KR20170139396A - Rectifying circuit using stretchable hybrid substrate, contact lens including the same and manufacturing method of the same - Google Patents

Rectifying circuit using stretchable hybrid substrate, contact lens including the same and manufacturing method of the same Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a rectifying circuit using a stretchable hybrid substrate, a contact lens including the same, and a manufacturing method thereof. According to the present invention, the rectifying circuit is provided on a hybrid substrate including a rigid part and a stretchable part so that wearable electronic elements provided on the hybrid substrate can convert a wirelessly transmitted AC signal into a DC signal. In addition, because the rectifying circuit is provided in the rigid part on the hybrid substrate, a stable rectifying operation can be ensured on a curved contact lens or even when the hybrid substrate is stretched.

Description

신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로, 그를 포함하는 콘택트렌즈 및 그의 제조방법{Rectifying circuit using stretchable hybrid substrate, contact lens including the same and manufacturing method of the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rectifying circuit using a stretchable hybrid substrate, a contact lens including the same, and a method of manufacturing the contact lens.

본 발명은 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로, 그를 포함하는 콘택트렌즈 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강성부와 신축부를 모두 갖는 하이브리드 기판에서 상기 강성부에 정류 회로를 집적화하여 안정적인 동작이 가능한 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로, 그를 포함하는 콘택트렌즈 및 그의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a rectifying circuit using a flexible hybrid substrate, a contact lens including the flexible circuit, and a manufacturing method thereof. More particularly, the present invention relates to a hybrid substrate having both a rigid portion and a stretchable portion, To a rectifying circuit using a hybrid substrate, a contact lens including the same, and a manufacturing method thereof.

일반적으로 전자 장치들은 딱딱한 기판 위에 전자 소자가 구비된다. 최근에는 전자 소자의 응용 분야가 넓어지면서 유연하고 신축성 있는 전자 소자에 대한 요구가 증대되고 있다.Generally, electronic devices are equipped with electronic devices on a rigid substrate. Recently, as the application fields of electronic devices are expanded, demands for flexible and stretchable electronic devices are increasing.

최근에는 스마트 렌즈 개발을 위해 신축성 소자 개발 및 무선으로 작동하는 기술이 요구되며, 무선으로 전송되는 교류 기반의 신호를 직류로 변환하는 정류 회로를 신축성 기판에 제조하는 기술이 필요하다. In recent years, the development of a smart lens and a technology to operate wirelessly are required for the development of a smart lens, and a technique for manufacturing a rectifying circuit for converting an AC-based signal transmitted by radio to a DC is required for a flexible substrate.

또한, 신축성 및 곡률 반경이 있는 렌즈에 소자를 집적화하기 위해서는 신축성 기판위에 소자를 집적화 시킨 뒤 렌즈위에 신축성 소자를 제조 할 수 있는 기술이 필요하다. Further, in order to integrate a device with a lens having a stretchability and a radius of curvature, there is a need for a technique capable of manufacturing a stretchable element on a lens after integrating the element on the stretchable substrate.

그러나, 종래의 신축성 기판들은, 화학적인 손상(Damage)을 입거나 고온에 매우 취약하기 때문에, 신축성 기판 위에 전자 소자를 제조하기가 매우 곤란한 문제점이 있다. 또한, 종래의 신축성 기판 위에 전자 소자를 제조할 경우, 신축성 소재의 높은 열팽창 계수와 용매에 쉽게 팽윤(Swelling)되는 현상 등 때문에 공정에 매우 어려움이 따른다. 또한, 종래의 신축성 기판 위에 전자 소자를 제조하더라도, 이를 인장시킬 경우 발생하는 기능층들의 파괴가 소자 전체의 파괴로 이어지는 문제점이 있다. However, conventional elastic substrates suffer from chemical damages or are very vulnerable to high temperatures, so that it is very difficult to manufacture an electronic device on a flexible substrate. Further, when an electronic device is manufactured on a conventional stretchable substrate, it is very difficult to process because of the high thermal expansion coefficient of the stretchable material and the phenomenon of swelling easily in the solvent. Further, even if an electronic device is manufactured on a conventional stretchable substrate, there is a problem that destruction of functional layers, which occurs when the electronic device is stretched, leads to destruction of the entire device.

한국공개특허 10-2015-0094248Korean Patent Publication No. 10-2015-0094248

본 발명의 목적은, 신축성과 강성을 모두 갖는 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로, 그를 포함하는 콘택트렌즈 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a rectifying circuit using a stretchable hybrid substrate having both elasticity and rigidity, a contact lens including the same, and a method of manufacturing the same.

