KR20200005256A - Stretchable electrode structure and manufacturing method for stretchable electrode structure - Google Patents
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Abstract
Description
본원은 신축 전극 구조체 및 신축 전극 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.The present application relates to a stretchable electrode structure and a method of manufacturing the stretchable electrode structure.
종래의 전자 소자는 플라스틱 또는 유리 기판을 사용하므로 유연성이 낮아 응용 범위에 한계가 있었다. 이에 따라, 최근에는 플라스틱 또는 유리 기판 대신 플렉시블 기판을 사용하여 구부러질 수 있도록 제조되는 플렉시블 전자 소자가 개발되고 있다. 하지만 종래의 플렉시블 전자 소자는 생체 센서로 사용되어 사람의 피부에 부착되었을 때, 사람의 움직임에 따라 저항 값이 변하기 때문에 정확한 데이터를 얻기 어려웠다. 따라서, 구부러지거나 늘어나는 환경 속에서도 정확한 값을 얻을 수 있는 전자 소자가 필요하다.Conventional electronic devices use plastic or glass substrates, and thus have low flexibility, thereby limiting their application range. Accordingly, in recent years, flexible electronic devices manufactured to be bent using a flexible substrate instead of a plastic or glass substrate have been developed. However, when the conventional flexible electronic device is used as a biometric sensor and attached to the skin of a person, it is difficult to obtain accurate data because the resistance value changes according to the movement of the person. Therefore, there is a need for an electronic device capable of obtaining accurate values even in a bent or stretched environment.
본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제10-1200798호에 개시되어 있다.Background art of the present application is disclosed in Korea Patent Publication No. 10-1200798.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저항 값의 변화 없이 플렉시블하고 스트레쳐블한 신축 전극 구조체 및 이를 제조하기 위한 신축 전극 구조체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention to provide a flexible stretchable stretchable electrode structure and a stretchable electrode structure for manufacturing the same without changing the resistance value.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problem to be achieved by the embodiments of the present application is not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may exist.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 신축 전극 구조체는, 제1 폐도형 부재, 상기 제1 폐도형 부재의 외측을 둘러싸는 제2 폐도형 부재, 및 상기 제2 폐도형 부재의 외측을 둘러싸는 제3 폐도형 부재를 포함하는 폐도형 패턴부; 및 상기 제1 폐도형 부재와 상기 제2 폐도형 부재를 연결하도록 상기 제1 폐도형 부재와 상기 제2 폐도형 부재 사이에 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배열되는 복수의 제1 연결 부재, 및 상기 제2 폐도형 부재와 상기 제3 폐도형 부재를 연결하도록 상기 제2 폐도형 부재와 상기 제3 폐도형 부재 사이에 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배열되는 복수의 제2 연결 부재를 포함하는 방사 방향 패턴부를 포함하되, 상기 제1 폐도형 부재, 상기 제2 폐도형 부재, 및 상기 제3 폐도형 부재 각각은 둘레 방향에 대하여 신축 가능하도록 복수 회 구부러진 서펜타인 구조를 포함하며 둘레 방향을 따라 연장되어 폐도형을 형성하는 부재이고, 상기 복수의 제1 연결 부재 및 상기 복수의 제2 연결 부재 각각은 방사 방향에 대하여 신축 가능하도록 1회 이상 구부러진 서펜타인 구조 형태로 구비될 수 있다.As a technical means for achieving the above technical problem, the stretchable electrode structure according to the first aspect of the present application, the first closed member, the second closed member surrounding the outer side of the first closed member, and the first A closed drawing pattern portion including a third closed drawing member surrounding an outer side of the closed drawing member; And a plurality of first connection members arranged at intervals along the circumferential direction between the first closed member and the second closed member so as to connect the first closed member and the second closed member. A radial direction comprising a plurality of second connecting members arranged at intervals along the circumferential direction between the second closed-shaped member and the third closed-shaped member so as to connect the second closed-shaped member and the third closed-shaped member. A first portion, the second closed portion, and the third closed portion, each having a serpentine structure that is bent and stretched in a circumferential direction and extends along the circumferential direction. And a plurality of first connecting members and the plurality of second connecting members each bent at least once to be stretchable in the radial direction. It may be provided in crude form.
