착이 필요 없어 고온 공정을 통한 고성능의 전자소자 구현을 할 수 있다. 또한, 종래와 같이 평탄화 코팅이나 고가의 연마 공정이 필요 없으므로 경제성 향상에도 유리하다.
본 발명의 제1 실시예에 있어서, 표면거칠기를 측정하는 장비인 AFM(Atomic Force Microscope)이나 3-D profiler 등 기타 표면거칠기를 측정하는 장비를 이용하여 10㎛×10㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 플렉서블 기판(200)이 형성되는 모기판(100) 면의 표면거칠기는 0<Rms<10㎚, 0<Rp -v<100㎚인 것이 바람직하다. 플렉서블 기판(200)이 형성되는 모기판(100) 면의 표면거칠기가 이 범위를 벗어날 경우, 결과적으로 플렉서블 기판(200)의 분리면의 표면거칠기도 높아진다. 이러한 높은 표면거칠기를 갖는 플렉서블 기판(200)을 범용적인 플렉서블 전자소자용 기판으로 후속 연마처리나 평탄화공정 없이 전자소자를 형성할 경우, 소자의 단락이나, 누설전류의 증가, 소자의 안정성 (Stability) 등의 문제가 발생하여 고품질의 전자소자를 구현하기 어렵다. 따라서 플렉서블 기판(200)이 형성되는 모기판(100) 면의 표면거칠기를 앞서 설명한 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 플렉서블 기판(200)이 형성되는 모기판(100)의 표면 거칠기는 10㎛×10㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0<Rms<2㎚, 0<Rp -v<10㎚이다. 이 표면거칠기 범위를 갖는 모기판(100)을 이용하여 획득한 플렉서블 기판(200)의 경우, 조명용 OLEDs나 폴리실리콘 박막트랜지스터 등 표면 거칠기가 매우 작아야 하는 경우에도 사용될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 있어서, 모기판(100)은 금속 및 고분자 재료로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
금속의 경우, Fe, Ag, Au, Cu, Cr, W, Al, W, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, In. Mn, Si, Ta, Ti, Sn, Zn, Pb, V, Ru, Ir, Zr, Rh, Mg, INVAR 및 SUS(Steel Use Stainless)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
고분자 재료의 경우, 폴리에스테르(Polyester) 또는 폴리에스테르를 포함하는 공중합체, 폴리이미드(Polyimide: PI) 또는 폴리이미드를 포함하는 공중합체, 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 또는 폴리아크릴산을 포함하는 공중합체, 폴리스티렌(polystyrene) 또는 폴리스티렌을 포함하는 공중합체, 폴리설파이트(polysulfate) 또는 폴리설파이트를 포함하는 공중합체, 폴리아믹산(polyamic acid) 또는 폴리아믹산을 포함하는 공중합체, 폴리아민(polyamine) 또는 폴리아민을 포함하는 공중합체, 폴리비닐 알콜(Polyvinylalcohol: PVA), 폴리 알릴아민(Polyallyamine) 및 폴리아크릴산(polyacrylic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 고분자 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 있어서, 플렉서블 기판(200)은 금속으로 이루어질 수 있다.
플렉서블 기판(200)을 이루는 금속으로는 Fe, Ag, Au, Cu, Cr, W, Al, W, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, In. Mn, Si, Ta, Ti, Sn, Zn, Pb, V, Ru, Ir, Zr, Rh, Mg, INVAR 및 SUS(Steel Use Stainless)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금일 수 있는데, 특히 인바(INVAR)합금은 Si이나 SiO2, SiN 등의 무기물 반도체, 절연체와 비슷한 수준으로 열팽창 계수를 조절할 수 있으므로 온도 상승률과 하강률 등의 공정 조건의 변화가 필요가 없으며, 열팽창 계수의 차이에 의한 균열 발생을 줄이는데 유리하다.
본 발명의 제1 실시예에 있어서, 모기판(100) 상에 플렉서블 기판(200)을 형성하는 방법으로, 주조법 또는 전자선 증착법 또는 열 증착법 또는 스퍼터 증착법 또는 화학기상 증착법 또는 전기 도금법 등 기판 위에 다른 박막을 형성할 수 있는 방법이면 어떠한 방법도 적용이 가능하다.