본 발명에 따른 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로는, 강성 소재로 형성되고 소정의 패턴으로 패터닝된 강성부와, 상기 강성부의 패턴 사이에 형성된 틈새에 신축성 소재로 채워져 형성된 신축부를 포함하는 하이브리드 기판과; 상기 강성부에 임베딩되고, p-n 접합 다이오드, 하부 전극, 유전층 및 상부 전극이 적층 형성된 정류 회로를 포함한다.A rectifying circuit using a flexible hybrid substrate according to the present invention includes: a hybrid substrate including a rigid portion formed of a rigid material and patterned in a predetermined pattern; and a stretchable portion formed by filling a gap between the patterns of the rigid portion with a stretchable material; And a rectifying circuit embedded in the rigid portion and having a laminated p-n junction diode, a lower electrode, a dielectric layer, and an upper electrode.

본 발명에 따른 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로가 표면에 적층되어 있는 콘택트렌즈를 포함한다.And a contact lens in which a rectifying circuit using a stretchable hybrid substrate according to the present invention is laminated on the surface.

본 발명에 따른 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로의 제조방법은, 희생층 위에 p-n 접합 다이오드를 형성하는 과정과, 상기 p-n 접합 다이오드 위에 하부 전극을 형성하는 과정과, 상기 하부 전극 위에 유전체를 코팅하여 유전층을 형성하는 과정과, 상기 유전층 위에 상부 전극을 형성하는 과정을 포함하여 정류 회로를 형성하는 단계와; 상기 정류 회로 위에 강성 소재를 코팅 형성하고 패턴을 형성하여 강성부를 형성하는 단계와; 상기 강성부의 패턴 사이에 신축성 소재를 채워서 상기 정류회로와 상기 강성부가 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와; 상기 희생층을 제거하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a rectifying circuit using a flexible hybrid substrate according to the present invention includes the steps of forming a pn junction diode on a sacrificial layer, forming a lower electrode on the pn junction diode, coating a dielectric on the lower electrode, Forming an upper electrode on the dielectric layer; forming a rectifying circuit including the upper electrode on the dielectric layer; Coating a rigid material on the rectifying circuit and forming a pattern to form a rigid portion; Forming a hybrid substrate in which the rectifying circuit and the rigid portion are embedded by filling an elastic material between the patterns of the rigid portion; And removing the sacrificial layer.

본 발명은, 강성부와 신축부를 포함하는 하이브리드 기판에 정류 회로를 구비함으로써, 하이브리드 기판에 구비되는 웨어러블 전자 소자들이 무선으로 전송되는 교류 신호를 직류 신호로 전환할 수 있다. According to the present invention, by providing a rectifying circuit on a hybrid substrate including a rigid portion and a stretchable portion, an AC signal transmitted wirelessly by the wearable electronic devices provided on the hybrid substrate can be converted into a DC signal.

또한, 하이브리드 기판에서 강성부에 구비됨으로써, 굴곡진 콘택트 렌즈 등이나 인장시에도 안정적인 정류 동작이 가능하다. Further, since the hybrid substrate is provided in the rigid portion, it is possible to stably perform a rectifying operation even when a curved contact lens or the like is stretched.

또한, 하이브리드 기판의 강성부에 정류 회로를 제조하는 방법이 간단한 이점이 있다. Further, the method of manufacturing the rectifying circuit in the rigid portion of the hybrid substrate has a simple advantage.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로가 전사된 콘택트 렌즈를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로의 제조방법이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로를 확대 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 반파 정류 회로의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 정류 회로의 동작 특성에 대한 실험을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a contact lens to which a rectifying circuit using a stretchable hybrid substrate according to an embodiment of the present invention is transferred.
FIG. 2 is a schematic view showing a method of manufacturing a rectifying circuit using the flexible hybrid substrate shown in FIG. 1. FIG.
Fig. 3 is an enlarged view of a rectifying circuit using the stretchable hybrid substrate shown in Fig. 1. Fig.
4 is a flowchart showing a method of manufacturing a rectifying circuit using the flexible hybrid substrate shown in Fig.
5 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a half-wave rectifying circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an experiment on operational characteristics of a rectifier circuit according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로가 전사된 콘택트 렌즈를 도시한 도면이다.1 is a view showing a contact lens to which a rectifying circuit using a stretchable hybrid substrate according to an embodiment of the present invention is transferred.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로가 전사된 콘택트 렌즈(1)는, 강성부(12)와 신축부(14)를 포함하는 하이브리드 기판(10)과, 상기 강성부(12)에 임베딩된 정류 회로(20)를 포함한다.1, a contact lens 1 to which a rectifying circuit using a stretchable hybrid substrate according to an embodiment of the present invention is transferred includes a hybrid substrate 10 including a rigid portion 12 and a stretchable and contractible portion 14, And a rectifier circuit (20) embedded in the rigid portion (12).

상기 강성부(12)는, 강성 소재로 형성되고 소정의 패턴으로 패터닝된 강성 기판이다. 상기 강성 소재는, SU-8, Ormocore, 폴리이미드(Polyimide), 글래스(glass) 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 강성 소재는 SU-8을 사용한 것으로 예를 들어 설명한다. The rigid portion 12 is a rigid substrate formed of a rigid material and patterned in a predetermined pattern. The rigid material may use at least one of SU-8, Ormocore, polyimide, and glass. In the present embodiment, the rigid material is SU-8, for example.

