KR20130070503A - 요철 구조를 이용한 전사 인쇄용 기판의 제조방법, 이에 의해 제조된 전사 인쇄용 기판 및 이의 응용 - Google Patents

요철 구조를 이용한 전사 인쇄용 기판의 제조방법, 이에 의해 제조된 전사 인쇄용 기판 및 이의 응용 Download PDF

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Abstract

요철 구조를 이용한 전사 인쇄용 기판의 제조방법 및 이에 의해 제조된 전사 인쇄용 기판을 제공한다. 전사 인쇄용 기판의 제조방법은 요철 구조가 형성된 핸들링 기판을 준비하는 단계; 요철 구조를 따라 희생층을 형성하는 단계; 희생층이 형성된 핸들링 기판 상에 고분자를 코팅하여 요철 구조의 오목부를 충전하는 돌출부를 구비한 고분자 기판을 형성하는 단계; 및 희생층을 제거하는 단계를 포함한다. 전사 인쇄용 기판은 요철 구조가 형성된 핸들링 기판; 및 요철 구조 상에 위치하며 요철 구조의 오목부에 삽입되는 돌출부를 구비한 고분자 기판을 포함한다. 본 발명에 따르면, 초박막 기판 상에서 소자의 제조 공정을 안정적으로 수행할 수 있으며, 전사 인쇄 공정에서 높은 정렬도와 전사 수율을 확보할 수 있다.

Description

요철 구조를 이용한 전사 인쇄용 기판의 제조방법, 이에 의해 제조된 전사 인쇄용 기판 및 이의 응용{Method for fabricating transfer printing substrate using concavo-convex structure, transfer printing substrate fabricated thereby and application thereof}
본 발명은 전사 인쇄용 기판의 제조방법 및 전사 인쇄용 기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 요철 구조가 형성된 핸들링 기판을 이용한 전사 인쇄용 기판의 제조방법, 이에 의해 제조된 전사 인쇄용 기판 및 이의 응용에 관한 것이다.
차세대 전기전자 소자들은 단순한 평면 형태가 아닌 피부나 의복, 건물 내외, 인체 장기 등 다양한 형태의 표면에 장착할 수 있어야 하며 이를 위해서 소자는 높은 기계적 유연성을 가져야 한다. 두께가 작을수록 소자의 기계적 유연성 확보가 용이하므로 사용되는 기판의 두께도 가능한 한 얇아야 하는데, 기판의 두께가 수십 마이크로미터 이하일 경우 자체의 기계적 유연성으로 인해 공정 과정에서 뒤틀리거나 휘어지는 변형을 피할 수 없다. 따라서, 공정의 안정성을 위해서는 초박막 기판을 지지해 주는 핸들링 기판의 사용이 불가피하다. 그러나 이 방법을 이용할 경우, 상기 초박막 기판 상에 소자를 제작한 후 박막형 소자를 상기 핸들링 기판에서 탈착시켜 원하는 다른 표면에 전사 인쇄하는 과정이 필요하며, 이때 소자의 정렬도 및 전사 수율이 매우 중요하다. 이와 관련해서는 고려되어야 할 세 가지 중요한 요소가 있다. 첫째, 초박막 기판은 소자의 제조 공정 동안 기계적으로 안정해야 하고, 둘째, 초박막 기판의 최초 배열 패턴이 소자의 제조 및 전사 인쇄 공정 동안 유지되어야 하며, 셋째, 높은 수율로 전사 인쇄가 가능하여야 한다.
전사 인쇄 기술과 관련한 예로서는 핸들링 기판 위에 바로 초박막 기판을 코팅하는 경우를 들 수 있는데, 이 경우 공정의 안정성을 확보할 있으나 핸들링 기판과 초박막 기판 사이의 높은 접촉력으로 인해 초박막 기판을 다른 기판으로 전사하는데 어려움이 있다. 따라서 핸들링 기판과 초박막 기판 사이에 희생층을 개재하고, 소자를 제작한 후에 상기 희생층을 제거하여 전사시키는 방법을 고려해 볼 수 있다. 그러나, 식각 용액을 이용해 희생층을 제거하는 경우, 핸들링 기판 상에 위치하는 초박막 기판의 패턴이 부유하여 원래의 배열을 잃어버리거나, 핸들링 기판에 다시 가라앉고 서로 밀착되어 전사 수율을 떨어뜨리는 문제를 야기한다. 한편, 핸들링 기판과 초박막 기판 사이에 절연막을 개재하고 레이저를 이용하여 핸들링 기판으로부터 소자를 분리하는 방법이 있으나, 이 경우 높은 비용과 레이저에 의한 소자의 손상의 가능성이 있으며, 핸들링 기판으로부터 탈착 시 불균일한 표면이 형성되어 소자의 성능이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 초박막 기판 상에 소자를 제조하는 공정에서 안정성을 확보하는 동시에, 전사 인쇄 과정에서 정렬도 및 전사 수율을 극대화하는 방법이 필요한 실정이다.
Matthew A. Meitl et al. Nature Mater. 2006, 5, 33-38 Alfred J. Baca et al. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 3051-3062
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 높은 정렬도와 전사 수율을 구현하는 동시에 소자의 손상을 최소화하는데 유용한, 전사 인쇄용 기판 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면은 전사 인쇄용 기판의 제조방법을 제공한다. 상기 전사 인쇄용 기판의 제조방법은, 요철 구조가 형성된 핸들링 기판을 준비하는 단계; 상기 핸들링 기판 상에 상기 요철 구조를 따라 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층이 형성된 핸들링 기판 상에 고분자를 코팅하여 상기 요철 구조의 오목부를 충전하는 돌출부를 구비한 고분자 기판을 형성하는 단계; 및 상기 희생층을 제거하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면은 전사 인쇄용 기판을 제공한다. 상기 전사 인쇄용 기판은, 요철 구조가 형성된 핸들링 기판; 및 상기 핸들링 기판의 요철 구조 상에 위치하며 상기 요철 구조의 오목부에 삽입되는 돌출부를 구비한 고분자 기판을 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 측면은 전사 인쇄용 전자 소자의 제조방법을 제공한다. 상기 전사 인쇄용 전자 소자의 제조방법은, 요철 구조가 형성된 핸들링 기판을 준비하는 단계; 상기 핸들링 기판 상에 상기 요철 구조를 따라 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층이 형성된 핸들링 기판 상에 고분자를 코팅하여 상기 요철 구조의 오목부를 충전하는 돌출부를 구비한 고분자 기판을 형성하는 단계; 및 상기 희생층을 제거하는 단계를 포함하되,
상기 희생층을 제거하기 전 또는 상기 희생층을 제거한 후에, 상기 고분자 기판 상에 전자 소자를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 고분자 기판이 요철 구조가 형성된 핸들링 기판에 구조적으로 결속되므로 상기 고분자 기판과 핸들링 기판 사이에 형성된 희생층이 제거되는 경우에도 고분자 기판의 배열이 견고히 유지될 수 있다.
