KR20130026008A - 보호층이 있는 모기판을 이용한 플렉서블 금속 기판과 플렉서블 전자소자의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 플렉서블 금속 기판 및 플렉서블 전자소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플렉서블 전자소자의 제조방법과 이 방법에 의해 제조된 플렉서블 전자소자 및 플렉서블 전자소자에 사용되는 플렉서블 금속 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법은 모기판 상에 산성 도금 용액 또는 염기성 도금 용액에 대해 내부식성을 갖는 보호층을 형성하는 보호층 형성단계, 상기 모기판 상에 형성되어 있는 보호층 상에 플렉서블 금속 기판을 전기 도금 방식으로 형성하는 플렉서블 금속 기판 형성단계, 상기 플렉서블 금속 기판을 상기 모기판에 형성되어 있는 보호층으로부터 분리시키는 플렉서블 금속 기판 분리단계 및 상기 모기판과 접촉되어 있던 상기 플렉서블 금속 기판의 분리면 상에 전자소자를 형성하는 전자소자 형성단계를 포함하여 구성되고, 상기 모기판은 도전성이 있는 음극이며, 상기 플렉서블 금속 기판이 형성되는 보호층의 표면 거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 10 ㎛ × 10 ㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0 < Rms < 100 ㎚, 0 < Rp -v < 1000 ㎚로 조절되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 유리 기판 수준의 높은 공정 온도가 가능하고, 낮은 표면 거칠기, 낮은 열팽창 계수 및 우수한 핸들링 특성을 갖는 새로운 구조의 플렉서블 금속 기판을 포함하는 플렉서블 전자소자 및 그 제조방법이 제공되는 효과가 있다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법은 모기판 상에 산성 도금 용액 또는 염기성 도금 용액에 대해 내부식성을 갖는 보호층을 형성하는 보호층 형성단계, 상기 모기판 상에 형성되어 있는 보호층 상에 플렉서블 금속 기판을 전기 도금 방식으로 형성하는 플렉서블 금속 기판 형성단계, 상기 플렉서블 금속 기판을 상기 모기판에 형성되어 있는 보호층으로부터 분리시키는 플렉서블 금속 기판 분리단계 및 상기 모기판과 접촉되어 있던 상기 플렉서블 금속 기판의 분리면 상에 전자소자를 형성하는 전자소자 형성단계를 포함하여 구성되고, 상기 모기판은 도전성이 있는 음극이며, 상기 플렉서블 금속 기판이 형성되는 보호층의 표면 거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 10 ㎛ × 10 ㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0 < Rms < 100 ㎚, 0 < Rp -v < 1000 ㎚로 조절되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 유리 기판 수준의 높은 공정 온도가 가능하고, 낮은 표면 거칠기, 낮은 열팽창 계수 및 우수한 핸들링 특성을 갖는 새로운 구조의 플렉서블 금속 기판을 포함하는 플렉서블 전자소자 및 그 제조방법이 제공되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 플렉서블 전자소자(Flexible electronic device)의 제조방법과 이 방법에 의해 제조된 플렉서블 전자소자 및 플렉서블 전자소자에 사용되는 플렉서블 금속 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 금속 기판을 포함하는 플렉서블 전자소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 멀티미디어의 발달과 함께 플렉서블 전자소자의 중요성이 증대되고 있다. 이에 따라, 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display: OLED), 태양전지(solar cell), 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) 등을 가요성이 있는 기판 상에 만드는 것이 요구되고 있다.
이 중에서도, 플렉서블 디스플레이 구현 가능성이 가장 높고 특성 또한 가장 좋은 액티브 매트릭스 유기 발광 표시 장치(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 기판 상에 직접 제조하는 방안, 트랜스퍼 공정을 이용한 방안, 및 금속 기판 상에 직접 제조하는 방안의 크게 3가지 상이한 방안이 제안되고 있다.
먼저, 플라스틱 기판 상에 전자소자를 직접 제조하는 방안과 관련하여, 대한민국 공개특허공보 제2009-0114195호에는 유리 기판 상에 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.
또한, 트랜스퍼 공정을 이용하는 방법과 관련하여, 대한민국 공개특허공보 제2004-0097228호에는 유리 기판 상에 분리층, 박막 디바이스, 접착층, 임시기판을 순서대로 형성한 후 분리층에 레이저와 같은 광을 조사하여 유리 기판과 피전사층을 분리하는 방법이 개시되어 있다.
그런데 트랜스퍼 공정의 경우 박막 디바이스 두께가 얇아서 상부에 임시기판을 붙여 소자를 만들고 나중에 임시기판을 다시 제거하는 더블 트랜스퍼 공정이 필수적이다. 이 방법은 박막 디바이스 위에 임시기판을 붙였다 제거하므로 계면 결합력이 약하고 수분이나 솔벤트에 취약한 OLED와 같은 유기 전자 소자에는 적용이 불가능한 단점이 있다. 또한 유리 기판 및 임시기판의 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 기판 상에 박리층 및 금속막을 형성하는 방법이 개시되어 있다.
그런데, 플렉서블 전자소자에 사용되는 15 ~ 150 ㎛ 두께의 후막 금속기판은 그 제조 방법상 수백 nm 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 기판 상에 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.