상기 신축부(14)는, 상기 강성부(12)의 패턴 사이에 형성된 틈새에 신축성 소재로 채워져 형성된 신축성 기판이다. 상기 신축성 소재는, PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), hydrogel(히드로겔), Nusil, 고무소재 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 신축성 소재는, PDMS를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. The stretchable and contractible portion 14 is a stretchable substrate formed by filling a gap formed between patterns of the rigid portion 12 with a stretchable material. At least one of PDMS (polydimethylsiloxane), Ecoflex, hydrogel (hydrogel), Nusil, and rubber may be used as the stretchable material. In the present embodiment, the stretchable material is exemplified by using PDMS.

상기 정류 회로(20)는, 교류를 직류로 변환하기 위한 전기 회로이다. 본 실시예에서는, 상기 정류 회로(20)는 반파 정류회로인 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 전파 정류회로를 사용하는 것도 물론 가능하다. 상기 정류 회로(20)는, 상기 강성부(12)의 내부에 임베딩되어 형성된다. The rectifier circuit 20 is an electric circuit for converting AC into DC. In the present embodiment, the rectifying circuit 20 is a half-wave rectifying circuit. However, the present invention is not limited to this, and it is of course possible to use a full-wave rectifying circuit. The rectifier circuit (20) is embedded in the rigid portion (12).

상기 정류 회로(20)는, p-n 접합 다이오드(21), 하부 전극(22), 유전층(23), 상부 전극(24)이 적층 형성된다. 상기 p-n 접합 다이오드(21)와 상기 하부 전극(22)은 동일한 층에 형성된다. 상기 하부 전극(22) 중에서 p형 반도체 또는 n형 반도체 측에 상기 유전층(23)이 형성된다. 상기 유전층(23)위에 상기 상부 전극(24)이 형성된다. The rectifying circuit 20 is formed by stacking a p-n junction diode 21, a lower electrode 22, a dielectric layer 23, and an upper electrode 24. The p-n junction diode 21 and the lower electrode 22 are formed on the same layer. The dielectric layer 23 is formed on the p-type semiconductor or the n-type semiconductor in the lower electrode 22. The upper electrode (24) is formed on the dielectric layer (23).

상기 정류 회로(20)를 포함한 하이브리드 기판(10)은 상기 콘택트 렌즈(1)의 표면에 전사된다.
The hybrid substrate 10 including the rectifying circuit 20 is transferred to the surface of the contact lens 1. [

도 2는 도 1에 도시된 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로의 제조방법이 개략적으로 도시된 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로를 확대 도시한 도면이다. 도 4는 도 1에 도시된 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로의 제조방법을 나타낸 순서도이다.FIG. 2 is a schematic view showing a method of manufacturing a rectifying circuit using the flexible hybrid substrate shown in FIG. 1. FIG. Fig. 3 is an enlarged view of a rectifying circuit using the stretchable hybrid substrate shown in Fig. 1. Fig. 4 is a flowchart showing a method of manufacturing a rectifying circuit using the flexible hybrid substrate shown in Fig.

도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.2 to 4, a method for manufacturing a rectifying circuit using a flexible hybrid substrate according to the present invention will be described below.

도 2a를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(30) 위에 희생층(31)을 진공 증착을 통하여 형성한다.(S1) 2A, a sacrificial layer 31 is formed on a silicon wafer 30 through vacuum deposition (S1)

상기 희생층(31)은, 구리를 사용한 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 리프트 오프 레지스트(lift-off resist, LOR), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 레이저 리프트-오프(laser lift-off)용 폴리머, PVA(Polyvinyl Alcohol), 게르마늄(Ge), PMMA(polymethyl methacrylate) 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.The sacrificial layer 31 is made of copper and will be described by way of example. However, the present invention is not limited to this, and a lift-off resist (LOR), copper (Cu), nickel (Ni), aluminum (Al), polymer for laser lift- Alcohols, germanium (Ge), and polymethyl methacrylate (PMMA).

상기 희생층(31) 위에 상기 정류 회로(20)를 형성한다.(S2)And the rectifying circuit 20 is formed on the sacrifice layer 31. (S2)

상기 정류 회로(20)를 형성하는 단계는, 상기 희생층(31) 위에 상기 p-n 접합 다이오드(21)를 형성하는 과정(S21)과, 상기 p-n 접합 다이오드(21) 위에 상기 하부 전극(22)을 형성하는 과정(S22)과, 상기 하부 전극(22)위에 유전체를 코팅하여 상기 유전층(23)을 형성하는 과정(S23)과, 상기 유전층(23)위에 상기 상부 전극(14)을 형성하는 과정(S24)을 포함한다.The step of forming the rectifying circuit 20 may include the step of forming the pn junction diode 21 on the sacrificial layer 31 and the step of forming the lower electrode 22 on the pn junction diode 21 A process of forming a dielectric layer 23 by coating a dielectric on the lower electrode 22 and a process of forming the upper electrode 14 on the dielectric layer 23 S24).