또한 본원의 제2 측면에 따른 신축 전극 구조체의 제조 방법은, (a) 기재 상에 전극층을 형성하는 단계; (b) 상기 전극층을 패터닝하여 상술한 본원의 제1 측면에 따른 신축 전극 구조체를 형성하는 단계; 및 (c) 상기 신축 전극 구조체를 상기 기재로부터 분리하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the manufacturing method of the stretchable electrode structure according to the second aspect of the present application, (a) forming an electrode layer on the substrate; (b) patterning the electrode layer to form a stretchable electrode structure according to the first aspect of the present disclosure; And (c) separating the stretchable electrode structure from the substrate.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-mentioned means for solving the problems are merely exemplary and should not be construed as limiting the present application. In addition to the above-described exemplary embodiments, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description of the invention.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 폐도형 패턴부 및 방사 방향 패턴부에 의해 구현되는 안정된 거미줄 모양(스파이더웹) 형태를 통해 넓은 측정 범위를 확보하며 공학적으로 안정될 수 있고, 그에 더해, 폐도형 패턴부 및 방사 방향 패턴부가 서펜타인 구조를 포함하므로, 작용되는 외력에 따라 2D 형태 또는 3D 형태로 변형(스트레칭, 벤딩 등)될 수 있어, 작용되는 외력에 대하여 저항 값의 변화 없이 플렉시블하고 스트레쳐블하게 변형될 수 있는 신축 전극 구조체가 구현될 수 있다. 이에 따라, 움직임이 발생하는 대상체, 예를 들어 사람의 신체에 부착되어 대상체의 움직임에도 저항값의 변화없이 대상체의 움직임에 대응하여 변형되며 정확한 데이터를 얻을 수 있는 생체 센서로 적용될 수 있는 신축 전극 구조체가 구현될 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, through the stable spider web shape (spider web) form implemented by the closed drawing pattern portion and the radial pattern portion, it is possible to secure a wide measuring range and be engineeringally stable, in addition, Since the figure pattern portion and the radial pattern portion include a serpentine structure, the figure pattern portion and the radial pattern portion may be deformed (stretched, bent, etc.) into 2D or 3D shapes according to the applied external force, and are flexible without changing the resistance value against the applied external force. A stretchable electrode structure that can be stretchably deformed can be implemented. Accordingly, the stretchable electrode structure may be attached to an object in which a movement occurs, for example, a human body, and may be applied as a biosensor that is deformed in response to the movement of the object without changing a resistance value even when the movement of the object occurs, and obtains accurate data. Can be implemented.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 신축 전극 구조체의 평면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본원의 일 실시예에 따른 신축 전극 구조체의 응력에 따른 변형을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 신축 전극 구조체의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본원의 일 실시예에 따른 신축 전극 구조체의 응력에 따른 변형을 설명하기 위한 사진이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 신축 전극 구조체의 제조 방법의 순서도이다.
도 6a 내지 도 6j는 본원의 일 실시예에 따른 신축 전극 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.1 is a plan view of a stretchable electrode structure according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
2A to 2D are schematic conceptual views for explaining deformation due to stress of the stretchable electrode structure according to the exemplary embodiment.
3 is a cross-sectional view of the stretchable electrode structure according to the example embodiment.
4A and 4B are photographs for explaining deformation according to stress of the stretchable electrode structure according to the exemplary embodiment.
5 is a flow chart of a method of manufacturing a stretchable electrode structure according to an embodiment of the present application.
6A to 6J are schematic conceptual views illustrating a method of manufacturing a stretchable electrode structure according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present disclosure. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted for simplicity of explanation, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a portion is "connected" to another portion, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. do.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is said to be located on another member "on", "upper", "top", "bottom", "bottom", "bottom", this means that any member This includes not only the contact but also the presence of another member between the two members.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding the other components unless specifically stated otherwise.
본원은 신축 전극 구조체 및 신축 전극 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.The present application relates to a stretchable electrode structure and a method of manufacturing the stretchable electrode structure.
먼저, 본원의 일 실시예에 따른 신축 전극 구조체(이하 '본 신축 전극 구조체'라 함)에 대해 설명한다.First, a stretchable electrode structure (hereinafter, referred to as “the stretched electrode structure”) according to an exemplary embodiment of the present application will be described.
본 신축 전극 구조체는 스트레쳐블(Stretchable)하고 플렉시블(flexible)한 디바이스에 응용하기 위한 디자인에 관한 것으로서, 2D로 형성된 디바이스에 키리가미(kirigami), 스파이더웹(spiderweb), 서펜타인(serpntine) 구조를 혼합한(키리가미(kirigami) + 스파이더웹(spiderweb) + 서펜타인(serpntine)) 패터닝 디자인을 적용해서 3D 스트레칭, 상대적으로 넓은 측정 범위, 응력 완화, 구형의 곡선의 표면 등을 확보할 수 있는 디자인을 제안할 수 있다. 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.The stretchable electrode structure relates to a design for application to stretchable and flexible devices, and includes a kirigami, spiderweb, and serpntine in a 2D device. By applying a structure-mixed pattern (kirigami + spiderweb + serpntine) patterning design, 3D stretching, relatively wide measuring range, stress relief, and spherical curved surfaces can be achieved. You can suggest a design that you can. It will be described in more detail below.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 신축 전극 구조체의 평면도이고, 도 2a 내지 도 2d는 본원의 일 실시예에 따른 신축 전극 구조체의 응력에 따른 변형을 설명하기 위한 개략적인 개념도이며, 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 신축 전극 구조체의 단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 본원의 일 실시예에 따른 신축 전극 구조체의 응력에 따른 변형을 설명하기 위한 사진이다.1 is a plan view of a stretchable electrode structure according to an embodiment of the present application, Figures 2a to 2d is a schematic conceptual diagram for explaining the deformation according to the stress of the stretchable electrode structure according to an embodiment of the present application, Figure 3 is 4 is a cross-sectional view of a stretchable electrode structure according to an exemplary embodiment of the present disclosure, and FIGS. 4A and 4B are photographs for explaining deformation due to stress of the stretchable electrode structure according to the exemplary embodiment of the present disclosure.