한편 도시하지는 않았으나, 본 발명의 제1 실시예는 모기판(100) 상에 플렉서블 기판(200)을 형성하기 전에, 플렉서블 기판(200)과 모기판(100) 사이에 평탄화층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
이 평탄화층은 고분자 화합물임에도 불구하고 플렉서블 기판(200)이 아닌 모기판(100)에 적용되므로, 전자소자 제작의 온도에 영향을 미치지 않고 플렉서블 기판(200)의 표면거칠기를 보다 낮게 유지하는데 도움이 된다. 평탄화층으로는 표면거칠기를 낮게 유지할 수 있는 재료이면 어느 것이나 사용될 수 있으며, 폴리에스테르(Polyester) 또는 폴리에스테르를 포함하는 공중합체, 폴리이미드(Polyimide: PI) 또는 폴리이미드를 포함하는 공중합체, 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 또는 폴리아크릴산을 포함하는 공중합체, 폴리스티렌(polystyrene) 또는 폴리스티렌을 포함하는 공중합체, 폴리설파이트(polysulfate) 또는 폴리설파이트를 포함하는 공중합체, 폴리아믹산(polyamic acid) 또는 폴리아믹산을 포함하는 공중합체, 폴리아민(polyamine) 또는 폴리아민을 포함하는 공중합체, 폴리비닐 알콜(Polyvinylalcohol: PVA), 폴리 알릴아민(Polyallyamine) 및 폴리아크릴산(polyacrylic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 고분자 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 있어서, 플렉서블한 재질의 모기판(100)을 적용할 경우, 롤 투 롤(Roll To Roll) 공정을 사용할 수 있으므로, 플렉서블 기판(200)을 롤에 감은 형태로 운반이 가능하며, 필요에 따라서는 기판의 생산, 이송, 전자소자 형성과 같은 공정이 연속적으로 이루어질 수 있어서, 높은 생산 속도 및 경제성을 갖는데 유리하다.
다음으로 도 4를 참조하면, (c) 단계에서, 모기판(100)과 접촉되지 않았던 플렉서블 기판(200)의 일면에 레이저 박리층(310)이 형성된 캐리어 기판(400)을 접착층(500)을 이용하여 접착한다. 이와 같이, 본 발명의 제1 실시예는 캐리어 기판(400)에 플렉서블 기판(200)을 접착하여 후속공정을 진행하므로 기판의 휨, 반송, 정렬 등의 문제없이 기존 유리기판 공정 조건 및 설비를 그대로 이용할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 있어서, 접착층(500)은 에폭시, 실리콘, 아크릴, 세라믹 계열로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 고분자 접착제를 포함할 수 있으며, 레이저 박리층(310)은 GaN, ITO, GaOX 및 GaOXNY 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 레이저 박리층(310)을 이루는 이러한 물질들은 조사되는 레이저에 의한 에너지를 흡수하여 분해 제거되는 성질을 갖는다. 본 발명의 제1 실시예는 레이저 박리층(310)의 이러한 성질을 이용하여 레이저 박리층(310)에 레이저를 조사함으로써, 물리적인 외력을 가하지 않고서도 전자소자의 손상없이 캐리어 기판(400)을 완전히 분리 제거할 수 있다.
다음으로 도 5를 참조하면, (d) 단계에서, 모기판(100)과 접촉되어 있던 플렉서블 기판(200)의 분리면 상에 전자소자(600)와 봉지층(700)을 형성한다.
본 발명의 제1 실시예에 있어서, 전자소자(600)는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode: OLED), 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 전기영동장치(Electrophoretic display: EPD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma display panel: PDP), 박막 트랜지스터(thin-film transistor: TFT), 마이크로프로세서(microprocessor), 램(Random access memory: RAM), 태양전지 (Solar cell)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
다음으로 도 6을 참조하면, (e) 단계에서, 캐리어 기판(400)을 통하여 레이저 박리층(310)에 레이저를 조사하여 레이저 박리층(310)을 분해함으로써 플렉서블 기판(200)을 캐리어 기판(400)으로부터 분리한다. 조사되는 레이저의 강도와 시간을 조절함으로써 레이저 박리층(310)의 분해를 통해 캐리어 기판(400)과 플렉서블 기판(200)이 분리가 되도록 한다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 최종 결과물인 플렉서블 전자소자를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 접착층(500)과 레이저 박리층(310)의 일부가 잔존하는 것을 알 수 있다. 이들은 후속 공정을 통하여 제거될 수도 있으며, 잔존하는 경우에도 소자의 플렉서블한 특성을 저하시키지는 않는다.