상기 p-n 접합 다이오드(21)를 형성하는 과정(S21)은, SOI(Silicon on Insulator)기판 위에 실리콘 기반의 p형 반도체와 n형 반도체를 제작한 후, 상기 희생층(31) 위에 트랜스퍼하여 제작한다. 상기 p형 반도체와 상기 n형 반도체는 금속 산화물 반도체(Metal oxide semiconductor), 유기 반도체(Organic semiconductor) 및 CNT 기반의 반도체 물질 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. The step of forming the pn junction diode 21 (S21) is performed by preparing a silicon-based p-type semiconductor and an n-type semiconductor on an SOI (silicon on insulator) substrate and then transferring the sacrificial layer 31 onto the sacrificial layer 31 . The p-type semiconductor and the n-type semiconductor may use at least one of a metal oxide semiconductor, an organic semiconductor, and a CNT-based semiconductor material.

상기 p-n 접합 다이오드(21) 위에 상기 하부 전극(22)을 형성한다.(S22) 상기 하부 전극(22)은, 진공 증착을 통해 Cr/Au 박막을 형성한 후 포토리소그래피 공정을 통해서 소정의 패턴으로 형성한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 하부 전극(22)은, 금속 나노와이어(Metal nanowire), 금속 나노화이버(Metal nanofiber), 금속 나노트로프(Metal nanotrough) 중 적어도 하나를 사용하는 것도 가능하다. The lower electrode 22 is formed on the pn junction diode 21. S22 The lower electrode 22 is formed by forming a Cr / Au thin film through vacuum deposition and then performing a photolithography process to form a predetermined pattern . However, the present invention is not limited to this, and the lower electrode 22 may use at least one of a metal nanowire, a metal nanofiber, and a metal nanotrough.

상기 하부 전극(22)위에 유전체를 코팅하여 상기 유전층(23)을 형성한다.(S23) 상기 유전층(23)위에 상기 상부 전극(14)을 형성하는 과정(S24)을 포함한다. 본 실시예에서는, 상기 유전층은 SiO2 기반의 무기물 기반의 유전체를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 유전체는, SiO2, Al2O3, Hf2O3, SU-8, SAM 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. A dielectric is coated on the lower electrode 22 to form the dielectric layer 23. S23 The process of forming the upper electrode 14 on the dielectric layer 23 includes a step S24. In this embodiment, the dielectric layer is exemplified by using a SiO 2 -based inorganic-based dielectric material. The dielectric may use at least one of SiO 2 , Al 2 O 3 , Hf 2 O 3, SU-8, and SAM.

상기 유전층(23)위에 상기 상부 전극(24)을 형성한다.(S24) 상기 상부 전극(24)은 상기 하부 전극(22)과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.The upper electrode 24 is formed on the dielectric layer 23. (S24) The upper electrode 24 may be formed in the same manner as the lower electrode 22.

상기 하부 전극(22), 상기 유전층(23) 및 상기 상부 전극(24)이 차례로 적층되어, 캐패시터(Capacitor) 역할을 한다.The lower electrode 22, the dielectric layer 23 and the upper electrode 24 are stacked in order to serve as a capacitor.

상기와 같은 방법으로 상기 희생층(31)위에 상기 정류 회로(20)가 형성된다. The rectifying circuit 20 is formed on the sacrificial layer 31 in the same manner as described above.

이후, 도 2b를 참조하면, 상기 정류 회로(20) 위에 상기 강성부(12)를 형성한다.(S3)2B, the rigid portion 12 is formed on the rectifying circuit 20. (S3)

상기 강성부(12)는, 상기 정류 회로(20) 위에 상기 강성 소재를 스핀 코팅한 후, 포토리소그래피 공정을 통해 소정의 패턴으로 형성된다. 여기서, 상기 강성 소재는 SU-8을 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 강성부(12)의 패턴에는 틈새나 이격 공간이 형성되며, 상기 틈새나 이격 공간에는 후술하는 신축성 소재가 채워진다. 상기 강성부(12)의 패턴은 미리 실험 등에 의해 설정되며, 상기 패턴과 상기 틈새의 비율 등은 실험 등에 의해 설정 및 조절이 가능하다. 상기 패턴과 상기 틈새의 비율에 따라 상기 하이브리드 기판(10)의 강도나 신축성이 조절될 수 있다. 또한, 상기 강성부(12)의 패턴은 소자들의 위치나 배열을 고려하여 설정된다.The rigid portion 12 is formed in a predetermined pattern through a photolithography process after the rigid material is spin-coated on the rectifying circuit 20. Here, the rigid material is exemplified by using SU-8. A gap or a spacing space is formed in the pattern of the rigid portion 12, and the gap or the spacing space is filled with a stretchable material to be described later. The pattern of the rigid portion 12 is set in advance by experiment or the like, and the ratio of the pattern to the gap can be set and adjusted by experiments and the like. The strength or stretchability of the hybrid substrate 10 can be adjusted according to the ratio of the pattern and the clearance. Also, the pattern of the rigid portion 12 is set in consideration of the positions and arrangements of the elements.