도 1을 참조하면, 본 신축 전극 구조체는 폐도형 패턴부를 포함한다. 폐도형 패턴부는 복수 개의 폐도형 부재(1a, 1b, 1c, 1d, 1e)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 폐도형 패턴부는 제1 폐도형 부재(1a), 제1 폐도형 부재(1a)의 외측을 둘러싸는 제2 폐도형 부재(1b), 및 제2 폐도형 부재(1b)의 외측을 둘러싸는 제3 폐도형 부재(1c)를 포함한다. 제1 내지 제3 폐도형 부재(1a, 1b, 1c) 각각은 둘레 방향을 따라 연장되어 폐도형을 형성하는 부재이다. 폐도형 패턴부가 포함하는 폐도형 부재의 개수는 3 개로만 한정되는 것은 아니며, 도 1을 참조하면, 폐도형 패턴부는 3 개 이상의 다양한 개수로 폐도형 부재를 포함할 수 있다. 예시적으로, 도 1에는 제1 내지 제3 폐도형 부재(1a, 1b, 1c)과 다른 2 개의 폐도형 부재(제4 폐도형 부재(1d) 및 제5 폐도형 부재(1e))를 포함하는, 다시 말해, 5 개의 폐도형 부재를 포함하는 폐도형 패턴부가 도시되어 있다.Referring to FIG. 1, the stretchable electrode structure includes a closed pattern portion. The closed drawing pattern part may include a plurality of closed
또한, 도 1을 참조하면, 복수 개의 폐도형 부재 중 적어도 하나는 서펜타인(serpentine) 구조를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 폐도형 부재(1a), 제2 폐도형 부재(1b), 및 제3 폐도형 부재(1c) 각각은 둘레 방향에 대하여 신축 가능하도록 복수 회 구부러진 서펜타인 구조를 포함한다. 서펜타인 구조는 지그재그 형태인 부분을 포함할 수 있다. 또한, 서펜타인 구조(다시 말해, 지그재그 형태)는 2차원적으로 면 내(In-Plane) 형성될 수 있다. 이에 따라, 폐도형 부재(1a, 1b, 1c, 1d, 1e)는 서펜타인 구조의 구부러진 부분이 펴짐으로써 스트레칭될 수 있다. 또한, 도 1을 참조하면, 서펜타인 구조에 있어서, 구부러진 부분(절곡 된 부분)은 곡선(곡면) 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 서펜타인 구조는 곡률을 가질 수 있다. 폐도형 부재(1a, 1b, 1c, 1d, 1e)는 이러한 서펜타인 구조를 포함함으로써, 서펜타인 구조의 곡률과 길이에 따라 서펜타인 구조의 구부러진 부분이 펴지는 형태로 스트레칭 조절이 가능하며 신축이 가능하다.In addition, referring to FIG. 1, at least one of the plurality of closed drawing members may include a serpentine structure. Specifically, each of the first closed-shaped member 1a, the second closed-
또한, 본 신축 전극 구조체는 방사 방향 패턴부를 포함한다. 방사 방향 패턴부는 제1 폐도형 부재(1a)와 제2 폐도형 부재(1b)를 연결하도록 제1 폐도형 부재(1a)와 제2 폐도형 부재(1b) 사이에 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배열되는 복수의 제1 연결 부재(2a), 및 제2 폐도형 부재(1b)와 제3 폐도형 부재(1c)를 연결하도록 제2 폐도형 부재(1b)와 제3 폐도형 부재(1c) 사이에 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배열되는 복수의 제2 연결 부재(2b)를 포함한다. 또한, 도 1을 참조하면, 방사 방향 패턴부는 제1 내지 제3 폐도형 부재(1a, 1b, 1c)를 다른 폐도형 부재와 연결하거나(예를 들어, 제 3 폐도형 부재(1c)를 제4 폐도형 부재(1d)와 연결하는 제3 연결 부재(2c)), 또는 다른 폐도형 부재 사이를 연결하는 연결 부재(예를 들어, 제4 폐도형 부재(1d)와 제5 폐도형 부재(1e)를 연결하는 제4 연결 부재(2d))를 포함할 수 있다. 참고로, 본원에 있어서, 방사 방향이라 함은, 폐도형 패턴부의 중심점, 예시적으로, 폐도형 패턴부의 가장 내측에 위치하는 제1 폐도형 부재(1a)의 중심점으로부터 외측으로 향하는 방향 및 폐도형 패턴부의 외측으로부터 상기 폐도형 패턴부의 중심점(내측)을 향하는 방향을 모두 포괄하는 방향 개념일 수 있다. 이에 따라, 제1 연결 부재(2a) 및 제2 연결 부재(2b)는 내측에 위치하는 폐도형 부재와 외측에 위치하는 폐도형 부재를 연결(보다 구체적으로, 제1 폐도형 부재(1a)와 제2 폐도형 부재(1b)를 연결하거나, 제2 폐도형 부재(1b)와 제3 폐도형 부재(1c)를 연결)함으로써 폐도형 패턴부의 내외측 방향(반경 방향, 방사 방향)으로 연장 형성된다는 점에서, 이러한 제1 연결 부재(2a) 및 제2 연결 부재(2b)를 포함하는 패턴부는 방사 방향 패턴부라 할 수 있다.In addition, the stretchable electrode structure includes a radial pattern portion. The radial pattern portion is spaced along the circumferential direction between the first closed-shaped member 1a and the second closed-
또한, 방사 방향 패턴부는 서펜타인 구조를 포함할 수 있다.In addition, the radial pattern portion may include a serpentine structure.