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 금속 기판의 제조방법을 포함하는 플렉서블 전자소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 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 기판 상에 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, 높은 생산 속도, 낮은 생산비용, 높은 수율을 통해 양산성이 높은 플렉서블 전자소자용 금속기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법은 모기판 상에 산성 도금 용액 또는 염기성 도금 용액에 대해 내부식성을 갖는 보호층을 형성하는 보호층 형성단계, 상기 모기판 상에 형성되어 있는 보호층 상에 플렉서블 금속 기판을 전기 도금 방식으로 형성하는 플렉서블 금속 기판 형성단계, 상기 플렉서블 금속 기판을 상기 모기판에 형성되어 있는 보호층으로부터 분리시키는 플렉서블 금속 기판 분리단계 및 상기 모기판과 접촉되어 있던 상기 플렉서블 금속 기판의 분리면 상에 전자소자를 형성하는 전자소자 형성단계를 포함하여 구성되고, 상기 모기판은 도전성이 있는 음극이며, 상기 플렉서블 금속 기판이 형성되는 보호층의 표면 거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 10 ㎛ × 10 ㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0 < Rms < 100 ㎚, 0 < Rp -v < 1000 ㎚로 조절되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 모기판은 도전성을 갖는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 모기판은 Cu, Fe, Al 및 Mo 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 모기판은 시트 박판 또는 스트립 박판 또는 롤 형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 보호층은 상기 모기판의 표면을 산화 처리 또는 질화 처리하여 형성된 부동태 피막인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 모기판 표면에 형성된 부동태 피막의 두께는 1 nm 이상 15 nm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 보호층은 Ni, Mo 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하는 Fe 합금인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 보호층은 Ti 또는 Ti 합금인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 보호층은 상기 산성 도금 용액 또는 상기 염기성 도금 용액에 대해 내부식성을 갖는 귀금속으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 보호층은 Au, Pt, Ir 및 Ru으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 모기판에 형성되어 있는 보호층과 상기 플렉서블 금속 기판의 분리를 위해 유기화합물 이형제 성분이 포함된 도금 용액을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 보호층 형성단계 이전에, 상기 모기판과 상기 보호층의 분리를 방지하기 위해 상기 보호층이 형성될 모기판 표면을 플라즈마 처리하거나 상기 모기판 표면에 UV를 조사하여 표면처리를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 보호층 형성 중에, 상기 모기판과 상기 보호층의 분리를 방지하기 위해 상기 모기판을 100 ℃ 이상 800 ℃ 이하로 가열하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 보호층 형성단계에서, 상기 모기판과 상기 보호층의 분리를 방지하기 위해 스퍼터링 방법 또는 전자선 증착 방법을 사용하여 상기 보호층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 보호층 형성단계에서, 상기 모기판과 상기 보호층의 분리를 방지하기 위해 형성중인 보호층에 이온 빔을 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 모기판에 형성되어 있는 보호층은 상기 플렉서블 금속 기판으로부터 분리된 후 상기 표면 거칠기가 유지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 보호층이 형성되어 있는 모기판은 상기 플렉서블 금속 기판으로부터 분리된 후 상기 보호층에 대한 반복적 연마없이도 상기 플렉서블 금속 기판 형성단계에서 재사용 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 플렉서블 금속 기판과 상기 모기판 사이의 계면결합력이 상기 플렉서블 금속 기판의 항복강도보다 작게 되도록 조절하고, 상기 플렉서블 금속 기판 분리단계에서, 물리적인 힘을 통해 상기 플렉서블 금속 기판을 상기 모기판으로부터 분리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 플렉서블 금속 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 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 플렉서블 금속 기판의 두께는 5 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 전자소자는 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display:OLED), 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 전기영동장치(Electrophoretic display: EPD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma displaypanel: PDP), 박막 트랜지스터(thin-film transistor: TFT), 마이크로 프로세서(microprocessor) 및 램(Random access memory: RAM)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판은 본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법은 모기판 상에 산성 도금 용액 또는 염기성 도금 용액에 대해 내부식성을 갖는 보호층을 형성하는 보호층 형성단계, 상기 모기판 상에 형성되어 있는 보호층 상에 플렉서블 금속 기판을 전기 도금 방식으로 형성하는 플렉서블 금속 기판 형성단계, 상기 플렉서블 금속 기판을 상기 모기판에 형성되어 있는 보호층으로부터 분리시키는 플렉서블 금속 기판 분리단계 및 상기 모기판과 접촉되어 있던 상기 플렉서블 금속 기판의 분리면 상에 전자소자를 형성하는 전자소자 형성단계를 포함하여 구성되고, 상기 모기판은 도전성이 있는 음극이며, 상기 플렉서블 금속 기판이 형성되는 보호층의 표면 거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 10 ㎛ ×10 ㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0 < Rms < 100 ㎚, 0< Rp -v < 1000 ㎚로 조절되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 모기판은 도전성을 갖는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 모기판은 Cu, Fe, Al 및 Mo 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 모기판은 시트 박판 또는 스트립 박판 또는 롤 형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 보호층은 상기 모기판의 표면을 산화 처리 또는 질화 처리하여 형성된 부동태 