도 2c를 참조하면, 상기 강성부(12)의 패턴 사이에 신축성 소재를 채워서 상기 신축부(14)를 형성하면, 상기 정류 회로(20)와 상기 강성부(12)가 임베딩된 하이브리드 기판(10)이 형성된다.(S4) 상기 신축부(14)는, 상기 신축성 소재를 스핀 코팅하여 형성한다. 상기 신축성 소재는 PDMS를 사용한 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 강성부(12) 위에 상기 신축성 소재를 스핀 코팅한 후 경화시키면, 상기 강성부(12)와 상기 신축부(14)로 이루어진 상기 하이브리드 기판(10)이 형성된다. 즉, 상기 하이브리드 기판(10)에는 상기 정류 회로(20)와 상기 강성부(12)가 임베딩된다. Referring to FIG. 2C, when the stretchable portion 14 is formed by filling a stretchable material between the patterns of the rigid portion 12, the hybrid substrate 10 on which the rectifying circuit 20 and the rigid portion 12 are embedded (S4) The stretchable and contractible portion 14 is formed by spin-coating the stretchable material. The stretchable material is exemplified by using PDMS. When the elastic material is spin-coated on the rigid portion 12 and cured, the hybrid substrate 10 including the rigid portion 12 and the stretchable portion 14 is formed. That is, the rectifying circuit 20 and the rigid portion 12 are embedded in the hybrid substrate 10.

따라서, 상기 하이브리드 기판(10)은, 신축성과 강성을 모두 가질 수 있으며, 상기 강성부(12)에 상기 정류 회로(20)가 위치하여 안정적인 동작이 가능하다.Therefore, the hybrid substrate 10 can have both elasticity and rigidity, and the rectifying circuit 20 is located in the rigid portion 12, so that the hybrid substrate 10 can operate stably.

도 2d를 참조하면, 상기 희생층(31)을 제거한다.(S5) 상기 희생층(31)을 제거하여, 상기 하이브리드 기판(10)을 떼어낼 수 있다. 상기 희생층(31)을 제거하기 위해서는 상기 하이브리드 기판(10)을 식각액에 침지하여 상기 희생층(31)을 에칭시킨다. Referring to FIG. 2D, the sacrificial layer 31 is removed. (S5) The sacrificial layer 31 is removed, and the hybrid substrate 10 can be removed. In order to remove the sacrificial layer 31, the hybrid substrate 10 is dipped in an etchant to etch the sacrificial layer 31.

상기 식각액은, 리무버 피쥐(Remover PG), 포토레지스트 디벨로퍼(Photoresist developer), 구리 부식액, 니켈 부식액, 레이저, 알루미늄 부식액, 물, 아세톤 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 식각액은 상기 희생층(31)을 선택적으로 제거할 수 있는 물질이라면 어느 것이나 사용가능하다. 상기 식각액은 희생층 물질에 따라 달라지게 되는데, 희생층 물질이 구리일 경우 식각액으로 Ni etchant, Cu etchant가 사용될 수 있으며, 희생층 물질이 니켈일 경우 식각액으로 Ni etchant, Cu etchant가 사용될 수 있으며, 희생층 물질이 알루미늄(Al)일 경우 식각액으로 Al etchant, Cu etchant, Ni etchant가 사용될 수 있으며, 희생층 물질이 레이저 리프트-오프(laser lift-off)용 폴리머일 경우 식각액으로 laser가 사용될 수 있으며, 희생층이 PVA(Polyvinyl Alcohol)일 경우 식각액으로 물이 사용될 수 있으며, 희생층이 게르마늄(Ge)일 경우 물이 식각액으로 사용될 수 있으며, 희생층이 PMMA(polymethyl methacrylate)일 경우 식각액으로 아세톤이 사용될 수 있다.The etchant may be at least one of remover PG, photoresist developer, copper etchant, nickel etchant, laser, aluminum etchant, water, and acetone. However, the present invention is not limited to this, and any material can be used as long as the etchant can selectively remove the sacrificial layer 31. When the sacrificial layer material is copper, Ni etchant and Cu etchant may be used as the etchant. When the sacrificial layer material is nickel, Ni etchant and Cu etchant may be used as the etchant. Al etchant, Cu etchant, Ni etchant can be used as etchant when the sacrificial layer material is aluminum (Al), and laser can be used as etchant when the sacrificial layer material is a laser lift-off polymer. Water can be used as an etchant when the sacrificial layer is PVA (polyvinyl alcohol). Water can be used as an etchant when the sacrificial layer is germanium (Ge). When the sacrificial layer is polymethyl methacrylate (PMMA) Can be used.