구체적으로, 도 1을 참조하면, 복수의 제1 연결 부재(2a) 및 복수의 제2 연결 부재(2b) 각각은 방사 방향에 대하여 신축 가능하도록 1회 이상 구부러진 서펜타인 구조 형태로 구비된다. 예를 들어, 서펜타인 구조는 1회 이상 구부러져 절곡된 부분을 포함할 수 있다. 또한, 서펜타인 구조(다시 말해, 구부러진 부분)은 2차원적으로 면 내(In-Plane) 형성될 수 있다. 이에 따라, 서펜타인 구조는 구부러진 부분이 펴짐으로써 스트레칭될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 서펜타인 구조에 있어서 구부러진 부분(절곡 된 부분)은 곡선(곡면) 형태를 가질 수 있고, 이에 따라, 서펜타인 구조는 곡률을 가질 수 있다. 제1 연결 부재(2a) 및 제2 연결 부재(2b)는 이러한 서펜타인 구조를 포함함으로써, 서펜타인 구조의 곡률과 길이에 따라 서펜타인 구조의 구부러진 부분이 펴지는 형태로 스트레칭 조절이 가능하며 신축이 가능하다. 또한, 다른 연결 부재(2c, 2d)는 서펜타인 구조를 포함할 수 있고, 서펜타인 구조를 포함하는 다른 연결 부재(2c, 2d)는 제1 및 제2 연결 부재(2a, 2b)와 동일한 작용 및 효과를 발휘할 수 있을 것이다.Specifically, referring to FIG. 1, each of the plurality of first connecting
상술한 바에 따르면, 도 1을 참조하면, 본 신축 전극 구조체는 스파이더웹 패턴을 포함할 수 있다. 스파이더 웹 패턴은 폐도형 패턴부 및 폐도형 패턴부가 연결 부재(2a, 2b, 2c, 2d)에 의해 연결됨으로써 형성되는 패턴을 의미할 수 있다. 이러한 패턴은 거미줄 형태를 가질 수 있으므로 스파이더 웹 패턴이라 할 수 있다. 이러한 스파이더 웹 패턴(거미줄 구조)에 의하면, 공학적으로 안정되고 빈 공간을 최소화하는 신축 전극 구조체가 구현될 수 있고, 이에 따라, 본 신축 전극 구조체가 생체 센서에 적용되는 경우, 생체 신호 값이 정확하게 얻어질 수 있다. As described above, referring to FIG. 1, the stretchable electrode structure may include a spider web pattern. The spider web pattern may mean a pattern formed by connecting the closed pattern pattern portion and the closed pattern pattern portion by the connecting
상술한 바에 따르면, 본 신축 전극 구조체는 면 내 방향 및 면외 방향으로 디포머블 (Deformable)하게 변형(신축)될 수 있다. 예를 들어, 폐도형 부재(1a, 1b, 1c, 1d, 1e) 및 연결 부재(2a, 2b, 2c, 2d)가 서펜타인 구조를 포함하므로, 서펜타인 구조의 구부러진 부분(절곡된 부분)이 펴지는 형태로 폐도형 패턴부의 둘레 방향으로 스트레칭될 수 있다. 또한, 도 2a를 참조하면, 본 신축 전극 구조체는 면 방향으로 스트레칭될 수 있으며, 도 2b를 참조하면, 점 방향으로 스트레칭될 수 있고, 도 2c를 참조하면, 수직(horizon) 방향으로 스트레칭될 수 있다. 또한, 도 2d를 참조하면, 점 방향 및 면 방향으로 복합적으로 스트레칭될 수 있다. 이에 따라, 본 신축 전극 구조체는 2D 및 3D 스트레칭이 가능하고 수직 방향으로도 스트레칭이 가능하다.As described above, the stretchable electrode structure may be deformable (expandable) in an in-plane direction and an out-plane direction. For example, since the closed-shaped
또한, 상술한 바와 같이, 본 신축 전극 구조체는 서펜타인 구조를 포함하는데, 서펜타인 구조에 의해, 본 신축 전극 구조체의 스트레칭시 본 신축 전극 구조체에 가해지는 응력외 최소화될 수 있다. 또한, 서펜타인 구조의 곡률과 길이에 따라 스트레칭 조절이 가능하다.In addition, as described above, the stretchable electrode structure includes a serpentine structure, and by the serpentine structure, it is possible to minimize the stress applied to the stretchable electrode structure when stretching the stretchable electrode structure. In addition, the stretch can be adjusted according to the curvature and length of the serpentine structure.
또한, 본 신축 전극 구조체는 키리가미 패턴(A)을 포함할 수 있다. 키리가미 패턴(A)은 연결 부재가 방사 방향으로의 이웃 연결 부재와 방사 방향으로 어긋나게 배열되는 것을 의미할 수 있다.In addition, the stretchable electrode structure may include a Kirigami pattern (A). The Kirigami pattern A may mean that the connecting member is arranged to be radially offset from the neighboring connecting member in the radial direction.