피막인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 모기판 표면에 형성된 부동태 피막의 두께는 1 nm 이상 15 nm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 보호층은 Ni, Mo 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하는 Fe 합금인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 보호층은 Ti 또는 Ti 합금인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 보호층은 상기 산성 도금 용액 또는 상기 염기성 도금 용액에 대해 내부식성을 갖는 귀금속으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 보호층은 Au, Pt, Ir 및 Ru으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 모기판에 형성되어 있는 보호층과 상기 플렉서블 금속 기판의 분리를 위해 유기화합물 이형제 성분이 포함된 도금 용액을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 보호층 형성단계 이전에, 상기 모기판과 상기 보호층의 분리를 방지하기 위해 상기 보호층이 형성될 모기판 표면을 플라즈마 처리하거나 상기 모기판 표면에 UV를 조사하여 표면처리를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 보호층 형성 중에, 상기 모기판과 상기 보호층의 분리를 방지하기 위해 상기 모기판을 100 ℃ 이상 800 ℃ 이하로 가열하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 보호층 형성단계에서, 상기 모기판과 상기 보호층의 분리를 방지하기 위해 스퍼터링 방법 또는 전자선 증착 방법을 사용하여 상기 보호층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 보호층 형성단계에서, 상기 모기판과 상기 보호층의 분리를 방지하기 위해 형성중인 보호층에 이온 빔을 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 모기판에 형성되어 있는 보호층은 상기 플렉서블 금속 기판으로부터 분리된 후 상기 표면 거칠기가 유지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 보호층이 형성되어 있는 모기판은 상기 플렉서블 금속 기판으로부터 분리된 후 상기 보호층에 대한 반복적 연마없이도 상기 플렉서블 금속 기판 형성단계에서 재사용 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 플렉서블 금속 기판과 상기 모기판 사이의 계면결합력이 상기 플렉서블 금속 기판의 항복강도보다 작게 되도록 조절하고, 상기 플렉서블 금속 기판 분리단계에서, 물리적인 힘을 통해 상기 플렉서블 금속 기판을 상기 모기판으로부터 분리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 플렉서블 금속 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 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 플렉서블 금속 기판의 두께는 5 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 있어서, 상기 전자소자는 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display:OLED), 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 전기영동장치(Electrophoretic display: EPD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma displaypanel: PDP), 박막 트랜지스터(thin-film transistor: TFT), 마이크로 프로세서(microprocessor) 및 램(Random access memory: RAM)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 전자소자는 본 발명에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 보호층이 있는 모기판을 이용한 플렉서블 전자소자의 제조방법, 플렉서블 전자소자 및 플렉서블 금속 기판은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있어, 고성능의 플렉서블 전자소자를 저비용으로 제조하는데 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.
첫째, 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 금속 기판의 표면거칠기를 매우 낮게 유지할 수 있기 때문에, 공정온도를 350 ℃ 이하로 낮추는 고분자 계열의 평탄화층이 필요 없어 공정시간, 비용을 절감할 뿐 아니라, 450 ℃ 이상의 고온 공정을 통해 폴리실리콘 TFT와 같은 고성능의 전자소자를 만들 수 있는 장점이 있다.
셋째, 플렉서블 금속 기판의 제조에 있어서, 고가의 연마 공정이 필요 없어지고, 높은 결함 밀도로 인한 저수율 문제를 해결할 수 있어 경제성이 개선된다.
넷째, 본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판 제조에 있어서, 플렉서블 금속 기판의 재료를 인바합금로 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 모기판에 별도의 플렉서블 금속 기판을 지지하는 임시기판을 이용하여 전자소자의 제조방법에 따르면, 플렉서블 기판의 휨, 반송, 정렬 등의 문제없이 기존 유리기판 공정 조건 및 설비를 그대로 이용할 수 있어, 핸들링을 용이하게 할 수 있다.
여섯째, 본 발명의 한 측면으로 플렉서블 금속 기판의 제조시, 반복적인 별도의 연마, 증착 등의 공정 없이 모기판의 관리가 용이하며 계속 사용할 수 있어, 생산 시간, 비용 등을 단축하며, 높은 수율을 얻을 수 있다.
일곱째, 본 발명의 한 측면으로 플렉서블 금속 기판의 제조시, 특정 열팽창 계수가 필요한 다양한 전자소자에 맞는 단일 조성의 플렉서블 금속 기판을 제공하여 고온으로 가열 시에도 기판의 휨이나 균열 발생 등의 문제 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 일반적인 도금 하지층을 적용하는 경우의 플렉서블 전자소자의 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 일반적인 도금 하지층을 적용하는 경우의 플렉서블 전자소자의 제조방법을 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다.
또한 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 제공 되어지는 것이며, 또한 도면에서 막 또는 영역들의 크기 또는 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어진 것이다.
[제 1 실시예]
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉서블 금속 기판과 플렉서블 전자소자의 제조방법을 개략적으로 도시한 것이다. 플렉서블 금속 기판의 제조방법은 플렉서블 전자소자의 제조방법의 일부이므로, 플렉서블 전자소자의 제조방법을 기준으로 설명한다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉서블 전자소자의 제조방법은 크게, 도전성이 있는 음극인 모기판(100) 상에 산성 도금 용액 또는 염기성 도금 용액에 대해 내부식성을 갖는 보호층(110)을 형성하고, 보호층(110) 위에 플렉서블 금속 기판(200)을 전기 도금 방식으로 형성하고(도 1a), 플렉서블 금속 기판(200)을 상기 보호층(110)으로부터 분리시켜 플렉서블 금속 기판(200)을 제조하는 단계(도 1b, 1c)와, 분리한 플렉서블 금속 기판(200)의 분리면에 전자소자(300)와 봉지층(400)을 형성하는 단계(도 1d)로 이루어진다.