또한, 희생층이 제거되더라도 핸들링 기판과 고분자 기판이 완전히 밀착되지 않으므로 감소된 접촉력으로 인해 전사 매체로의 전사가 용이하다.
또한, 고분자 기판 상에서 소자의 제조 공정을 안정적으로 수행할 수 있으며, 소자의 구성 물질이 희생층 제거에 사용되는 식각액에 취약한 경우에는 희생층 제거 공정을 소자 제조 전에 수행하여 소자의 손상을 방지할 수 있다.
한편, 희생층으로 수용성 고분자를 사용하고 식각액으로 물과 같은 비독성 물질을 사용할 수도 있으며, 이 경우에는 식각액에 의한 고분자 기판 및 소자의 손상이 문제되지 않는다. 따라서, 고분자 기판 상에 소자를 제조한 후 희생층 제거 공정을 수행할 수도 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 인쇄용 기판의 제조방법을 순차적으로 설명하는 사시도 및 부분 단면도이다.
도 6은 고분자 기판을 핸들링 기판으로부터 전사 매체로 전사시키는 과정을 나타낸 사시도이다.
도 7은 전사 매체로 전사된 고분자 기판을 피인쇄 기판으로 인쇄하는 과정을 나타낸 사시도이다.
도 8은 실험예 1에 따른 전사 인쇄용 기판의 제조 공정의 개략도 및 실제 제조된 각 결과물의 SEM 이미지이다.
도 9 및 10은 요철 구조의 오목부의 모양, 깊이 및 피치에 따른 고분자 기판의 정렬도와 전사 수율을 나타낸 그래프이다.
도 11은 전사 매체로 전사된 고분자 기판 및 피인쇄 기판으로 인쇄된 고분자 기판을 촬영한 광학 현미경 사진이다.
도 12는 실험예 4에 의해 제조된 유기발광소자를 촬영한 이미지이다.
도 13은 실험예 5에 따른 전사 인쇄용 전자 소자의 제조 및 전사 공정의 개략도이다.
도 14는 실험예 5에 따라 제조된 각 단계별 결과물의 SEM 이미지이다.
도 15a 및 15b는 실험예 6에 따라 측정된 정렬도(AD) 및 전사 수율(TY)을 나타낸 그래프들이다.
도 16은 실험예 7 및 비교예 1에 따라 측정된 정렬도(AD) 및 전사 수율(TY)을 나타낸 그래프이다.
도 17은 실험예 8에 따라 전사 매체로 전사된 고분자 기판을 촬영한 광학 현미경 사진이다.
도 18은 실험예 9에 따른 ZnO-TFT가 형성된 인쇄 전사용 소자의 사진 및 상기 소자의 특성을 나타낸 것이다.
도 19는 PET 필름 상에 전사 인쇄된 ZnO-TFT 어레이의 사진 및 구부림에 따른 ZnO-TFT의 특성 변화를 나타낸 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들은 이해의 편의 및 명확성을 기하기 위하여 과장 또는 생략된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 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 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 인쇄용 기판의 제조방법을 순차적으로 설명하는 사시도 및 부분 단면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 핸들링 기판(100) 상에 복수의 홀(h) 패턴을 갖는 포토레지스트층(102)을 형성한다(도 1). 다음, 포토레지스트층(102)의 홀(h)을 따라 핸들링 기판(100)을 식각하고 잔류 포토레지스트를 제거하여 요철 구조(108)가 형성된 핸들링 기판(100)을 준비한다(도 2).
상기 핸들링 기판(100)은 유리 또는 실리콘 기판일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 포토레지스트층(102)은 통상의 포토리소그래피법에 의해 형성할 수 있으며, 상기 핸들링 기판(100)은 기판의 종류에 따라 다양한 식각 방법에 의해 식각할 수 있다. 예를 들어, 핸들링 기판(100)이 유리 기판인 경우 BOE(Buffered Oxide Etchant)와 같은 식각액을 사용하여 식각할 수 있다. 핸들링 기판(100)이 실리콘 기판인 경우 건식 식각법, 바람직하게는 반응성 이온 식각(reactive ion etching, RIE)법을 사용하여 식각할 수 있다. 특히, 반응성 이온 식각을 이용하여 상기 핸들링 기판(100)을 식각하는 경우, 물리적 식각과 화학적 식각이 동시에 진행되므로 상기 요철구조(108)를 원하는 모양 및 크기로 신속히 형성할 수 있는 장점이 있다.
상기 요철 구조(108)의 오목부(104)는 다양한 형상을 갖도록 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 오목부(104)의 횡단면(핸들링 기판(100)의 수평 방향 단면을 의미함)은 원형, 타원형, 다각형 및 기타 다른 기하학적 형상을 갖도록 제조될 수 있다. 또한, 상기 오목부(104)의 종단면(핸들링 기판(100)의 수직 방향의 단면을 의미함)은 입구가 좁은 항아리 형상과 같이 오목부(104)의 입구가 오목부(104)의 배(belly)보다 작은 크기를 갖도록 제조될 수 있다.
한편, 요철 구조(108)가 형성된 핸들링 기판(100)을 준비하는 단계에서 핸들링 기판(100) 표면의 요철 구조(108)는 상술한 포토레지스트층(102) 이외에 다른 식각용 마스크를 사용하여 형성할 수도 있으며, 원하는 형태의 요철 구조(108)가 이미 형성된 핸들링 기판(100)을 입수하는 형태로도 준비될 수 있을 것이다.
도 3을 참조하면, 상기 요철 구조(108)의 형상을 따라 상기 핸들링 기판(100) 상에 희생층(110)을 형성한다. 즉, 상기 희생층(110)은 상기 요철 구조(108)가 갖는 모폴로지(morphology)를 따라 형성되며, 상기 희생층(110)을 형성하더라도 상기 오목부(104)의 형상에 실질적인 변화는 생기지 않는다.