상기 희생층(31)이 제거되고 상기 정류 회로(20)가 임베딩된 상기 하이브리드 기판(10)은 뒤집은 후, 상기 콘택트 렌즈(1)의 표면에 전사할 수 있다.The hybrid substrate 10 on which the sacrifice layer 31 is removed and the rectifying circuit 20 is embedded can be reversed and transferred to the surface of the contact lens 1. [

한편, 상기 하이브리드 기판(20) 위에 OLED 소자 등의 디스플레이 소자, TFT, 센서 등 어플리케이션 소자를 구비할 수 있다. 상기 어플리케이션 소자는 상기 강성부(12)에 임베딩되거나 상기 하이브리드 기판(20)의 표면에 제작하는 것도 가능하다. 상기 디스플레이 소자는 OLED의 기능층들을 의미하며, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 기능에 따라 층이 추가되거나 제거되는 것도 물론 가능하다. 상기 디스플레이층은, 스핀 코팅, 진공 열증착, 잉크젯 인쇄 등의 공정을 통해 형성된다. On the other hand, an application device such as a display device such as an OLED device, a TFT, and a sensor may be provided on the hybrid substrate 20. The application device may be embedded in the rigid portion 12 or may be fabricated on the surface of the hybrid substrate 20. The display device refers to functional layers of an OLED, including a hole transporting layer, a light emitting layer, and an electron transporting layer. However, the present invention is not limited thereto. The display layer is formed through processes such as spin coating, vacuum thermal deposition, and inkjet printing.

또한, 상기 하이브리드 기판(20)위에 교류 신호 인가를 위한 안테나를 구비할 수 있다. 상기 안테나(미도시)는, 금속 나노와이어, 금속 나노화이버, 액체 금속 등의 신축성 전극을 사용할 수 있다. 상기 안테나(미도시)는, 상기 하이브리드 기판(20) 중에서 상기 신축부(14)에 구비할 수 있다. 상기 안테나(미도시)는, 상기 신축부(14)내에 임베딩하는 것도 가능하고, 표면에 도포 및 증착하는 것도 가능하다. In addition, an antenna for applying an AC signal may be provided on the hybrid substrate 20. As the antenna (not shown), a stretchable electrode such as a metal nanowire, a metal nanofiber, or a liquid metal can be used. The antenna (not shown) may be provided on the stretchable and contractible portion 14 of the hybrid substrate 20. The antenna (not shown) may be embedded in the stretchable and contractible portion 14, or may be applied and deposited on the surface.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 반파 정류 회로의 등가 회로를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a half-wave rectifying circuit according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 등가회로에서는 다이오드, 캐패시터, 어플리케이션 소자, 안테나 등을 나타낸다. 상기 다이오드는 상기 p-n 접합 다이오드(21)이고, 상기 캐패시터는 상기 하부 전극(22), 상기 유전층(23) 및 상기 상부 전극(24)을 포함한다. 상기 어플리케이션 소자는 상기 캐패시터와 병렬 연결되고, OLED 소자인 것으로 예를 들어 설명한다. Referring to FIG. 5, an equivalent circuit shows a diode, a capacitor, an application device, an antenna, and the like. The diode is the p-n junction diode 21, and the capacitor includes the lower electrode 22, the dielectric layer 23, and the upper electrode 24. The application device is connected in parallel with the capacitor and is described as an OLED device, for example.

상기와 같은 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로는, 웨어러블 디스플레이 소자 및 센서 등 신축성과 무선 작동을 필요로 하는 전자소자에 이용될 수 있다. 즉, 무선으로 전송되는 교류 신호를 직류 신호로 전환해야 하는 정류회로가 필요하고, 신축성 및 웨어러블 기능이 요구되는 전자 소자에 적용 가능하다. 특히, 건강 진단 혹은 증강 현실 구현을 위한 스마트한 콘택트 렌즈 등에 적용이 가능한 이점이 있다.
Such a rectifying circuit using the stretchable hybrid substrate can be used for an electronic device requiring a flexible and wireless operation such as a wearable display device and a sensor. That is, a rectifying circuit that converts an alternating current signal transmitted in a wireless manner to a direct current signal is required, and the present invention is applicable to an electronic device requiring a stretchability and a wearable function. In particular, there is an advantage that it can be applied to a smart contact lens for a medical diagnosis or an augmented reality realization.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 정류 회로의 동작 특성에 대한 실험을 나타낸 도면이다. FIG. 6 is a diagram illustrating an experiment on operational characteristics of a rectifier circuit according to an embodiment of the present invention.