본 발명의 제 1 실시예에서는 모기판(100)으로 200 ㎛ 두께를 갖으며, 표면 거칠기가 55 nm인 압연된 동판(Cu 기판)을 사용하였다. 화학적 기계적 연마(CMP:chemical mechanical polishing)방법으로 모기판(100)인 동판의 표면 거칠기를 4 nm 수준으로 더 낮추었다. 아세톤, 이소프로판 알콜, 이온이 제거된 정제수에 담근 채 각 5분씩 초음파 세정을 하였다. 표면에 남은 잔류 정제수를 질소로 불어낸 후 1분 동안 150 ℃로 가열하여 제거하였다. 추가적으로 UVO 처리를 10분 동안 진행하여 표면에 제거되지 않은 불순물을 제거하였다. 보호층(110)으로서 Ar 가스 이온빔 보조 전자선 증착(ion-beam assisted electron-beam deposition)방법을 통하여 Ti, Pt를 각 각 50 nm와 500 nm를 증착하였다. 다음으로, Pt 표면에 O2 플라즈마 처리를 1분 동안 수행하였다.
본 발명은 대면적 연속 공정에서 신뢰성 있는 모기판(100) 관리 및 플렉서블 금속 기판(200)의 불량을 감소시킬 수 있는 기술 적용이 매우 중요하다. 모기판(100)이 손상되어 표면 거칠기가 높아지면, 플렉서블 금속 기판(200) 분리면의 거칠기도 높아지게 되고, 분리면 상부에 형성되는 전자소자(300)의 단락, 누설 전류 증가 등의 문제가 발생한다. 이러한 수율 감소는 불량품 생산 원가에 비례하여 기하급수적인 비용 상승을 초래한다. 또한, 모기판(100)에 반복적으로 별도의 층을 성막하거나, 연마를 하거나, 교체해야하는 비용이 추가적으로 발생한다. 모기판(100) 표면 손상의 주요 원인은 Ph 2~3에 이르는 산성 도금 용액에 의한 부식, 세정 과정 중에 물에 의한 부식, 공기 중의 불균일 표면 산화가 있으며, 기존 전자소자 공정에 쓰이는 유리 기판에 요구되는 기판 청결도 수준을 갖기 위해서는, 플렉서블 금속 기판 제조 공정 환경 하에서 모기판이 손상되지 않도록 모기판은 내부식성을 가져야 한다. 모기판에 내부식성을 부여하기 위해서는 모기판(100)상에 전도성이 있는 보호층(110)을 형성하는 것이 바람직하다. 보호층 재료로서 내부식성을 갖는 금속이면 어떤 재료도 무방하나, Au, Pt, Ir, Ru 등의 귀금속으로 단일 조성을 갖는 금속 기판이 전도성 음극으로 바람직하다. 또한, Ni, Mo, Cr 중 적어도 하나를 포함하는 Fe 합금이나 Ti 또는 Ti 합금과 같이 내식성이 있는 재료이면 어떤 재료도 무방하다. 보호층(110)이 부식 환경으로부터 모기판(100)을 보호하므로 모기판 재료로서 전도성이 있는 것이면 어떤 재료도 가능하나, 더 바람직하게는 Cu, Fe, Al, Mo 중 적어도 하나를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 보호층/모기판 구조 또는 다층으로 구성되어 있는 보호층의 경우 층간 박리에 의해 플렉서블 금속 기판(200)의 거칠기를 증가시키는 문제가 발생할 수 있다. 특히, 모기판(100)과 보호층(110)의 계면이 분리되는 경우는 플렉서블 금속 기판(200)을 제조할 때 마다 반복적으로 모기판(100)에 보호층(110)을 형성해야 한다. 반복적인 보호층 형성은 재료비, 생산비용의 상승을 초래하며 특히 롤투롤(Roll to Roll) 대량 생산에 부적합한 진공 증착을 반복적으로 수행해야 하는 문제가 있다.
이를 도금 하지층을 이용하는 기존의 도금 공정과 비교하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
즉 도 2를 참조하면, 기존 도금 공정에는 기판 손상을 방지하기 위해 크롬산염이나 인산염 피막처리를 한 후 기판과 도금층과의 계면 결합력 증대를 위해 도금 하지층(210)으로 흔히 사용되는 Cr, Ti, Ni 등을 사용하며, 기판과 도금 하지층 계면에서 분리시켜 도금층 상에 도금 하지층(210)이 함께 분리되게 된다. 그러나, 크롬산염이나 인산염을 표면 거칠기를 크게 증가시키는 문제점이 있어 평탄한 플렉서블 금속 기판을 만드는 데는 부적당하다. 보다 구체적으로, 계면 결합력 증대를 위한 도금 하지층(210)으로 흔히 사용되는 Cr, Ti, Ni 등의 물질은 두 층 사이의 계면 결합력을 증대시킬 수는 있으나, 진공 증착 시 진공 챔버에 남아있는 수분 및 유해 가스의 게터 역할을 하여 하부 기판 상에 증착되는 수 원자층에는 산화와 같은 변성이 진행된다. 따라서, 일반적인 증착 조건 및 진공 챔버 상태로서 모기판 상에 증착된 도금 하지층 및 도금층을 분리시 하부 기판과 도금 하지층 사이가 분리되게 된다. 이에 반해 본 발명은 보호층이 모기판 상에 증착될 때, 보호층 물질이 산화되지 않도록 진공 챔버의 히팅 및 고진공도 유지 등의 가능한 방법 등을 동원하여 반복적인 플렉서블 금속 기판의 생산에도 불구하고, 모기판에 보호층이 안정적으로 부착되고, 보호층과 플렉서블 금속 기판이 분리될 수 있도록 하였다.