예시적으로, 도 1을 참조하면, 복수의 제1 연결 부재(2a) 중 적어도 일부는, 방사 방향에 대하여 복수의 제2 연결 부재(2b) 전부와 일치하지 않고 어긋나게 배열될 수 있다. 이에 따르면, 제1 폐도형 부재(1a), 제2 폐도형 부재(1b) 및 제3 폐도형 부재(1c)는 키리가미 패턴(A)으로 연결될 수 있다.For example, referring to FIG. 1, at least a part of the plurality of first connecting
키리가미 패턴(A)에 의하면, 키리가미 패턴(A)이 포함되지 않는 것보다 면 외 방향으로의 스트레칭이 이루어지는 범위가 커질 수 있다. 예를 들어, 키리가미 패턴(A)에 의하면, 키리가미 패턴(A)을 형성하는 연결 부재(2a, 2b, 2c)의 면외 방향으로의 스트레칭 시에 연결 부재(2a, 2b, 2c) 뿐만 아니라, 키리가미 패턴(A)을 형성하는 연결 부재(2a, 2b, 2c)와 연결된 폐도형 부재(1a, 1b, 1c, 1d, 1e)가 면외 방향으로 들어올려지면서 스트레칭될 수 있기 때문에, 본 신축 전극 구조체의 면외 방향(수직 방향)으로의 스트레칭 범위가 증가될 수 있다.According to the Kirigami pattern A, the range in which the stretching in the out-plane direction is made larger than the Kirigami pattern A is not included. For example, according to the Kirigami pattern A, not only the connecting
참고로, 도 1을 참조하면, 제2 연결 부재(2b) 중 적어도 일부는, 방사 방향에 대하여 적어도 하나의 제3 연결 부재(2c)와 방사 방향에 대하여 일치하게 배열될 수 있다. 또한, 제3 연결 주배(2c) 중 적어도 일부는 방사 방향에 대하여 적어도 하나의 제4 연결 부재(2d)와 방사 방향에 대하여 어긋나게 배열될 수 있다.For reference, referring to FIG. 1, at least some of the
또한, 도 1을 참조하면, 본 신축 전극 구조체는 단자부(3)를 포함할 수 있다. 단자부(3)는 본 신축 전극 구조체(구체적으로, 폐도형 패턴부와 방사 방향 패턴부를 포함하는 부분)를 다른 디바이스와 연결시킬 수 있다.In addition, referring to FIG. 1, the stretchable electrode structure may include a
또한, 도 1을 참조하면, 본 신축 전극 구조체는 폐도형 패턴부와 단자부(3)를 연결하는 제3 연결 부재(4)를 포함할 수 있다. 제3 연결 부재는 폐또형 패턴부의 최외곽(최외측) 폐도형 부재(1e)와 단자부(3)를 연결할 수 있다. 제3 연결 부재(4)는 1회 이상 구부러진 서펜타인 구조를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제3 연결 부재(4)는 폐도형 패턴부 및 방사 방향 패턴부와 연동되어 스트레쳐블하고 플렉시블할 수 있다.In addition, referring to FIG. 1, the stretchable electrode structure may include a third connecting
또한, 도 3을 참조하면, 본 신축 전극 구조체는 금속층(91) 및 금속층(91)의 일면 및 타면 중 하나 이상에 형성되는 폴리머 필름층(92)을 포함할 수 있다. 예시적으로, 폴리머 필름층(92)은 폴리이미드(polyimide), PVDF 등 중 하나 이상을 포함하는 재질일 수 있다. 또한, 금속층(91)은 하나 이상의 층을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 금속층(91)은 제1 층(911) 및 제2 층(912)을 포함할 수 있고, 제1 층(911)은 Ti를 포함하는 재질일 수 있고, 제2 층(912)은 Au를 포함하는 재질일 수 있다. 본 신축 전극 구조체가 포함하는 재질은 플렉시블한 성격과 스트레쳐블한 성격을 갖지 못할 수 있다. 이에 대하여, 본 신축 전극 구조체는 상술한 구조적 형태를 포함함으로써, 플렉시블한 특성을 가질 뿐만 아니라 스트레쳐블한 특성까지 발휘할 수 있다.In addition, referring to FIG. 3, the stretchable electrode structure may include a
정리하면, 본 신축 전극 구조체는 스파이더 웹(거미줄 구조)의 형태로 공학적으로 안정하고 상대적으로 빈 공간 없이 넓은 범위에 대해 전류를 측정할 수 있다. 또한, 서펜타인 구조로 인해 본 신축 전극 구조체가 스트레칭되었을 때(늘려졌을 때) 다시 말해 형태가 변형될 때, 저항 값의 변화가 발생하지 않을 수 있다. 다시 말해, 저항 값의 변화 없이 그에 가해지는 응력에 대응하여 변형(스트레칭, 벤딩 등)이 가능하다. 또한, 본 신축 전극 구조체의 변형과 관련하여, 일반적으로 서펜타인 구조는 수직한 방향으로 늘어나기 어렵다는 한계가 있지만, 본 신축 전극 구조체는 키리가미 패턴(A)을 복합시킴으로써 반구형 형태로 늘려 변형시킬 수 있고, 이 외에 다양한 여러 방향으로 스트레칭이 가능하다. 이와 같이, 도 4a를 참조하면, 본 신축 전극 구조체는 2D 및 3D 스트레칭이 가능하고 수직 방향으로도 스트레칭이 가능하며, 벤딩(bending)이 가능하며, 도 4b를 참조하면, 본 신축 전극 구조체는 반구형적으로 스트레칭될 수 있으므로, 원 또는 구 형태로 늘어나는 장비에 부착 가능하므로, 플렉시블한 특성(늘어날 수 있는 특성)을 가질 뿐만 아니라 스트레쳐블한 소자를 구현할 수 있는 디자인을 제시할 수 있다.In summary, the stretchable electrode structure is engineered in the form of a spider web (spider web structure) and can measure current over a wide range without relatively empty space. In addition, when the stretchable electrode structure is stretched (stretched) due to the serpentine structure, that is, when the shape is deformed, a change in resistance value may not occur. In other words, deformation (stretching, bending, etc.) is possible in response to the stress applied thereto without changing the resistance value. In addition, in relation to the deformation of the stretchable electrode structure, the serpentine structure is generally difficult to stretch in the vertical direction, but the stretchable electrode structure may be expanded to be deformed in a hemispherical shape by complexing the Kirigami pattern (A). In addition, it is possible to stretch in various other directions. As such, referring to FIG. 4A, the stretchable electrode structure is capable of 2D and 3D stretching, may be stretched in the vertical direction, and may be bent. Referring to FIG. 4B, the stretchable electrode structure may be a hemispherical shape. Since it can be stretched, it can be attached to a device that is stretched in the form of a circle or sphere, it is possible not only to have a flexible characteristic (extensible characteristics), but also to design a stretchable device can be presented.