상기 희생층(110)은 무기물 박막 또는 유기물 박막일 수 있다. 예를 들어, 상기 희생층(110)은 SiO2 및 포스포실리케이트와 같은 무기산화물, PAA(polyacrylic acid), PMMA(polymethyl methacrylate), PS(polystyrene) 및 덱스트란(dextran)과 같은 고분자, 또는 니켈, 구리, 크롬, 타이타늄, 은 및 알루미늄과 같은 금속 중에서 선택된 물질로 이루어진 박막일 수 있다. 상기 희생층(110)은 사용되는 물질의 종류에 따라 스퍼터링법, PECVD법, 전자빔증착법 또는 열증착법 등의 증착 공정을 사용하거나, 스핀 코팅법 또는 스프레이 코팅법 등의 용액 공정을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 요철 구조의 볼록부(106)의 상면에 형성되는 희생층(110)의 두께는 상기 요철 구조의 오목부(104)의 하면에 형성되는 희생층(110)의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다. 이러한 두께의 차이는 상기 희생층(110)을 형성하기 위한 원료 물질이 상기 요철 구조의 볼록부(106)의 상면보다 상기 요철 구조의 오목부(104)의 하면에 접근하기가 공간적으로 불리하기 때문에 발생할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 희생층(110)이 형성된 핸들링 기판(100) 상에 고분자를 코팅하여, 상기 핸들링 기판(100)을 덮으면서 상기 요철 구조의 오목부(104)를 충전하는 돌출부(122)를 구비한 고분자 기판을 형성한다. 상기 고분자를 코팅하는 과정은 고분자 함유 용액을 이용한 스핀 코팅과 같은 용액 공정을 통해 수행할 수 있으며, 이 과정에서 고분자는 요철 구조의 오목부(104)에 채워지고 상기 오목부(104)의 형상에 상응하는 형태의 돌출부(122)를 형성하게 된다.
상기 고분자는 PET(polyethylene terephthalate), PES(polyethersulfone), PS(polystyrene), PC(polycarbonate), PI(polyimide), PEN(polyethylene naphthalate), PAR(polyarylate) 및 SU-8 등일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 고분자 기판은 원하는 형상 및 배열을 갖도록 패터닝될 수 있다. 일 예로, 상기 패터닝을 통해 상기 고분자 기판을 모기판(parent substrate)로 하여 상기 모기판보다 작은 크기의 복수의 고분자 기판(120)들로 분할할 수 있다. 이 경우, 상기 고분자 기판(120)들 각각은 요철 구조의 오목부(104)에 삽입된 적어도 하나의 돌출부(122)를 가지며, 후술하는 바와 같이 희생층(122)을 제거하거나 고분자 기판(120) 상에 소자를 제조하는 후속 공정에서도 고분자 기판(120)들의 본래 위치를 유지할 수 있다. 상기 패터닝 공정은 고분자 기판(120)을 이루는 물질의 특성에 따라 공지된 방법 중에서 적절히 선택하여 수행할 수 있다. 예를 들어, PI와 같은 선형 고분자를 사용하는 경우 반응성 이온 식각법을 이용할 수 있으며, SU-8과 같은 광가교성 고분자를 사용하는 경우 포토리소그래피법을 이용할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 핸들링 기판(100) 및 고분자 기판(120) 사이에 개재된 상기 희생층(110)을 제거한다. 상기 희생층(110)의 제거는 습식 식각에 의해 수행될 수 있다. 상기 습식 식각에서 사용되는 식각액은 상기 고분자 기판(120)에 손상을 주지 않으면서 상기 희생층(110)을 선택적으로 제거할 수 있는 물질이라면 제한 없이 사용 가능하다. 상기 식각액은 예를 들어, 물, HF 용액, 아세톤, FeCl3 용액, 소듐 퍼설페이트 용액, 톨루엔 또는 인산/질산/아세트산/물의 혼합용액 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
이 경우, 상기 희생층(110)이 제거되더라도 상기 고분자 기판(120)의 돌출부(122)가 상기 핸들링 기판(100)의 오목부(104)에 삽입되어 속박되어 있으므로 상기 고분자 기판(120)은 본래의 위치에서 이탈되지 아니한다. 따라서, 고분자 기판(120)들의 배열 패턴은 유지될 수 있다.
특히, 상기 요철 구조의 오목부(104)의 종단면이 항아리 형상과 같이 오목부(104)의 입구가 오목부(104)의 배보다 작은 크기를 갖는 경우, 상기 고분자 기판(120)의 위치는 더욱 견고하게 유지될 수 있다. 이는 상기 요철 구조의 오목부(104)의 목 부분(즉, 오목부의 배와 입구 사이의 부분)이 상기 오목부(104)의 형상과 상응하도록 형성된 상기 고분자 기판(120)의 돌출부(122)의 배 부분(돌출부의 둘레 중 가장 큰 둘레를 갖는 부분을 의미함)을 잡아줄 수 있기 때문이다.
한편, 상기 오목부(104)의 종단면의 형상을 불문하고, 상기 희생층(110) 물질로서 PAA(polyacrylic acid) 및 덱스트란(dextran)과 같은 고분자를 사용하는 경우, 상기 희생층(110)을 이루는 고분자의 접찹력을 이용하여 고분자 기판(120)을 잡아줄 수 있다. 상기 희생층(110)의 식각 공정에서 요철 구조의 오목부(104) 내부에 위치하는 희생층(110) 고분자는 다른 부위에 위치하는 희생층(110) 고분자에 비해 상대적으로 느린 식각 속도를 가지며, 건조 과정에서 고분자들이 요철 구조의 오목부(104)로 몰려 잔존하게 된다. 이러한 현상은 요철 구조의 오목부(104)의 내부 및 주위에 위치하는 희생층 고분자 잔류물의 위상 구속(topological confinement) 효과에 의해 발생할 수 있다. 이렇게 잔존된 희생층(110) 고분자는 상기 고분자 기판(120)을 적절한 접착력으로 잡아줄 수 있다. 따라서, 상기 희생층(110) 고분자의 식각 정도를 조절하여 잔존하는 희생층(110) 고분자의 양을 조절할 수 있으므로 핸들링 기판(100)과 고분자 기판(120) 사이의 접찹력을 용이하게 제어할 수 있다.
이와 더불어, 상기 고분자 기판(120)은 핸들링 기판(100)에 직접 형성되지 않고, 상기 희생층(110) 상에 형성된 후에 희생층(110)을 제거함으로써 마련되는 것이므로 핸들링 기판(110) 상에 고분자 기판(120)을 직접 형성하는 경우보다 양 기판들(110, 120) 사이의 접촉력이 감소될 수 있다.