또한, 기존 도금 공정에 의하면, 도금층과 도금 하지층 사이의 열팽창 계수 차이로 기판 가열시 기판의 휨 및 전자소자의 누설 전류가 증대되는 문제가 나타난다. 또한, 도금 공정에서 전극으로서 필요한 전도도를 높이기 위한 도금 하지층(210)으로 Au, Ag 등은 고온에서 집괴(agglomeration)에 의한 불균일한 표면을 만드는 문제가 있으며, Cu의 경우에는 쉽게 산화가 되며, 불안정한 산화막으로 인한 표면 거칠기 증가의 문제가 있다. 따라서, 보호층과 모기판의 계면 결합력을 증대시켜서 보호층과 플렉서블 금속 기판 사이만이 선택적으로 분리되는, 단일 조성을 갖는 플렉서블 금속 기판(200)을 제조하는 기술이 매우 중요하다.
본 발명은 모기판(100)과 보호층(110)의 계면 결합력을 증대시키기 위한 방법으로 보호층(110)이 형성될 모기판 표면을 플라즈마 처리하거나 상기 모기판 표면에 UV를 조사하여 표면처리를 수행할 수 있다. 또한, 보호층(110) 형성 중에 모기판(100)을 100 ℃ 이상 800 ℃ 이하로 가열하여 보호층 물질이 모기판(100) 상에 높은 결합력을 갖고 증착될 수 있도록 할 수 있다. 증착방법으로는 열증착방법 보다는 증착되는 물질의 에너지가 상대적으로 높은 스퍼터링 또는 전자선 증착 방법이 바람직하다. 모기판(100)과 보호층(110)의 계면 결합력을 증대시키기 위한 더 바람직한 방법으로는 보호층 증착 중 이온빔 보조 증착 (Ion-beam assisted deposition)을 하는 것이다. 상술한 방법을 조합하여 플렉서블 금속 기판(200)을 보호층(110)으로부터 분리 시 모기판(100) 상의 보호층(110)과 플렉서블 금속 기판(200) 계면이 안정적으로 분리될 수 있다. 따라서, 본 기술은 전자소자 구조 및 제조 공정상 요구되는 특정 열팽창 계수를 갖는 단일 플렉서블 금속 기판(200)을 얻을 수 있는 장점이 있다. 단일 조성으로 이루어진 플렉서블 금속 기판(200)은 서로 다른 조성으로 이루어진 다층 플렉서블 금속 기판에 비해 150 ℃ 이상 가열을 하는 고온 공정에서 기판의 휨이 없기 때문에 용이한 기판의 정렬 및 이송, 전자소자의 균열 방지 등의 효과가 있다. 플렉서블 금속 기판(200)이 필요에 따라서는 단일 조성으로 이루어진 단층이 아닌 다층으로도 구성은 가능하다.
본 발명의 제1 실시예에서 사용한 모기판(100) 및 보호층(110)은 반복적인 플렉서블 금속 기판 제조시에도 유의미한 표면 거칠기 변화는 관찰되지 않았으며, 반복적인 연마 또는 별도의 층 성막 없이 모기판(100)으로서 재사용을 할 수 있었다. 모기판(100)의 형상은 롤투롤 공정을 위해서는 스트립 형태의 박판이나, 원형의 롤로서도 사용가능하며, 배치(batch) 공정에서는 시트 형태의 박판도 무방하다.
플렉서블 금속 기판(200)이 형성되는 모기판(100) 면의 표면 거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 10 ㎛ × 10 ㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0 <Rms < 100 ㎚, 0 < Rp -v < 1000 ㎚로 조절되는 것이 바람직하다. 모기판(100) 및 플렉서블 금속 기판(200)의 표면 거칠기가 100 nm 이상인 경우 대부분의 전자소자는 단락 및 누설 전류의 발생 등의 문제가 생기게 된다. 태양 전지의 경우 약 30 nm 이하, OLED의 경우는 약 4 nm 이하가 더욱 바람직하다. 본 발명의 제1 실시예에서는 모기판(100)으로서 표면 거칠기가 4 nm인 동박을 사용하여, OLED 전자소자(300)가 플렉서블 금속 기판(200) 상에 안정적으로 동작함을 확인하였다.