한편, 본 발명자들은 플렉서블 기판(200)을 제조하기 위한 사전단계로서 모기판(100)과 모기판(100) 상에 형성되는 플렉서블 기판(200)의 평탄도가 폴리싱(polishing)이나 평탄화 코팅 없이 얼마나 낮아질 수 있는지 조사하였다. 도 2 및 도 12와 같이, 모기판(100)으로서 표면 거칠기가 1 nm 이하인 폴리싱 된 Si 웨이퍼에 플렉서블 기판(200)으로 열 증착 방식으로 Ag를 30 ㎛ 증착을 한 후, 모기판(100)으로부터 플렉서블 기판(200)을 분리하였다. 도 13은 모기판(100)과 붙어 있었던 플렉서블 기판(200)의 분리면의 표면거칠기를 AFM이 측정할 수 있는 한계인 80 ㎛ × 80 ㎛ 범위로 측정한 결과이다. 8인치 크기의 플렉서블 기판(200)에서 표면거칠기는 0.57 nm에서 0.78 nm사이로 측정되었으며, Rp -v도 7.13 nm에서 9.85 nm로 10 nm를 넘지 않는 결과를 얻었다. 당업자의 지식으로는 지금까지 별도 평탄화 공정 없이 상기 결과와 같이 대면적에서 낮은 표면 거칠기를 얻은 금속 기판에 대한 결과는 보고되지 않았다.
본 발명의 제1 실시예의 구체적인 공정조건은 다음과 같다.
즉, 본 발명의 제 1 실시예에서는 모기판(100)으로 표면거칠기가 약 4 nm인 유리 기판을 사용하였다. 플렉서블 기판(200)으로 도금 하지층으로 INVAR를 50 nm를 열증착 방법으로 증착을 하였고, 전기 도금 방식을 통해 50 ㎛를 형성한 후, 유리 기판으로부터 INVAR 플렉서블 기판(200)을 박리하였다. 캐리어 기판(400)인 유리 기판에 레이저 박리층(310)으로 GaOx를 100 nm 증착하였다. SiO2가 기반 물질인 세라믹 접착제를 사용하여 모기판(100)과 접촉되지 않았던 INVAR 플렉서블 기판(200)면을 캐리어 기판(400)에 접착하고 100 ℃에서 10분 동안 경화시켰다.
다음으로, 모기판(100)으로부터 분리된 플렉서블 기판(200)의 분리면 상에 OLED 소자를 형성하였다. OLED 소자는 포토레지스트를 이용해 패턴을 형성한 후 INVAR 플렉서블 기판(200) 위에 Ag를 반사전극을 100nm 형성하고, 1nm 두께로 CuO로 정공 주입층을 형성하였고, 상기 정공 주입층 상에는 70nm 두께로 a-NPD를 정공 수송층으로 형성하였고, 상기 정공 수송층 상에는 40nm 두께로 Alq3를 발광층으로 형성하였고, 상기 발광층 상에는 5nm 두께로 BCP를 정공 방지층을 형성하였고, 상기 정공 방지층 상에는 20nm 두께로 Alq3를 전자 수송층으로 형성하였고, 상기 전자 수송층 상에 10nm 두께로 Al을 투명 전극으로 형성하였다. 버퍼층 50nm를 증착한 후, 봉지층으로 패럴린 2000 nm 및 Al2O3를 50 nm를 증착하였다. 다음으로 KrF 레이저를 캐리어 기판(400)에 조사를 하여 캐리어 기판(400)으로부터 INVAR 기판 및 전자소자를 박리하여 플렉서블 전자소자를 완성하였다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플렉서블 모기판을 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 앞서 상세히 설명한 제1 실시예와 비교하여 제2 실시예가 갖는 특징은 플렉서블 기판(200)과 모기판(100) 사이에 박리층(300)을 형성한다는 점이다. 따라서 이하에서는 중복되는 설명을 피하기기 위하여 제1 실시예와 비교하여 제2 실시예가 갖는 특징만을 설명하고, 그 외의 공정에 대한 설명은 제1 실시예에 대한 설명으로 대체한다.
즉 제2 실시예에 따르면, (a) 단계 이전 즉, 모기판(100) 상에 상기 플렉서블 기판(200)을 형성하기 전에, 플렉서블 기판(200)과 모기판(100) 사이에 박리층(300)을 형성한다.