도 6b를 참조하면, 입력 전압(Vin)으로 교류 전압이 인가되면, 출력 전압(Vout)으로 직류 전압이 출력되는 것을 나타낸다. 또한, 반구 형상의 콘택트 렌즈에 구비된 경우의 출력 전압(Vout, lens)과 편평한 상태에 구비된 경우의 출력 전압(Vout, flat state)이 모두 직류 전압으로 출력되는 것도 알 수 있다. Referring to FIG. 6B, when an AC voltage is applied to the input voltage Vin, the DC voltage is output to the output voltage Vout. It can also be seen that both the output voltage (Vout, lens) in the case of a hemispherical contact lens and the output voltage (Vout, flat state) in the case of being in a flat state are output as DC voltage.

따라서, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로의 동작이 안정적으로 이루어짐을 알 수 있다. 즉, 상기 하이브리드 기판(10) 중에서 상기 강성부(12)에 상기 정류 회로(20)가 구비되기 때문에, 상기 하이브리드 기판(10)이 굴곡을 갖는 콘택트 렌즈 등에 전사되는 경우에도 안정적인 정류 회로의 동작이 가능하며, 인장이 발생하더라도 안정적인 정류 회로의 동작이 가능한 것을 알 수 있다.
Therefore, it can be seen that the operation of the rectifying circuit using the elastic hybrid substrate manufactured according to the embodiment of the present invention is stably performed. That is, since the rectifying circuit 20 is provided in the rigid portion 12 of the hybrid substrate 10, even when the hybrid substrate 10 is transferred to a bending contact lens or the like, stable rectification circuit operation is possible And it can be seen that a stable rectification circuit can be operated even if tension is generated.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

1: 콘택트 렌즈 10: 하이브리드 기판
12: 강성부 14: 신축부
20: 정류 회로 31: 희생층1: contact lens 10: hybrid substrate
12: rigid portion 14: stretchable portion
20: rectification circuit 31: sacrificial layer

Claims (12)