또한, 본 신축 전극 구조체가 전자 소자로 적용되는 경우, 다시 말해 본 신축 전국 구조체의 스트레쳐블하고 플렉시블한 디자인이 전자 소자 제작에 적용되는 경우, 작용하는 외력에 의해 형태가 변형되더라도, 생체 신호의 값(EMG, ECG, EOG, EGG)이 정확하게 측정될 수 있다. 이에 따라, 전자 소자가 늘어날 필요가 있는 신체 부위에 전반적으로 부착될 수 있으며, 스트레칭되더라도 저항 값이 변화하지 않도록 데이터 분석이 이루어지게 할 수 있다. 또한, 본 신축 전극 구조체의 디자인으로 인해 다양한 스트레쳐블/플렉시블 기판(예를 들어, ecoflexible, siibionie, PDMS 등)에 적용 가능하며, 용도에 맞는 어플리케이션에 적용 가능하다.In addition, when the stretchable electrode structure is applied to the electronic device, that is, when the stretchable and flexible design of the stretched nationwide structure is applied to the fabrication of the electronic device, even if the shape is deformed by an external force acting, Values (EMG, ECG, EOG, EGG) can be measured accurately. Accordingly, the electronic device may be attached to the entire body part that needs to be stretched, and data analysis may be performed so that the resistance value does not change even when stretched. In addition, due to the design of the stretchable electrode structure, it can be applied to various stretchable / flexible substrates (for example, ecoflexible, siibionie, PDMS, etc.), and can be applied to applications suitable for the purpose.
또한, 본 신축 전극 구조체가 폴리 이미드를 포함하는 재질의 폴리머 필름층(92) 및 금속층(91)을 포함할 수 있는데, 일반적으로 폴리이미드 및 금속층은 플렉시블하고 스트레쳐블한 특성을 발휘하기 어려울 수 있다. 반면에, 본 신축 전극 구조체는 상술한 구조적 형태를 통해 플렉시블한 특성을 가질 뿐만 아니라 스트레쳐블한 특성까지 발휘할 수 있다.In addition, the stretchable electrode structure may include a
또한, 본 신축 전극 구조체는 곡선 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 여러 방향으로 스트레칭될 수 있다. 또한, 서펜타인의 곡률, 폐도형 부재(1a, 1b, 1c, 1d, 1e) 또는 연결 부재(2a, 2b, 2c, 2d)의 두께 폐도형 부재(1a, 1b, 1c, 1d, 1e)의 개수, 연결 부재(2a, 2b, 2c, 2d)의 개수, 방사 방향에 대해 어긋나게 배열되는 연결 부재(2a, 2b, 2c, 2d)의 개수 등에 따라 스트레칭 %가 조절될 수 있다. 또한, 여러 방향으로 본 신축 전극 구조체는 2D 또는 3D 스트레칭, 수직 방향으로의 스트레칭 등이 가능하므로, 상대적으로 넓은 측정 범위를 확보할 수 있다. 또한, 본 신축 전극 구조체의 두께, 너비 등에 따라 스트레칭율(스트레칭의 %)가 조절될 수 있다.In addition, the stretchable electrode structure may be formed in a curved shape. In addition, as described above, it may be stretched in various directions. Further, the curvature of serpentine, the thickness of the
또한, 상술한 바와 같이, 본 신축 전극 구조체는 반구형적으로 늘어날 수 있으므로(스트레칭 가능하므로) 본 신축 전극 구조체는 원 모양으로 늘어나는 장비에도 부착 가능하며, 제거될 때도, 응력 완화가 가능하기 때문에, 탈부착에 따라 본 신축 전극 구조체에 작용하는 응력 파괴 영향이 감소될 수 있다. 이에 따라, 본 신축 전극 구조체가 생체 센서에 적용되는 경우, 다양한 신체 부위에 부착되어 부착 부위의 움직임이 발생하더라도 저항 값의 변화가 발생하지 않도록 부착 부위의 움직임에 대응해 변형되며 정확한 데이터 분석이 이루어지게 할 수 있다.In addition, as described above, since the stretchable electrode structure can be stretched in a hemispherical shape (as it can be stretched), the stretchable electrode structure can be attached to equipment that extends in a circular shape, and even when removed, the stress relaxation can be performed. As a result, the effect of stress fracture on the stretchable electrode structure can be reduced. Accordingly, when the stretched electrode structure is applied to the biometric sensor, the elastic electrode structure is attached to various body parts so that the resistance value does not change even when the movement of the attachment site occurs. I can lose it.