또한, 상기 희생층(110)이 제거되더라도 상기 고분자 기판(120)은 상기 핸들링 기판(100)에 가라앉아 완전히 밀착되지 않으며, 상기 희생층(110)에 접촉하고 있었던 고분자 기판(120)의 하부면 중 적어도 일부가 상기 핸들링 기판(100)으로부터 이격된 상태로 존재할 수 있다. 이는 상기 희생층(110)이 제거된 공간에 존재하는 식각액에 의해 상기 고분자 기판(120)이 부유될 수 있기 때문이다. 그러나, 상기 식각액이 건조되어 제거되는 경우라도, 예를 들어, 상기 고분자 기판(120)의 돌출부(122)의 높이가 상기 요철 구조의 오목부(104)의 깊이보다 큰 경우(이는 도 3에서 설명한 바와 같이, 요철 구조의 볼록부(106) 상면에 형성된 희생층(110) 두께가 요철 구조의 오목부(104)의 하면에 형성된 희생층(110) 두께보다 두꺼운 경우에 나타날 수 있다)에는 상기 고분자 기판(120)이 상기 돌출부(122)에 의해 지지되어 적어도 상기 요철 구조의 볼록부(106)와 상기 고분자 기판(120) 사이에 이격 공간이 마련될 수 있다. 다른 예로, 상기 고분자 기판(120)의 돌출부(122)의 배 부분이 상기 돌출부(122)의 배보다 크기가 작은 상기 요철 구조의 오목부(104)의 임의의 영역에 걸려 상기 고분자 기판(120)이 상기 핸들링 기판(100)으로 완전히 가라앉는 것이 방지될 수도 있다. 또 다른 예로, 희생층(120) 물질로서 고분자를 사용하는 경우, 희생층(120) 식각 공정에서 완전히 제거되지 않고 요철 구조의 오목부(104) 내부 또는 오목부(104)의 내부 및 주위에 잔류하는 희생층(120) 물질에 의해 고분자 기판(120)이 핸들링 기판(100)에 가라앉아 양 기판이 직접적으로 접촉되는 것이 방지될 수도 있다. 결과적으로, 본 발명의 제조방법 따르면 상기 핸들링 기판(100)과 상기 고분자 기판(120) 사이의 적어도 일부 영역에 이격 공간이 마련될 수 있다. 특히, 상기 핸들링 기판(100)에 형성된 요철 구조의 볼록부(106)의 상부면과 상기 고분자 기판(120)의 하부면 사이의 적어도 일부 영역에 이격 공간이 마련될 수 있다.
따라서, 핸들링 기판(100)과 고분자 기판(120) 사이의 이러한 감소된 접촉력으로 인해, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 고분자 기판(120)을 탄성중합체 스탬프 또는 접착성 필름과 같은 전사 매체(200)와 접촉시켜 떼어내는 과정에서 상기 고분자 기판(120)은 상기 핸들링 기판(110)에서 용이하게 분리되어 상기 전사 매체(200)로 전사될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 상술한 방법에 의해 제조된 전사 인쇄용 기판을 제공한다. 상기 전사 인쇄용 기판은 요철 구조가 형성된 핸들링 기판; 및 상기 핸들링 기판의 요철 구조 상에 위치하며, 상기 요철 구조의 오목부에 삽입되는 돌출부를 구비한 고분자 기판을 포함한다.
일 구현예에서, 상기 요철 구조의 오목부의 종단면은 오목부의 입구가 오목부의 배보다 작은 항아리 형상일 수 있고, 상기 고분자 기판의 돌출부는 상기 요철구조의 오목부의 형상과 상응하는 형상을 가질 수 있다.
일 구현예에서, 상기 핸들링 기판과 상기 고분자 기판 사이의 적어도 일부 영역에 이격 공간이 마련될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 요철 구조의 볼록부의 상부면과 상기 고분자 기판의 하부면 사이의 적어도 중 적어도 일부 영역에 이격 공간이 마련된 것을 특징으로 하는 전사 인쇄용 기판.
일 구현예에서, 상기 고분자 기판은 소정의 패턴으로 분할된 기판일 수 있으며, 상기 분할된 기판 각각은 상기 돌출부에 의해 상기 요철 구조의 오목부에 속박되어 상기 분할된 기판의 배열이 유지될 수 있다.
일 구현예에서, 적어도 상기 요철 구조의 오목부의 내부에서 상기 핸들링 기판과 상기 고분자 기판 사이에 수용성 고분자가 개재되어, 상기 핸들링 기판과 상기 고분자 기판 사이의 계면 접착 물질로 작용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 전사 인쇄용 기판을 이용한 전사 인쇄용 전자 소자를 제조하는 방법을 제공한다. 전사 인쇄용 소자의 제조방법은 요철 구조가 형성된 핸들링 기판을 준비하는 단계; 상기 핸들링 기판 상에 상기 요철 구조를 따라 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층이 형성된 핸들링 기판 상에 고분자를 코팅하여 상기 요철 구조의 오목부를 충전하는 돌출부를 구비한 고분자 기판을 형성하는 단계; 및 상기 희생층을 제거하는 단계를 포함하되, 상기 희생층을 제거하기 전 또는 상기 희생층을 제거한 후에, 상기 고분자 기판 상에 전자 소자를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 고분자 기판 상에 소자를 형성하는 단계를 희생층 제거 전 또는 희생층 제거 후의 어느 단계에서 형성할지 여부는 희생층을 제거하는 환경 및 소자 제작의 용이성 등을 고려하여 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 희생층의 제거에서 불화수소(HF)와 같이 소자에 손상을 줄 수 있는 식각액을 사용하여 경우라면 희생층 제거 후에 소자를 형성하는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 희생층 물질로서 수용성 고분자를 사용하고 희생층 식각액으로 물을 사용하는 경우에는 식각액에 의한 소자의 손상이 문제되지 않으므로 소자 형성 후 희생층 제거 공정을 수행할 수 있다. 희생층이 제거되지 않은 경우가 희생층이 제거된 경우보다 핸들링 기판과 고분자 기판 사이의 접착력이 강하므로 고분자 기판의 정렬도의 감소 없이 보다 용이하게 고분자 기판 상에 소자를 형성할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 전사 인쇄용 고분자 기판을 이용하여 상기 고분자 기판(또는 상기 고분자 기판과 함께 상기 고분자 기판 상에 형성된 전자 소자)을 피인쇄 기판으로 전사 인쇄하는 방법을 제공한다.