내부식성을 갖는 모기판(100)의 세정 및 추가적인 표면 처리는 모기판 표면에 1 nm 내지 15 nm 두께의 안정적인 부동태막을 표면에 제공하며, 표면 거칠기에 큰 영향을 미치지 않으면서 내부식성 증대 역할을 수행하게 된다. 또한, 모기판(100)상에 수 nm 두께의 부동태 피막은 도금을 위한 전기 전도에는 큰 영향을 미치지 않고, 플렉서블 금속 기판(200)과 모기판(100) 사이 계면 분리를 용이하게 하는 결합력을 조절하는 역할을 하므로 플렉서블 금속 기판(200) 제조에 바람직하다. 모기판(100) 표면 처리는 산화 또는 질화 처리를 통해 모기판(100) 표면에 부동태 피막을 형성할 수 있으면 무방하나, UV, 플라즈마 처리 등을 사용할 수 있다. 도금시 음극 표면을 보호하기 위해 일반적으로 사용하는 인산염 또는 크롬산염 피막제는 모기판(100) 표면을 거칠게 만들므로 평탄한 플렉서블 금속 기판(200)을 생산하기 위한 모기판(100) 피막제로서 바람직하지 않다.
다음으로, 표면에 Pt 보호층이 있는 동판을 황산철과 설파민산니켈로 이루어진 Fe-Ni 도금 용액에 침지하여, 전기도금 방법으로 플렉서블 금속 기판(200)인 INVAR를 모기판(100) 상에 100 ㎛ 두께로 별도의 층 없이 바로 형성을 하였다. INVAR 기판의 Fe - 38% Ni 조성은 전류밀도, 황산철과 설파민산니켈의 비율, 전극간 거리, 교반속도, 첨가제로 조절하였다. 소정의 두께로 INVAR를 형성한 후 이온이 제거된 정제수를 5분 동안 흘려 스테인레스 스틸 및 INVAR 표면에 남아있는 도금액을 제거하였다. 표면에 남은 잔류 정제수를 질소로 불어낸 후 1분 동안 150 ℃로 가열하여 제거하였다.
다음으로, 동판 상에 형성된 Pt 보호층과 INVAR 기판을 물리적으로 분리하여 분리면이 모기판(100)과 유사한 거칠기를 갖는 평탄한 표면을 갖는 플렉서블한 INVAR 기판을 얻을 수 있다. INVAR 기판의 표면 거칠기는 측정 장비 및 측정 방법의 오차 범위 내에서 동판과 유사한 4 nm의 거칠기를 갖는 것으로 측정 되었다.
본 발명에서 모기판(100) 상의 보호층과 플렉서블 금속 기판(200)의 분리는 두 층간 계면이 안정적으로 분리가 되는 방법이면 어떠한 방법이나 사용이 가능하다. 본 발명의 제1 실시예에서는 플렉서블 금속 기판(200)과 모기판(100)상의 보호층(110) 사이의 계면결합력이 플렉서블 금속 기판(200)의 항복강도보다 작게 되도록 조절하고, 플렉서블 금속 기판(200) 분리단계에서, 물리적인 힘을 통해 상기 플렉서블 금속 기판(200)을 상기 모기판(100)상의 보호층(110)으로부터 물리적으로 박리를 하였다. 물리적 박리 방법을 사용하는 경우 별도의 층이 필요 없으며, 단순한 방법으로 분리공정을 수행할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 있어서, 상기 모기판(110)과 상기 플렉서블 금속 기판(200)의 분리를 위해 유기화합물 이형제 성분이 포함된 도금 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 기존 도금 공정에 널리 사용되는 크롬산염이나 인산염 이형제를 사용할 경우, 모기판 표면에 거친 피막을 형성해 모기판으로부터 분리된 플렉서블 금속 기판의 표면 거칠기가 매우 높아져 평탄한 플렉서블 금속 기판을 만드는 데는 부적당하다. 따라서, 모기판(100)의 표면 거칠기에 영향을 주지 않으나 모기판(100)과 플렉서블 금속 기판(200) 사이의 분리를 용이하게 하는 유기 화합물 또는 유기 금속화합물이 도금 용액에 들어 있는 것이 바람직하다. 본 발명의 제1 실시예에서는 사카린 및 시트르산 나트륨을 사용하여 도금된 플렉서블 금속 기판(200)인 INVAR의 내부 응력, 결정립, 모기판과 결합력을 조절하여 모기판(100)으로부터 분리를 용이하게 하였다.
다음으로, INVAR 기판을 질소 분위기, 700 ℃에서 30분 동안 소둔 즉, 어닐링(annealing)을 하였다. 도금 방법으로 형성된 INVAR 기판은 결정립이 매우 작고, 내부 응력을 갖고 있어서 소둔 없이 가열 공정이 있는 전자소자를 상부에 제작할 경우 재결정 과정이 진행되어 전자소자에 균열이 가고 휘는 문제가 발생하였었다. 약 38% Ni 조성을 갖는 소둔 된 INVAR 기판은 유리, 실리콘 및 실리콘 산화물로 이루어진 TFT와 가장 유사한 열팽창 계수를 갖고 있으며, 반복되는 고온공정에서도 열팽창 계수 차이로 인한 문제를 최소화 시키는데 가장 바람직하다. 상술한 열에 약한 도금 하지층(210)을 플렉서블 금속 기판에서 배제함으로써 고온에서도 사용가능한 평탄한 플렉서블 금속 기판을 얻을 수 있었다. 도금 하지층(210)으로 INVAR 기판 일면에 형성 된 Au, Ag 등은 열처리로 인한 집게 현상이 발생하여 표면 거칠기가 매우 높아졌었던 문제가 발생하였다.