플렉서블 기판(200)과 모기판(100) 사이에 얇은 박리층(300)을 추가하더라도 박리층(300)도 모기판(100)과 유사한 수준의 표면거칠기를 나타내기 때문에 플렉서블 기판(200)의 분리면의 표면거칠기도 모기판(100)과 유사한 수준으로 유지할 수 있다. 이와 같이 박리층(300)을 추가할 경우, 모기판(100)으로부터 플렉서블 기판(200)을 분리하는 것이 용이하지 않은 재료를 사용하였을 때 분리과정에서 플렉서블 기판(200)이나 모기판(100)이 손상되는 것을 막을 수 있다. 또한, 박리층(300)은 필요한 경우 여러 가지 물질로 다층으로 적층한 복합층으로 이루어질 수 있다.
제 1 실시예를 설명하는 도 2와 같이 모기판(100)과 플렉서블 기판(200)의 계면 결합력이 낮아 계면이 잘 박리되는 경우는 별도의 박리층(300)이 필요하지 않다. 그러나 본 발명의 제 2 실시예에서와 같이 박리층(300)을 형성할 경우, 플렉서블 기판(200)의 분리 형태는 도 9에 개시된 바와 같이 플렉서블 기판(200)과 박리층(300)의 계면에서 분리되거나, 도 10에 개시된 바와 같이 모기판(100)과 박리층(300)의 계면에서 분리되거나, 도 11에 개시된 바와 같이 박리층(300)의 내면에서 분리될 수 있다. 이때, 도 9의 경우에는 후속 공정이 필요 없을 수도 있으나, 도 10 및 도 11의 경우에는 박리층(300)을 제거하는 공정이 추가될 수도 있다.
또한 도시하지는 않았으나, 본 발명의 제2 실시예는 박리층(300)의 일면 또는 양면에 평탄화층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예의 구체적인 공정조건은 다음과 같다.
즉, 본 발명의 제2 실시예에서는 모기판(100)으로 유리 기판에 박리층(300)으로 ITO가 100 nm 증착이 되어 있고 표면 거칠기가 약 4 nm인 기판을 사용하였다. 플렉서블 기판(200)으로 도금 하지층으로 INVAR를 50 nm를 열증착 방법으로 증착을 하였고, 전기 도금 방식을 통해 50 ㎛를 형성한 후, 유리 기판으로부터 INVAR 플렉서블 기판(200)을 박리하였다. 캐리어 기판(400)인 유리 기판에 레이저 박리층(310)으로 GaOx를 100 nm 증착하였다. SiO2가 기반 물질인 세라믹 접착제를 사용하여 모기판(100)과 접촉되지 않았던 INVAR 플렉서블 기판(200)면을 캐리어 기판(400)에 접착하고 100 ℃에서 10분 동안 경화시켰다.
다음으로, 모기판(100)으로부터 분리된 플렉서블 기판(200)의 분리면 상에 OLED 소자를 형성하였다. OLED 소자는 포토레지스트를 이용해 패턴을 형성한 후 Cu 플렉서블 기판(200) 위에 Ag를 반사전극을 100nm 형성하고, 1nm 두께로 CuO로 정공 주입층을 형성하였고, 상기 정공 주입층 상에는 70nm 두께로 a-NPD를 정공 수송층으로 형성하였고, 상기 정공 수송층 상에는 40nm 두께로 Alq3를 발광층으로 형성하였고, 상기 발광층 상에는 5nm 두께로 BCP를 정공 방지층을 형성하였고, 상기 정공 방지층 상에는 20nm 두께로 Alq3를 전자 수송층으로 형성하였고, 상기 전자 수송층 상에 10nm 두께로 Al을 투명 전극으로 형성하였다. 버퍼층 50nm를 증착한 후, 봉지층으로 패럴린 2000 nm 및 Al2O3를 50 nm를 증착하였다. 다음으로 KrF 레이저를 캐리어 기판(400)에 조사를 하여 캐리어 기판(400)으로부터 INVAR 기판 및 전자소자를 박리하여 플렉서블 전자소자를 완성하였다.
또한, 앞서 상세히 설명한 본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법에 제조된 결과물인 플렉서블 전자소자가 제공되며, 중간 단계에서 플렉서블 기판이 제공된다.