도 6을 참조하며 설명한 바와 같이 전사 매체(200)로 전사된 고분자 기판(120)은, 도 7에 도시된 바와 같이 최종적으로 피인쇄 기판(300), 예를 들어, 플라스틱, 종이, 테이프, 직물 및 기타 물질의 기판으로 인쇄될 수 있다. 또한 상기 고분자 기판(120)은 높은 유연성을 가지므로 피인쇄 기판(300)이 평면형인 경우뿐만 아니라 곡면형인 경우에도 인쇄가 가능하다. 이때, 상기 고분자 기판(120)이 전사 매체(200)로부터 피인쇄 기판(300)으로 용이하게 인쇄될 수 있도록 상기 피인쇄 기판(300)의 피인쇄 면(310)은 접착력이 강한 성질을 갖는 것이 바람직하며, 접착력을 높이기 위해 상기 피인쇄 면에 별도의 접착성 물질을 도포할 수도 있다.
한편, 상기 고분자 기판(120)을 상기 전사 매체(200)로 전사하기 전에 상술한 바와 같이 상기 고분자 기판(120) 상에 목적하는 소자를 미리 형성할 수 있다. 따라서, 피인쇄 기판(300)이 피인쇄 기판(300) 상에 소자를 직접 제조하는 공정에서 요구되는 물리적 및 화학적 환경에 취약한 경우에도 피인쇄 기판(300)의 성질에 구애받지 않고 피인쇄 기판(300) 상에 소자를 용이하게 구현할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실험예 1: 전사 인쇄용 기판의 제조 및 전사>
요철 구조가 형성된 핸들링 기판의 준비
a) 실리콘(Si) 기판을 아세톤, 아이소프로필 알코올(IPA) 및 탈이온수로 차례로 세척하고 110℃에서 1분 동안 건조하였다. 상기 실리콘 기판 상에 HMDS(AZ AD Promoter-K, 4000rpm, 35초) 및 포토레지스트(PR)(AZ 1512, 4000rpm, 35초)를 차례로 코팅하고, 포토레지스트를 크롬 마스크(Supermask Co., LTd)를 이용하여 365nm 광학 리소그래피로 패터닝한 후, 수성 염기성 현상액(AZ 500 MIF, AZ Electronics Materials)으로 현상하여 홀 패턴을 갖는 포토레지스트를 형성하였다.
b) 반응성 이온 식각(RIE; Vacuum Science, 50mTorr, 40sccm SF6, 50W, 7분)으로 실리콘 기판을 식각하고, 아세톤과 피라나(piranha) 용액(H2SO4:H2O2 = 3:1, 5분간)으로 잔류 포토레지스트를 제거하여, 실리콘 기판 표면에 요철 구조의 패턴을 형성하였다.
희생층의 형성
c) 스퍼터링(KOREA VACUUM TECH, Ar=15sccm, 5mTorr, 100W) 또는 PECVD(OXFORD, gas flow: SiH4=160sccm, N2O=730sccm, 300℃)를 이용하여 요철 구조가 형성된 실리콘 기판 상에 200nm 두께의 SiO2층을 증착하였다.
고분자 기판의 형성 및 패터닝
d) SU-8 포토레지스트(MICRO CHEM, SU-8 2002, SU-8 2010 또는 SU-8 2100)를 3000rpm으로 10초 동안 스핀코팅(두께: ~14㎛m)하고 95℃에서 1분 동안 베이킹하였다. 이어서, SU-8 포토레지스트를 UV-리소그래피(CA-6M, SHINU MST, Illumination: 8.5 mW/cm2, 5sec)로 패터닝하고, 95℃에서 1분 동안 베이킹하고, 수성 염기성 현상액(MICRO CHEM, SU-8 developer)으로 30초 동안 현상하여, 패터닝된 고분자(SU-8) 기판을 형성하였다.
희생층의 제거
e) HF 용액(DC Chemical Co. Ltd, HF 49%, 60분)으로 SiO2층을 식각하여 SiO2층을 제거하였다.
전사
f) PDMS(polydimethylsiloxane, Sylgard 184, Dow Corning) 스탬프를 고분자(SU-8) 기판과 접촉시킨 후 핸들링 기판(실리콘 기판)으로부터 분리시킴으로써 을 고분자 기판을 PDMS 스탬프로 전사하였다.
도 8은 실험예 1에 따른 전사 인쇄용 기판의 제조 및 전사 공정의 개략도와 실제 제조된 각 결과물의 SEM 이미지이다.
도 8을 참조하면, 핸들링 기판(실리콘 기판) 상에 입구가 배보다 약간 작은 항아리 모양의 종단면을 갖는 오목부를 형성할 수 있고(b), SiO2층은 요철 구조를 따라 형성되어 희생층 역할을 하는 것을 확인할 수 있다(c~e). 또한, 고분자(SU-8) 기판은 그 하부에 형성된 돌출부가 상기 핸들링 기판의 오목부에 삽입되어 지지되므로 희생층(SiO2층)을 제거하더라도 본래의 위치를 유지하고 있음을 확인할 수 있다(e). 또한, 고분자 기판은 PDMS 스탬프와의 반데르발스 힘(van der Waal force)만으로도 핸들링 기판에서 PDMS 스탬프로 쉽게 전사됨을 확인할 수 있다(f,g). 또한 고분자 기판은 핸들링 기판의 오목부의 형상과 상응하는 돌출부를 구비하고 있음을 확인할 수 있다(e,h).
<실험예 2: 정렬도 및 전사 수율 측정>
실험예 1에 따른 과정에서, 요철 구조의 오목부의 모양, 깊이 및 피치를 변화시켜 다양한 형상의 요철 구조를 형성하였다.
도 9 및 10은 요철 구조의 오목부의 모양, 깊이(d) 및 피치(pitch)에 따른 정렬도(alignment, AD)와 전사 수율(transfer yield, TY)을 나타낸 그래프이다(여기서, 정렬도 = (희생층 제거 후에 핸들링 기판 상에 존재하는 고분자 기판의 수/희생층 제거 전 존재하는 고분자 기판의 수)×100, 전사 수율 = (PDMS로 전사된 고분자 기판의 수/PDMS로 전사하기 전 핸들링 기판 상에 존재하는 고분자 기판의 총 수)×100). 그래프에 삽입된 이미지들은 요철 구조가 형성된 핸들링 기판 및 고분자 기판의 돌출부를 촬영한 것이다.