상술한 본 신축 전극 구조체는 유연하고 늘어날 수 있으며 입을 수 있는 전자 소자로 적용될 수 있다. 이에 따라, 사람의 피부에 부착되어 사람의 움직임에도 늘어나며 손상되지 않는 전자 소자가 구현될 수 있다. The stretchable electrode structures described above can be applied to flexible, stretchable and wearable electronic devices. Accordingly, an electronic device that is attached to the skin of the person and is extended to the movement of the person and is not damaged may be implemented.
한편, 이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 신축 전극 구조체의 제조 방법(이하 '본 제조 방법'이라 함)에 대해 설명한다. 다만, 본 제조 방법은 상술한 본 신축 전극 구조체를 제조하는데 적용될 수 있는 것으로서, 본 신축 전극 구조체와 동일하거나 상응하는 기술적 특징 및 구성을 공유한다. 따라서, 본 신축 전극 구조체에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하며, 동일 내지 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.Meanwhile, hereinafter, a method of manufacturing the stretchable electrode structure according to the exemplary embodiment of the present application (hereinafter referred to as 'the present manufacturing method') is described. However, the present manufacturing method is applicable to manufacturing the above-described stretchable electrode structure, and shares the same or corresponding technical features and configurations as the stretchable electrode structure. Therefore, descriptions overlapping with those described in the stretchable electrode structure will be briefly or omitted, and the same reference numerals will be used for the same or similar components.
본 제조 방법은 신축 전극 구조체(전자 디바이스)의 제작시, 포토리소그래피 공정을 사용하지 않고 레이저를 이용하는 공정에 관한 것일 수 있다. 보다 구체적으로, Patterning of metalized thin/ thick film, Patterning of polymer thin/ thick film, pattering of polymer/metal/polymer, 쉽게 전사가 가능한 손쉬운 공정방법에 관한 것일 수 있다.The present manufacturing method may relate to a process of using a laser without using a photolithography process in manufacturing a stretchable electrode structure (electronic device). More specifically, the patterning of metalized thin / thick film, the patterning of polymer thin / thick film, pattering of polymer / metal / polymer, may be related to an easy process method that can be easily transferred.
구체적으로, 본 제조 방법에 의하면, 유연하고 늘릴 수 있는 신축 전극 구조체(생체 신호 센서)의 종래의 제조 방법이 갖는 단점인 복잡한 공정 과정을 해결하는 방법이 제공될 수 있다. 또한, 본 제조 방법에 의하면, 다른 기판으로 전사 시 발생했던 전극 또는 패턴의 깨짐 등의 문제를 줄여주기 위한 방법이 제공될 수 있다. 또한, 본 제조 방법에 의하면, 여러 가지 패터닝 과정이 한 공정에 이뤄지는 방법이 제공될 수 있다. 또한, 본 제조 방법에 의하면, 신축 전극 구조체의 크기(사이즈, 규격)와 모양(형태)을 다양하게 제조할 수 있는 방법이 제공될 수 있다. 또한, 본 제조 방법에 의하면, 포토리소그래피처럼 장비를 사용할 때 복잡한 기술이 요구되지 않기 때문에 손 쉽게 사용할 수 있는 방법이 제공될 수 있다. 또한, 본 제조 방법은 금속 패터닝 뿐만 아니라 Polymer patterning(폴리이미드, PVDF)이 가능한 방법이 제공될 수 있다. 또한 본 제조 방법에 의하면, 신축 전극 구조체의 상하부에 전사 필름을 폴리이미드로 중립면을 형성하여 구조의 안정성과 전사 시 외부스트레스를 완하시킬 수 있는 방법을 제공할 수 잇다. 또한, 본 제조 방법은, 생체신호(EMG, ECG, EEG, EOG)를 확인하는데 적용 가능한 신축 전극 구조체를 제조하는 방법을 제안할 수 있다. 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.Specifically, according to the present manufacturing method, a method for solving a complicated process procedure which is a disadvantage of the conventional manufacturing method of a flexible and stretchable stretchable electrode structure (biosignal sensor) can be provided. In addition, according to the present manufacturing method, a method for reducing a problem such as cracking of an electrode or a pattern generated during transfer to another substrate may be provided. In addition, according to the present manufacturing method, a method in which various patterning processes are performed in one process may be provided. In addition, according to the present manufacturing method, a method capable of manufacturing various sizes (sizes, standards) and shapes (forms) of the stretchable electrode structure may be provided. In addition, according to the present manufacturing method, a method that can be easily used can be provided because no complicated technique is required when using the equipment such as photolithography. In addition, the present manufacturing method may be provided a method capable of polymer patterning (polyimide, PVDF) as well as metal patterning. In addition, according to the present manufacturing method, it is possible to provide a method that can form a neutral plane with a polyimide transfer film on the upper and lower portions of the stretchable electrode structure to alleviate the stability of the structure and the external stress during transfer. In addition, the present manufacturing method may propose a method of manufacturing a stretchable electrode structure applicable to confirming bio signals (EMG, ECG, EEG, EOG). It will be described in more detail below.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 신축 전극 구조체의 제조 방법의 순서도이고, 도 6a 내지 도 6j는 본원의 일 실시예에 따른 신축 전극 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the stretchable electrode structure according to the exemplary embodiment of the present disclosure, and FIGS. 6A to 6J are schematic conceptual views illustrating a method of manufacturing the stretchable electrode structure according to the exemplary embodiment of the present disclosure.