본 발명에 따른 플렉서블 기판(200)은 앞서 상세히 설명한 본 발명에 따른 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법에 의해 모기판(100) 상에 플렉서블 기판(200)을 형성한 후 이 모기판(100)으로부터 분리한 플렉서블 기판(200)의 분리면을 전자소자 형성면으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 기판(200)은, 연마가공 없이 상기 분리면의 표면거칠기가 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 10㎛×10㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0<Rms<10㎚, 0<Rp -v<100㎚인 것을 특징으로 한다. 또한, 더욱 바람직하게는 상기 분리면의 표면거칠기가 10㎛×10㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0<Rms<2㎚, 0<Rp -v<10㎚이다.
본 발명에 따른 플렉서블 기판(200)은 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하며, Fe, Ag, Au, Cu, Cr, W, Al, W, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, In. Mn, Si, Ta, Ti, Sn, Zn, Pb, V, Ru, Ir, Zr, Rh, Mg, INVAR 및 SUS(Steel Use Stainless)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이중 인바(INVAR)합금은 열팽창 계수를 매우 낮게 조절할 수 있기 때문에 가장 바람직하다.
본 발명에 따른 플렉서블 기판(200)은, 플렉서블한 특성을 얻기 위하여 1㎛ 내지 500㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 플렉서블 기판(200)에 있어서, 전자소자(600)는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode: OLED), 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 전기영동장치(Electrophoretic display: EPD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma display panel: PDP), 박막 트랜지스터(thin-film transistor: TFT), 마이크로프로세서(microprocessor), 램(Random access memory: RAM), 태양전지 (Solar cell)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
100 : 모기판
200 : 플렉서블 기판
300 : 박리층
310 : 레이저 박리층
400 : 캐리어 기판
500 : 접착층
600 : 전자소자
700 : 봉지층

Claims (22)

  1. 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서,
    (a) 모기판 상에 플렉서블 기판을 형성하는 단계;
    (b) 상기 플렉서블 기판을 상기 모기판으로부터 분리하는 단계;
    (c) 상기 모기판과 접촉되지 않았던 상기 플렉서블 기판의 일면에 레이저 박리층이 형성된 캐리어 기판을 접착층을 이용하여 접착하는 단계;
    (d) 상기 모기판과 접촉되어 있던 상기 플렉서블 기판의 분리면 상에 전자소자를 형성하는 단계; 및
    (e) 상기 캐리어 기판을 통하여 상기 레이저 박리층에 레이저를 조사하여 상기 레이저 박리층을 분해하여 상기 플렉서블 기판을 상기 캐리어 기판으로부터 분리하는 단계를 포함하는, 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    (a1) 상기 모기판 상에 상기 플렉서블 기판을 형성하기 전에, 상기 플렉서블 기판과 상기 모기판 사이에 박리층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    (a2) 상기 모기판 상에 상기 플렉서블 기판을 형성하기 전에, 상기 플렉서블 기판과 상기 모기판 사이에 평탄화층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    (a3) 상기 박리층의 양면중 적어도 한면에 평탄화층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판이 형성되는 모기판 면의 표면거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 10㎛×10㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0<Rms<10㎚, 0<Rp -v<100㎚인 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판이 형성되는 모기판 면의 표면거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 10㎛×10㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0<Rms<2㎚, 0<Rp -v<10㎚인 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 모기판은 금속 또는 고분자 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 Fe, Ag, Au, Cu, Cr, W, Al, W, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, In. Mn, Si, Ta, Ti, Sn, Zn, Pb, V, Ru, Ir, Zr, Rh, Mg, INVAR 및 스테인리스강으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속인 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착층은 에폭시, 실리콘, 아크릴 및 세라믹 계열로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 고분자 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법.