도 9는 요철 구조의 오목부가 원형(오목부를 상면에서 본 모양)인 경우의 정렬도 및 전사 수율을 보여주며, 피치가 짧을수록 그리고 깊이가 깊을수록 핸들링 기판의 오목부와 고분자 기판의 돌출부 사이의 증가된 결속력으로 인해 정렬도는 증가하나 전사 수율은 감소함을 알 수 있다. 그러나, 적어도 깊이 2.8㎛인 경우 피치 20㎛에서, 깊이 4.0㎛인 경우 피치 30~40㎛에서, 그리고 깊이 4.8㎛인 경우 피치 30~50㎛에서 정렬도 및 전사 수율 모두 100%를 나타내었다.
도 10은 요철 구조의 오목부가 십자형(오목부를 상면에서 본 모양)인 경우의 정렬도 및 전사 수율을 보여주며, 오목부가 원형인 경우와 비슷한 경향성을 가진다. 그러나, 오목부가 원형인 경우보다 더 넓고 더 긴 피치 범위에서 정렬도와 전사 수율 모두 100%를 만족할 수 있음을 확인할 수 있다(깊이 2.9㎛인 경우 피치 30~80㎛에서, 깊이 4.0㎛인 경우 피치 50~100㎛에서). 즉, 십자형인 경우가 원형인 경우보다 정렬도와 전사 수율 면에서 기하학적으로 보다 효율적인 모양임을 알 수 있다.
따라서, 요철 구조의 형상의 제어를 통해 정렬도와 전사 수율을 원하는 값으로 조절할 수 있을 뿐만 아니라 정렬도 및 전사 수율 모두에서 100%의 완벽한 값을 확보할 수 있다.
한편, 본 실험예는 PDMS 스탬프에 의한 전사 수율을 분석한 것이나, 이외에 보다 강한 접착성의 전사 매체를 사용하는 경우 전사 수율은 향상될 수 있다.
<실험예 3: 피인쇄 기판으로의 전사 인쇄>
실험예 1에 따른 과정에서, 핸들링 기판 상의 고분자 기판을 다양한 크기와 모양의 패턴으로 형성하였다. 이어서, 상기 고분자 기판을 전사 매체로 전사한 후 다양한 피인쇄 기판에 상기 고분자 기판을 인쇄하였다.
도 11은 전사 매체로 전사된 고분자 기판(a) 및 피인쇄 기판으로 인쇄된 고분자 기판(b~e)을 촬영한 광학 현미경 사진이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 다양한 크기와 모양으로 패터닝된 고분자 기판을 PDMS가 부착된 롤러형 스탬프로 전사할 수 있으며(a), 높은 정렬도를 유지하면서 PET 필름과 같은 유연한 기판에 인쇄할 수 있음을 확인할 수 있다(b). 이는 소자의 대면적화를 위한 롤투롤(roll-to-roll) 공정에 적용 가능하다는 것을 보여준다. 또한, 피인쇄 기판이 곡면을 갖는 경우에도 높은 정렬도를 유지하면서 곡면 형상을 따라 고분자 기판이 인쇄될 수 있으므로(c~e) 비평면 구조를 갖는 다양한 형태의 기판으로의 응용성을 시사한다.
<실험예 4: 유기발광소자의 제조 및 전사 인쇄>
실험예 1의 방법을 이용하여 8×8 배열의 고분자 기판을 제조한 후, 상기 고분자 기판 상에 유기발광소자를 제작하였다. 이어서, 상기 유기발광소자를 PDMS 스탬프로 전사한 후, 유연한 플라스틱 기판에 인쇄하였다.
도 12는 실험예 4에 의해 제조된 유기발광소자를 촬영한 이미지이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 모든 픽셀이 정렬도를 유지하면서 전사 인쇄되었으며 전계 인가를 통해 발광함을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 전사 인쇄용 기판을 이용하는 경우 고분자 기판에 소자를 미리 형성한 후 목적 기판(피인쇄 기판)으로 손쉽게 전사 인쇄할 수 있으므로 목적 기판이 소자의 제조 공정에서 받을 수 있는 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 실험 과정에서 희생층의 제거는 소자의 제조 전에 수행되므로 부식성을 갖는 희생층의 식각액(예를 들어, HF 용액)에 의한 소자의 손상은 일어나지 않는다.
<실험예 5: 전사 인쇄용 소자의 제조 및 전사 인쇄>
상기 실험예 1과 유사한 과정을 수행하되, 표면 요철 구조가 형성된 실리콘 기판 상에 희생층 물질로 수용성 고분자(PAA 또는 덱스트란)를 스프레이 코팅법 또는 스핀 코팅법으로 도포하고, 희생층 제거 전에 고분자 기판 상에 ZnO-TFT를 제조하였으며, 물을 식각액으로 사용하여 희생층을 제거하였다.
또한, 상기 고분자 기판 및 ZnO-TFT를 PDMS 스탬프로 전사한 후, 이것을 피인쇄 기판에 인쇄하였다.
도 13은 실험예 5에 따른 전사 인쇄용 전자 소자의 제조 및 제조된 소자의 전사 인쇄 공정을 나타낸 개략도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 희생층 물질로 수용성 고분자(PAA 또는 덱스트란)를 사용하는 경우(b), 물을 식각액으로 사용하여 희생층을 용이하게 제거할 수 있다(d~e). 따라서, 희생층 제거 전에 소자를 형성하더라도(c~d), 물을 식각액으로 사용하므로 희생층 식각 과정에서 소자가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전사 인쇄 공정에 사용되고 남은 핸들링 기판은 피라나 용액과 물로 간단히 세척하여 재사용할 수 있다(f~e).
도 14는 실험예 5에 따라 제조된 각 단계별 결과물의 SEM 이미지이다.
도 14에서 (a)는 실리콘 기판에 형성된 십자형의 오목부를 갖는 요철구조(피치 = 20㎛, 폭 = 13㎛, 깊이 = 3.9㎛)를, (b)는 상기 요철구조를 따라 수용성 고분자층이 형성된 모습을, (c)는 상기 수용성 고분차층이 형성된 실리콘 기판 상에 초박막 고분자 기판들이 형성된 모습을 나타낸다.
도 14에서 (d)는 수용성 고분자층(희생층)을 물로 제거하기 전(왼쪽 이미지)과 제거한 후(오른쪽 이미지)의 모습을 나타낸다. 수용성 고분자층을 제거하더라도 위상 구속 효과에 의해 오목부의 내부 및 주위에 수용성 고분자 물질이 잔류하고 있음을 확인할 수 있다. 또한, 고분자 기판은 핸들링 기판에서 PDMS 스탬프로 쉽게 전사되며(e), 고분자 기판은 핸들링 기판의 오목부의 형상과 상응하는 돌출부를 구비하고 있음을 확인할 수 있다(f).