다음으로, 모기판(100)인 동판으로부터 분리된 플렉서블 금속 기판(200)인 INVAR의 분리면 상에 OLED 소자(300)를 형성하였다. OLED 소자는 포토레지스트를 이용해 패턴을 형성한 후 플렉서블 기판인 Ag를 반사전극으로 하여 1 nm 두께로 CuO로 정공 주입을 형성하고, 상기 정공주입층 상에는 70 nm 두께로 a-NPD를 정공 수송층으로 형성하고, 상기 정공 수송층 상에는 40 nm 두께로 Alq3를 발광층으로 형성하고, 상기 발광층 상에는 5 nm 두께로 BCP를 정공 방지층을 형성하고, 상기 정공 방지층 상에는 20 nm 두께로 Alq3를 전자 수송층으로 형성하고, 상기 전자 수송층 상에 10 nm 두께로 Al을 투명 전극으로 형성한 후, 보호층(400)인 수분침투 방지층이 코팅된 열경화성 에폭시 필름을 접착하여, 플렉서블 OLED를 제조할 수 있었다.
본 발명에 있어서 전자소자(300)는, 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display:OLED), 태양전지(solar cell), 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 전기영동장치(Electrophoretic display: EPD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma displaypanel: PDP), 박막 트랜지스터(thin-film transistor: TFT), 마이크로 프로세서(microprocessor) 및 램(Random access memory: RAM) 등 평탄한 기판이 필요한 전자소자면 어떤 것이든 무방하다.
[제 2 실시예]
본 발명의 제 2 실시예에서는 제 1 실시예와 달리 고온 공정이 필요없으며 높은 방열 특성을 갖는 기판이 필요한 경우에 적용할 수 있도록 플렉서블 금속 기판(200)으로 Cu를 도금하여 사용하였다. 저온 공정이 사용되므로 제1 실시예와 달리 플렉서블 금속 기판의 열처리 공정을 생략하였으며, Cu 기판의 산화를 방지 및 절연을 하기 위해 모기판으로부터 박리 후 SiO2 1 ㎛를 증착하고 제 1 실시예와 동일하게 OLED 소자를 제작하였다. 고온이 필요하지 않는 경우 플렉서블 금속 기판의 물질은 크게 한정되지 않으나 플렉서블 금속 기판이 일반적인 핸들링 공정에서 찢어지지 않도록 5 ㎛ 이상의 두께가 필요하며, 금속 기판의 유연성이 유지되는 500 ㎛ 이하의 두께가 바람직하다.
100 : 모기판 110 : 보호층
200 : 플렉서블 금속 기판 210 : 도금 하지층
300 : 전자소자 400 : 봉지층
200 : 플렉서블 금속 기판 210 : 도금 하지층
300 : 전자소자 400 : 봉지층
Claims (44)
- 모기판 상에 산성 도금 용액 또는 염기성 도금 용액에 대해 내부식성을 갖는 보호층을 형성하는 보호층 형성단계;
상기 모기판 상에 형성되어 있는 보호층 상에 플렉서블 금속 기판을 전기 도금 방식으로 형성하는 플렉서블 금속 기판 형성단계;
상기 플렉서블 금속 기판을 상기 모기판에 형성되어 있는 보호층으로부터 분리시키는 플렉서블 금속 기판 분리단계; 및
상기 모기판과 접촉되어 있던 상기 플렉서블 금속 기판의 분리면 상에 전자소자를 형성하는 전자소자 형성단계를 포함하고,
상기 모기판은 도전성이 있는 음극이며,
상기 플렉서블 금속 기판이 형성되는 보호층의 표면 거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 10 ㎛ × 10 ㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0 < Rms < 100 ㎚, 0 < Rp -v < 1000 ㎚로 조절되는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 모기판은 도전성을 갖는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 모기판은 Cu, Fe, Al 및 Mo 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 모기판은 시트 박판 또는 스트립 박판 또는 롤 형상인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 보호층은 상기 모기판의 표면을 산화 처리 또는 질화 처리하여 형성된 부동태 피막인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 모기판 표면에 형성된 부동태 피막의 두께는 1 nm 이상 15 nm 이하인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 보호층은 Ni, Mo 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하는 Fe 합금인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 보호층은 Ti 또는 Ti 합금인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 보호층은 상기 산성 도금 용액 또는 상기 염기성 도금 용액에 대해 내부식성을 갖는 귀금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 보호층은 Au, Pt, Ir 및 Ru으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 모기판에 형성되어 있는 보호층과 상기 플렉서블 금속 기판의 분리를 위해 유기화합물 이형제 성분이 포함된 도금 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 보호층 형성단계 이전에, 상기 모기판과 상기 보호층의 분리를 방지하기 위해 상기 보호층이 형성될 모기판 표면을 플라즈마 처리하거나 상기 모기판 표면에 UV를 조사하여 표면처리를 수행하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 보호층 형성 중에, 상기 모기판과 상기 보호층의 분리를 방지하기 위해 상기 모기판을 100 ℃ 이상 800 ℃ 이하로 가열하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 보호층 형성단계에서, 상기 모기판과 상기 보호층의 분리를 방지하기 위해 스퍼터링 방법 또는 전자선 증착 방법을 사용하여 상기 보호층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 보호층 형성단계에서, 상기 모기판과 상기 보호층의 분리를 방지하기 위해 형성중인 보호층에 이온 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 모기판에 형성되어 있는 보호층은 상기 플렉서블 금속 기판으로부터 분리된 후 상기 표면 거칠기가 유지되는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 보호층이 형성되어 있는 모기판은 상기 플렉서블 금속 기판으로부터 분리된 후 상기 보호층에 대한 반복적 연마없이도 상기 플렉서블 금속 기판 형성단계에서 재사용 할 수 있는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 플렉서블 금속 기판과 상기 모기판 사이의 계면결합력이 상기 플렉서블 금속 기판의 항복강도보다 작게 되도록 조절하고, 상기 플렉서블 금속 기판 분리단계에서, 물리적인 힘을 통해 상기 플렉서블 금속 기판을 상기 모기판으로부터 분리하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 플렉서블 금속 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, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 플렉서블 금속 기판의 두께는 5 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 전자소자는 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display:OLED), 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 전기영동장치(Electrophoretic display: EPD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma displaypanel: PDP), 박막 트랜지스터(thin-film transistor: TFT), 마이크로 프로세서(microprocessor) 및 램(Random access memory: RAM)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판의 제조방법. - 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항의 플렉서블 금속 기판의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는, 플렉서블 금속 기판.