  11. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 평탄화층은 폴리에스테르(Polyester) 또는 폴리에스테르를 포함하는 공중합체, 폴리이미드(Polyimide: PI) 또는 폴리이미드를 포함하는 공중합체, 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 또는 폴리아크릴산을 포함하는 공중합체, 폴리스티렌(polystyrene) 또는 폴리스티렌을 포함하는 공중합체, 폴리설파이트(polysulfate) 또는 폴리설파이트를 포함하는 공중합체, 폴리아믹산(polyamic acid) 또는 폴리아믹산을 포함하는 공중합체, 폴리아민(polyamine) 또는 폴리아민을 포함하는 공중합체, 폴리비닐 알콜(Polyvinylalcohol: PVA), 폴리 알릴아민(Polyallyamine) 및 폴리아크릴산(polyacrylic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 고분자 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 플렉서블 기판을 주조법 또는 전자선 증착법 또는 열 증착법 또는 스퍼터 증착법 또는 화학기상 증착법 또는 전기 도금법으로 상기 모기판 상에 형성하는 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자소자는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode: OLED), 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 전기영동장치(Electrophoretic display: EPD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma display panel: PDP), 박막 트랜지스터(thin-film transistor: TFT), 마이크로프로세서(microprocessor), 램(Random access memory: RAM), 태양전지 (Solar cell)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 박리층은 GaN, ITO, GaOX 및 GaOXNY 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법.
  15. 제 1 항에 기재된 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자.
  16. 제 1 항에 기재된 방법에 의해 모기판 상에 플렉서블 기판을 형성한 후 상기 모기판으로부터 분리한 상기 플렉서블 기판의 분리면을 전자소자 형성면으로 사용하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 기판.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판의 분리면의 표면거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 10㎛×10㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0<Rms<10㎚, 0<Rp -v<100㎚인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 기판.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판의 분리면의 표면거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 10㎛×10㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0<Rms<2㎚, 0<Rp -v<10㎚인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 기판.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 플렉서블 기판.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 금속은 인바(INVAR)합금 또는 스테인리스강인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 기판.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 1㎛ 내지 500㎛의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는, 플렉서블 기판.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 전자소자는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode: OLED), 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 전기영동장치(Electrophoretic display: EPD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma display panel: PDP), 박막 트랜지스터(thin-film transistor: TFT), 마이크로프로세서(microprocessor), 램(Random access memory: RAM), 태양전지 (Solar cell)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 기판.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015034118A1 (ko) * 2013-09-09 2015-03-12 Yoo Bong Young 실리콘 기판의 표면 박리 방법
KR20150078246A (ko) * 2013-12-30 2015-07-08 엘지디스플레이 주식회사 보호물질, 이를 구비한 유기전계발광 표시소자 및 그 제조방법
US9259910B2 (en) 2013-05-31 2016-02-16 Samsung Display Co., Ltd. Substrate separation apparatus and method
US9685640B2 (en) 2015-03-31 2017-06-20 Samsung Display Co., Ltd. Manufacturing method of display substrate using a carrier substrate and a sacrificial layer
CN110875431A (zh) * 2018-08-30 2020-03-10 上海和辉光电有限公司 一种用于激光剥离的有机电致发光结构及其制备方法
US11716878B2 (en) 2020-07-02 2023-08-01 Samsung Display Co., Ltd. Display panel and method of manufacturing the same

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101629468B1 (ko) * 2015-01-30 2016-06-10 한국과학기술원 웨어러블 박막 소자 및 이의 제조 방법
CN107195658B (zh) * 2017-05-25 2020-01-21 上海天马微电子有限公司 柔性基板及其制作方法
KR20220006670A (ko) 2020-07-08 2022-01-18 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5292217B2 (ja) * 2009-08-04 2013-09-18 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法及び電子書籍の作製方法
KR101063361B1 (ko) * 2010-05-06 2011-09-07 포항공과대학교 산학협력단 플렉서블 전자소자의 제조방법, 플렉서블 전자소자 및 플렉서블 기판

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9259910B2 (en) 2013-05-31 2016-02-16 Samsung Display Co., Ltd. Substrate separation apparatus and method
WO2015034118A1 (ko) * 2013-09-09 2015-03-12 Yoo Bong Young 실리콘 기판의 표면 박리 방법
KR20150078246A (ko) * 2013-12-30 2015-07-08 엘지디스플레이 주식회사 보호물질, 이를 구비한 유기전계발광 표시소자 및 그 제조방법
US9685640B2 (en) 2015-03-31 2017-06-20 Samsung Display Co., Ltd. Manufacturing method of display substrate using a carrier substrate and a sacrificial layer
CN110875431A (zh) * 2018-08-30 2020-03-10 上海和辉光电有限公司 一种用于激光剥离的有机电致发光结构及其制备方法
US11716878B2 (en) 2020-07-02 2023-08-01 Samsung Display Co., Ltd. Display panel and method of manufacturing the same

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