<실험예 6: 정렬도 및 전사 수율 측정 2>
실험예 5에 따른 과정에서, 희생층 코팅에 따른 정렬도 및 전사 수율에 최적화된 조건을 찾기 위한 실험을 진행하였다(본 실험 과정에서 ZnO-TFT 제조 단계는 생략하였음).
덱스트란(MW = 70,000g/mol, 2wt% 수용액 사용) 및 PAA(MW = 50,000g/mol, 2wt% 수용액 사용, PAA 수용액은 사용 전에 NaOH로 중화시킴)를 십자형 패턴이 형성된 실리콘 기판 위에 스프레이 코팅법 및 스핀 코팅법을 이용하여 다양한 양으로 도포하였다.
도 15a 및 15b는 실험예 6에 따라 측정된 정렬도(AD) 및 전사 수율(TY)을 나타낸 그래프들이다.
희생층 물질로 덱스트란을 실리콘 기판 상에 0.01 mg/cm2 내지 0.08 mg/cm2의 양으로 스프레이 코팅한 경우, 희생층이 실리콘 기판을 완전하게 덥지 못했다. 이 경우, TY가 0이거나 매우 낮았다. 이는 희생층이 형성되지 않은 부분에서 실리콘 기판과 고분자(SU-8) 기판이 서로 직접적으로 접촉하여 강한 접착력을 갖게 되므로, 결과적으로 고분자 기판을 실리콘 기판에서 분리하기가 어려워지기 때문이다.
덱스트란을 0.20 mg/cm2의 양으로 실리콘 기판 상에 스프레이 코팅한 경우, 실리콘 기판에 형성된 십자형 오목부 내부 공간도 대부분 희생층으로 채워졌다. 이 경우, AD가 O에 가까웠다. 이는 과량으로 사용된 덱스트란이 상기 오목부의 내부 공간을 채우게 되어 상기 오목부에 상응하는 고분자(SU-8) 기판의 돌출부가 형성되지 않으며, 이에 따라 위상 구속 효과의 손실이 발생하여 희생층의 제거 시에 고분자 기판이 본래의 위치에서 쉽게 이탈되기 때문이다.
그러나, 덱스트란을 0.11 mg/cm2 ~ 0.13 mg/cm2의 양으로 스프레이 코팅한 경우, AD 및 TY 모두 100%의 값을 나타내었다. 또한, PAA를 스프레이 코팅한 경우에는 PAA 0.05 mg/cm2 ~ 0.06 mg/cm2의 범위에서 AD 및 TY 모두 100%의 값을 나타내었다(도 15a).
한편, 덱스트란 및 PAA를 스핀 코팅한 경우, AD 및 TY 모두에서 100%의 값을 만족하는 최적화된 덱스트란 및 PAA의 양은 각각 0.30 mg/cm2 ~ 0.41 mg/cm2 및 0.19 mg/cm2 ~ 0.21 mg/cm2로 나타났다(도 15b).
<실험예 7: 정렬도 및 전사 수율 측정 3>
실험예 5에 따른 과정에서, 희생층 식각에 따른 정렬도(AD) 및 전사 수율(TY)에 최적화된 조건을 찾기 위한 실험을 진행하였다(본 실험 과정에서 ZnO-TFT 제조 단계는 생략하였음).
15분보다 적은 시간 동안 희생층을 식각하는 경우 AD는 100%로 나타났으나, TY는 낮은 값을 나타내었다. 하지만 30분 이상 충분히 희생층을 식각하면 AD 및 TY 가 모두 100%로 나타났으며, 희생층을 5시간 식각했을 때도 같은 결과를 얻었다.
반면, 비교 실험예로서 요철 구조가 없는 핸들링 기판을 사용한 경우 식각 시간을 불문하고 AD 및 TY의 100% 지점은 나타나지 않았다(비교예 1).
실험예 1 및 비교예 1에서 측정된 결과는 도 16에 나타내었다.
<실험예 8: 전사 실험>
실험예 5에 따른 과정에서, 핸들링 기판 상의 고분자 기판을 다양한 크기와 모양의 패턴으로 형성하였다. 이어서, 상기 고분자 기판을 전사 매체(PDMS 스탬프)로 전사하였다.
도 17은 전사 매체로 전사된 고분자 기판을 촬영한 광학 현미경 사진이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 다양한 크기와 모양으로 패터닝된 고분자 기판이 배열도의 변화없이 완벽하게 전사될 수 있음을 확인할 수 있다.
<실험예 9: ZnO-TFT의 제조 및 특성 분석>
실험예 5에 따른 과정에서, ZnO-TFT는 고분자(SU-8) 기판(두께 = 11㎛) 상에 소스 전극 및 드레인 전극으로 알루미늄(두께 = 100nm)을, 채널층으로 ZnO(두께 = 80nm)을, 절연층으로 c-PVP(두께 = 200nm)를, 그리고 게이트 전극으로 알루미늄(두께 = 100nm)을 순차 증착하여 제조하였다. 그리고, 제조된 ZnO-TFT를 고분자 기판과 함께 피인쇄 기판에 전사 인쇄하고 소자의 전기적 특성을 관찰하였다.
도 18은 실험예 9에 따른 ZnO-TFT가 형성된 인쇄 전사용 소자의 사진 및 상기 소자의 특성을 나타낸 것이다.
도 18에서, (a)는 실리콘 기판 상에 형성된 ZnO-TFT 어레이 및 ZnO TFT 유닛을, (b)는 ZnO-TFT 어레이를 PDMS 스탬프로 전사 후 접착력 있는 종이에 인쇄한 상태를 보여준다. (c) 및 (d)는 스틱 앤 플레이(stick-and-play) 시스템으로의 응용 가능성을 보여주는 사진으로, 임시 스티커에 ZnO-TFT 어레이를 전사한 후(c), 상기 스티커를 곡면을 갖는 피인쇄물에 붙인 상태(d)를 나타낸다.
도 18의 (e) 및 (f)는 종이에 전사 인쇄된 ZnO-TFT의 전기적 성능을 나타낸 그래프이다. 초박막 고분자 기판(10㎛ 두께) 상에서 제조된 ZnO-TFT의 전자 이동도는 0.11 cm2/V-sec로 측정되었다. 이러한 수치는 다른 연구 그룹에서 두꺼운 고분자 기판(200㎛ 두께) 상에서 ZnO-TFT를 제조하였을 때 나타난 전자 이동도와 비슷한 수치이다. 한편, 소자의 문턱 전압은 5.6V이었으며, 온오프 전압비는 15V(VDS)를 인가했을 때 104으로 플라스틱 기판 위에서 직접 소자를 만들 때보다 10배 내지 100배 정도 높았다.