- 모기판 상에 산성 도금 용액 또는 염기성 도금 용액에 대해 내부식성을 갖는 보호층을 형성하는 보호층 형성단계;
상기 모기판 상에 형성되어 있는 보호층 상에 플렉서블 금속 기판을 전기 도금 방식으로 형성하는 플렉서블 금속 기판 형성단계;
상기 플렉서블 금속 기판을 상기 모기판에 형성되어 있는 보호층으로부터 분리시키는 플렉서블 금속 기판 분리단계; 및
상기 모기판과 접촉되어 있던 상기 플렉서블 금속 기판의 분리면 상에 전자소자를 형성하는 전자소자 형성단계를 포함하고,
상기 모기판은 도전성이 있는 음극이며,
상기 플렉서블 금속 기판이 형성되는 보호층의 표면 거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 10 ㎛ ×10 ㎛의 스캔 범위로 관측할 때, 0 < Rms < 100 ㎚, 0< Rp -v < 1000 ㎚로 조절되는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 모기판은 도전성을 갖는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 모기판은 Cu, Fe, Al 및 Mo 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 모기판은 시트 박판 또는 스트립 박판 또는 롤 형상인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 보호층은 상기 모기판의 표면을 산화 처리 또는 질화 처리하여 형성된 부동태 피막인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 27 항에 있어서,
상기 모기판 표면에 형성된 부동태 피막의 두께는 1 nm 이상 15 nm 이하인 것을 특징으로 하는, 플플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 보호층은 Ni, Mo 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하는 Fe 합금인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 보호층은 Ti 또는 Ti 합금인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 보호층은 상기 산성 도금 용액 또는 상기 염기성 도금 용액에 대해 내부식성을 갖는 귀금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 31 항에 있어서,
상기 보호층은 Au, Pt, Ir 및 Ru으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 모기판에 형성되어 있는 보호층과 상기 플렉서블 금속 기판의 분리를 위해 유기화합물 이형제 성분이 포함된 도금 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 보호층 형성단계 이전에, 상기 모기판과 상기 보호층의 분리를 방지하기 위해 상기 보호층이 형성될 모기판 표면을 플라즈마 처리하거나 상기 모기판 표면에 UV를 조사하여 표면처리를 수행하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 보호층 형성 중에, 상기 모기판과 상기 보호층의 분리를 방지하기 위해 상기 모기판을 100 ℃ 이상 800 ℃ 이하로 가열하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 보호층 형성단계에서, 상기 모기판과 상기 보호층의 분리를 방지하기 위해 스퍼터링 방법 또는 전자선 증착 방법을 사용하여 상기 보호층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 보호층 형성단계에서, 상기 모기판과 상기 보호층의 분리를 방지하기 위해 형성중인 보호층에 이온 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 모기판에 형성되어 있는 보호층은 상기 플렉서블 금속 기판으로부터 분리된 후 상기 표면 거칠기가 유지되는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 보호층이 형성되어 있는 모기판은 상기 플렉서블 금속 기판으로부터 분리된 후 상기 보호층에 대한 반복적 연마없이도 상기 플렉서블 금속 기판 형성단계에서 재사용 할 수 있는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 플렉서블 금속 기판과 상기 모기판 사이의 계면결합력이 상기 플렉서블 금속 기판의 항복강도보다 작게 되도록 조절하고, 상기 플렉서블 금속 기판 분리단계에서, 물리적인 힘을 통해 상기 플렉서블 금속 기판을 상기 모기판으로부터 분리하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 플렉서블 금속 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, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 플렉서블 금속 기판의 두께는 5 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 전자소자는 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display:OLED), 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 전기영동장치(Electrophoretic display: EPD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma displaypanel: PDP), 박막 트랜지스터(thin-film transistor: TFT), 마이크로 프로세서(microprocessor) 및 램(Random access memory: RAM)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자의 제조방법. - 제 23 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항의 플렉서블 전자소자의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는, 플렉서블 전자소자.
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| US9627636B2 (en) | 2014-12-19 | 2017-04-18 | Samsung Display Co., Ltd. | Flexible display apparatus and manufacturing method thereof |
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2011
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