강성 소재로 형성되고 소정의 패턴으로 패터닝된 강성부와, 상기 강성부의 패턴 사이에 형성된 틈새에 신축성 소재로 채워져 형성된 신축부를 포함하는 하이브리드 기판과;
상기 강성부에 임베딩되고, p-n 접합 다이오드, 하부 전극, 유전층 및 상부 전극이 차례로 적층 형성된 정류 회로를 포함하는 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로.A hybrid substrate including a rigid portion formed of a rigid material and patterned in a predetermined pattern, and a stretchable portion formed by filling a gap between the pattern of the rigid portion and the stretchable material;
And a rectifying circuit embedded in the rigid portion and including a pn junction diode, a lower electrode, a dielectric layer, and an upper electrode stacked in this order. 청구항 1에 있어서,
상기 신축성 소재는,
PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), hydrogel(히드로겔), Nusil, 고무소재 중 적어도 하나를 포함하는 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로.The method according to claim 1,
The stretchable material comprises:
A rectifying circuit using an elastic hybrid substrate comprising at least one of PDMS (polydimethylsiloxane), Ecoflex, hydrogel (hydrogel), Nusil, and rubber. 청구항 1에 있어서,
상기 강성 소재는,
SU-8, Ormocore, 폴리이미드(Polyimide), 글래스(glass) 중 적어도 하나를 포함하는 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로.The method according to claim 1,
In the rigid material,
SU-8, Ormocore, polyimide, glass, and the like. 청구항 1의 정류 회로가 표면에 적층되어 있는 콘택트렌즈.A contact lens in which the rectifying circuit of claim 1 is laminated on a surface. 희생층 위에 p-n 접합 다이오드를 형성하는 과정과, 상기 p-n 접합 다이오드 위에 하부 전극을 형성하는 과정과, 상기 하부 전극 위에 유전체를 코팅하여 유전층을 형성하는 과정과, 상기 유전층 위에 상부 전극을 형성하는 과정을 포함하여 정류 회로를 형성하는 단계와;
상기 정류 회로 위에 강성 소재를 코팅 형성하고 패턴을 형성하여 강성부를 형성하는 단계와;
상기 강성부의 패턴 사이에 신축성 소재를 채워서 상기 정류회로와 상기 강성부가 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와;
상기 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로의 제조방법. Forming a pn junction diode on the sacrificial layer, forming a lower electrode on the pn junction diode, coating a dielectric on the lower electrode to form a dielectric layer, and forming an upper electrode on the dielectric layer. Forming a rectifying circuit including the rectifying circuit;
Coating a rigid material on the rectifying circuit and forming a pattern to form a rigid portion;
Forming a hybrid substrate in which the rectifying circuit and the rigid portion are embedded by filling an elastic material between the patterns of the rigid portion;
And removing the sacrificial layer. The method of manufacturing a rectifying circuit using the flexible hybrid substrate according to claim 1, 청구항 5에 있어서,
상기 희생층을 제거한 이후에 상기 하이브리드 기판을 콘택트렌즈에 전사하는 단계를 더 포함하는 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로의 제조방법. The method of claim 5,
Further comprising the step of transferring the hybrid substrate to a contact lens after removing the sacrificial layer. 청구항 5에 있어서,
상기 p-n 접합 다이오드를 형성하는 과정은,
SOI(Silicon on Insulator)기판 위에 실리콘 기반의 p형 반도체와 n형 반도체를 제작한 후, 상기 희생층 위에 트랜스퍼하여 제작하는 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로의 제조방법. The method of claim 5,
The process of forming the pn junction diode may include:
A method of manufacturing a rectifying circuit using a flexible hybrid substrate, which comprises fabricating a silicon-based p-type semiconductor and an n-type semiconductor on an SOI (silicon on insulator) substrate and then transferring the silicon-on-insulator onto the sacrificial layer. 청구항 5에 있어서,
상기 상부 전극과 상기 하부 전극을 형성하는 과정은,
금속 소재를 진공 증착 공정을 이용해 박막으로 형성한 후 포토리소그래피 공정을 통해 패턴을 형성하는 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로의 제조방법. The method of claim 5,
The process of forming the upper electrode and the lower electrode includes:
A method of manufacturing a rectifying circuit using a stretchable hybrid substrate in which a metal material is formed into a thin film by a vacuum deposition process and then a pattern is formed through a photolithography process. 청구항 5에 있어서,
상기 신축성 소재는,
PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), hydrogel(히드로겔), Nusil, 고무소재 중 적어도 하나를 포함하는 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로의 제조방법. The method of claim 5,
The stretchable material comprises:
A method of manufacturing a rectifying circuit using a flexible hybrid substrate comprising at least one of PDMS (polydimethylsiloxane), Ecoflex, hydrogel (hydrogel), Nusil, and rubber. 청구항 5에 있어서,
상기 강성 소재는,
SU-8, Ormocore, 폴리이미드(Polyimide), 글래스(glass) 중 적어도 하나를 포함하는 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로의 제조방법. The method of claim 5,
In the rigid material,
(EN) A method of manufacturing a rectifying circuit using an elastic hybrid substrate including at least one of SU-8, Ormocore, polyimide, and glass. 청구항 5에 있어서,
상기 유전체는, SiO2, Al2O3, Hf2O3, SU-8, SAM 중 적어도 하나를 포함하는 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로의 제조방법. The method of claim 5,
Wherein the dielectric material comprises at least one of SiO 2 , Al 2 O 3 , Hf 2 O 3 , SU-8, and SAM. SOI(Silicon on Insulator)기판 위에 실리콘 기반의 p형 반도체와 n형 반도체를 제작한 후, 희생층 위에 트랜스퍼하여 p-n 접합 다이오드를 형성하는 과정과, 상기 p-n 접합 다이오드 위에 진공 증착을 통해 소정의 패턴으로 하부 전극을 형성하는 과정과, 상기 하부 전극 위에 SiO2, Al2O3, Hf2O3, SU-8, SAM 중 적어도 하나의 유전체를 코팅하여 유전층을 형성하는 과정과, 상기 유전층 위에 진공 증착을 통해 소정의 패턴으로 상부 전극을 형성하는 과정을 포함하여 정류 회로를 형성하는 단계와;
상기 정류 회로 위에 SU-8, Ormocore, 폴리이미드(Polyimide), 글래스(glass) 중 적어도 하나의 강성 소재를 코팅 형성하고 패턴을 형성하여 강성부를 형성하는 단계와;
상기 강성부의 패턴 사이에 PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), hydrogel(히드로겔), Nusil, 고무소재 중 적어도 하나의 신축성 소재를 채워서 상기 정류회로와 상기 강성부가 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와;
상기 희생층을 제거하는 단계와;
상기 희생층을 제거한 이후에 상기 하이브리드 기판을 콘택트렌즈에 전사하는 단계를 포함하는 신축성 하이브리드 기판을 이용한 정류 회로의 제조방법. Forming a silicon-based p-type semiconductor and an n-type semiconductor on an SOI (silicon on insulator) substrate and then transferring the sacrificial layer on the sacrificial layer to form a pn junction diode; forming a bottom electrode process and, SiO 2, Al 2 O 3 , Hf 2 O 3, SU-8, the process and the vacuum deposited on the dielectric layer for forming the dielectric layer by coating at least one of the dielectric of the SAM on the lower electrode Forming an upper electrode in a predetermined pattern through the upper electrode; forming a rectifying circuit;
Forming at least one rigid material of SU-8, Ormocore, polyimide, or glass on the rectifying circuit and forming a pattern to form a rigid portion;
Forming a hybrid substrate in which the rectifying circuit and the rigid portion are embedded by filling at least one stretchable material of PDMS (Polydimethylsiloxane), Ecoflex, hydrogel (hydrogel), Nusil or rubber between the patterns of the rigid portion Wow;
Removing the sacrificial layer;
And transferring the hybrid substrate to a contact lens after removing the sacrificial layer.
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