또한, ZnO-TFT를 PET(polyethylene terephthalate) 필름 상에 전사 인쇄하고, 구부림에 따른 소자의 특성을 관찰하였다.
도 19는 PET 필름 상에 전사 인쇄된 ZnO-TFT 어레이의 사진 및 구부림에 따른 ZnO-TFT의 특성 변화를 나타낸 것이다.
도 19에 도시된 바와 같이, ZnO-TFT 소자를 투명 PET 필름으로 전사 인쇄하여 높은 유연성 및 취급의 안정성을 확보할 수 있다(a). 소자를 구부리기 전에 측정한 전자 이동도, 문턱 전압, 및 온오프 전압비는 각각 0.09±0.025 cm2V-1S-1, 5.4±0.6 V, 및 (1±0.72)×105이었다. 소자의 곡률반경을 -4.2 mm(압축된 상태)에서 4.3 mm(늘어난 상태)까지 순차적으로 변화시킨 경우(b) 및 4.3 mm로 늘어난 상태와 평면 상태를 10000번 반복 수행한 경우의 소자의 특성을 관찰하였다. 소자의 전기적 특성은 상대적 이동도가 22% 미만이었고, 문턱 전압의 변화는 -0.7 내지 0.35V이었으며, 온오프 전압비는 104 이상이었다(c, d). 따라서, 곡률 반경 및 반복적인 구부림에도 소자의 성능이 안정적으로 유지됨을 알 수 있다. 다만, 구부림을 반복하는 동안 게이트 절연층으로 수분과 산소의 침투에 의한 소자의 손상 또는 전하의 고립이 일어날 수 있으며, 이에 따라 소자 성능이 변화될 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
100: 핸들링 기판 102: 포토레지스트층
104: 오목부 106: 볼록부
108: 요철 구조 110: 희생층
120: 고분자 기판 200: 전사 매체
300: 피인쇄 기판 310: 피인쇄 면

Claims (17)

  1. 요철 구조가 형성된 핸들링 기판을 준비하는 단계;
    상기 핸들링 기판 상에 상기 요철 구조를 따라 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층이 형성된 핸들링 기판 상에 고분자를 코팅하여 상기 요철 구조의 오목부를 충전하는 돌출부를 구비한 고분자 기판을 형성하는 단계; 및
    상기 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 전사 인쇄용 기판 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 희생층을 제거하기 전에 상기 고분자 기판을 패터닝하여 분할하는 단계를 더 포함하는 전사 인쇄용 기판 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 요철 구조는 상기 핸들링 기판을 반응성 이온 식각법에 의해 식각하여 형성하는 것을 특징으로 하는 전사 인쇄용 기판 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 요철 구조의 오목부의 종단면은 오목부의 입구가 오목부의 배보다 작은 항아리 형상인 것을 특징으로 하는 전사 인쇄용 기판 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 요철 구조의 볼록부의 상면에 형성되는 희생층의 두께는 상기 요철 구조의 오목부의 하면에 형성되는 희생층의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 전사 인쇄용 기판 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고분자의 코팅은 용액 공정에 의해 수행하는 것을 특징으로 하는 전사 인쇄용 기판 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 희생층을 제거하는 단계는 습식 식각에 의해 수행하는 것을 특징으로 하는 전사 인쇄용 기판 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 희생층은 수용성 고분자로 이루어지고, 상기 희생층을 제거하는 단계는물을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 전사 인쇄용 기판 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 희생층을 제거하는 단계를 수행한 후에,
    상기 수용성 고분자가 적어도 상기 요철 구조의 오목부의 내부에 잔류하는 것을 특징으로 하는 전사 인쇄용 기판 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 희생층을 제거하는 단계는 상기 물에 의한 상기 수용성 고분자의 식각 정도를 조절하여 상기 핸들링 기판과 상기 고분자 기판 사이의 계면 접착력을 조절하는 것을 특징으로 하는 전사 인쇄용 기판 제조방법.
  11. 요철 구조가 형성된 핸들링 기판; 및
    상기 핸들링 기판의 요철 구조 상에 위치하며, 상기 요철 구조의 오목부에 삽입되는 돌출부를 구비한 고분자 기판을 포함하는,
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 전사 인쇄용 기판.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 요철 구조의 오목부의 종단면은 오목부의 입구가 오목부의 배보다 작은 항아리 형상이고, 상기 고분자 기판의 돌출부는 상기 요철 구조의 오목부의 형상과 상응하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전사 인쇄용 기판.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 핸들링 기판과 상기 고분자 기판 사이의 적어도 일부 영역에 이격 공간이 마련된 것을 특징으로 하는 전사 인쇄용 기판.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 요철 구조의 볼록부의 상부면과 상기 고분자 기판의 하부면 사이의 적어도 중 적어도 일부 영역에 이격 공간이 마련된 것을 특징으로 하는 전사 인쇄용 기판.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 고분자 기판은 소정의 패턴으로 분할된 기판이며, 상기 분할된 기판 각각은 상기 돌출부에 의해 상기 요철 구조의 오목부에 속박되어 상기 분할된 기판의 배열이 유지되는 것을 특징으로 하는 전사 인쇄용 기판.
  16. 제11항에 있어서,
    적어도 상기 요철 구조의 오목부의 내부에서 상기 핸들링 기판과 상기 고분자 기판 사이에 수용성 고분자가 개재되어, 상기 핸들링 기판과 상기 고분자 기판 사이의 계면 접착 물질로 작용하는 것을 특징으로 하는 전사 인쇄용 기판.
  17. 요철 구조가 형성된 핸들링 기판을 준비하는 단계;
    상기 핸들링 기판 상에 상기 요철 구조를 따라 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층이 형성된 핸들링 기판 상에 고분자를 코팅하여 상기 요철 구조의 오목부를 충전하는 돌출부를 구비한 고분자 기판을 형성하는 단계; 및
    상기 희생층을 제거하는 단계를 포함하되,
    상기 희생층을 제거하기 전 또는 상기 희생층을 제거한 후에, 상기 고분자 기판 상에 전자 소자를 형성하는 단계를 포함하는 전사 인쇄용 전자 소자 제조방법.
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