도 5를 참조하면, 본 제조 방법은 기재 상에 전극층을 형성하는 단계(S100)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the manufacturing method includes forming an electrode layer on a substrate (S100).
도 3을 참조하면, 본 제조 방법에 따른 신축 전극 구조체는 금속층(91) 및 금속층(91)의 일면 및 타면 중 하나 이상에 형성되는 폴리머 필름층(92)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 제조 방법에 따른 신축 전극 구조체는 금속층(91), 금속층(91)의 일면 상에 형성되는 폴리머 필름층(92) 및 금속층(91)의 타면 상에 형성되는 폴리머 필름층(92)을 포함할 수 있다. 폴리머 필름층(92)은 폴리이미드(polyimide), PVDF 등 중 하나 이상을 포함하는 재질일 수 있다. 또한, 금속층(91)은 하나 이상의 층을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 금속층(91)은 제1 층(911) 및 제2 층(912)을 포함할 수 있고, 제1 층(911)은 Ti를 포함하는 재질일 수 있고, 제2 층(912)은 Au를 포함하는 재질일 수 있다.Referring to FIG. 3, the stretchable electrode structure according to the present manufacturing method may include a
이러한 경우, S100 단계는, 기재 상에 폴리머 필름층(92)을 형성하고, 형성된 폴리머 필름층(92) 상에 금속층(91)을 형성하고 금속층(91)의 일면 상에 폴리머 필름층(92)을 형성할 수 있다. 이하에서보다 구체적으로 설명한다.In this case, in step S100, the
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, S100 단계는, 기재 상에 폴리머 필름층(92)을 형성할 수 있다. 이때, 폴리머 필름층(92)은 액상 폴리머가 도포(도 6a 참조)된 후 건조(도 6b 참조)됨으로써 형성될 수 있다(도 6c 참조). 참고로, 기재는 글라스 기판(glass substrate), SiO2기판 중 하나일 수 있다.6A to 6C, in operation S100, a
또한, S100 단계는, 기재 상에 형성된 폴리머 필름층(92) 상에 금속층(91)을 형성할 수 있다. 금속층(91)은 금속이 증착됨으로써 형성될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 금속층(91)은 하나 이상의 층을 포함할 수 있는데, 제1 층(911) 및 제2 층(912)을 포함하는 경우, 제1 층(911)을 이루는 재질의 재료(금속, 예를 들어 Ti를 포함하는 재료)를 증착하여 제1 층(911)을 형성하고, 제1 층(911)의 일면 상에 제2 층(912)을 이루는 재질의 재료(금속, 예를 들어 Au를 포함하는 재료)을 증착시켜 제1 층(911)과 제2 층(912)을 포함하는 금속층(912)을 형성할 수 있다.In addition, in step S100, the
또한, 금속층(91)은 E-beam(이빔)에 의해 증착될 수 있다. 또한, 금속층(91)은 스핀코터에 의해 증착될 수 있다. 예를 들어, 제1 층(911) 및 제2 층(912) 각각은 E-beam 및 스핀코터 중 하나 이상에 의해 증착될 수 있다. 또한, 예시적으로, 제1 층(911)은 20 nm의 두께를 갖도록 증착될 수 있고, 제2 층(912)은 100 nm의 두께를 갖도록 증착될 수 있다.In addition, the
또한, 본 제조 방법은 전극층을 패터닝하여 상술한 본 신축 전극 구조체를 형성하는 단계(S300)를 포함한다. 다시 말해, S300 단계는 전극층을 상술한 본 신축 전극 구조체에 대응하는 패턴을 갖도록 패터닝할 수 있다. 참고로, S300 단계에 의해 형성되는 결과물은 Free standing film이라고도 할 수 있다.In addition, the manufacturing method includes a step (S300) of forming the stretchable electrode structure described above by patterning the electrode layer. In other words, in operation S300, the electrode layer may be patterned to have a pattern corresponding to the stretchable electrode structure described above. For reference, the result formed by the step S300 may be referred to as a free standing film.
상술한 바와 같이, 본 신축 전극 구조체는, 제1 폐도형 부재(1a), 제1 폐도형 부재(1a)의 외측을 둘러싸는 제2 폐도형 부재(1b), 및 제2 폐도형 부재(1b)의 외측을 둘러싸는 제3 폐도형 부재(1c)를 포함하는 폐도형 패턴부를 포함한다. 제1 내지 제3 폐도형 부재(1a, 1b, 1c) 각각은 둘레 방향을 따라 연장되어 폐도형을 형성하는 부재이다. 또한, 제1 폐도형 부재(1a), 제2 폐도형 부재(1b), 및 제3 폐도형 부재(1c) 각각은 둘레 방향에 대하여 신축 가능하도록 복수 회 구부러진 서펜타인 구조를 포함한다. 또한, 서펜타인 구조(다시 말해, 지그재그 형태)는 2차원적으로 면 내(In-Plane) 형성될 수 있다.As described above, the stretchable electrode structure includes the first closed-shaped member 1a, the second closed-shaped
또한, 본 신축 전극 구조체는 방사 방향 패턴부를 포함한다. 방사 방향 패턴부는 제1 폐도형 부재(1a)와 제2 폐도형 부재(1b)를 연결하도록 제1 폐도형 부재(1a)와 제2 폐도형 부재(1b) 사이에 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배열되는 복수의 제1 연결 부재(2a), 및 제2 폐도형 부재(1b)와 제3 폐도형 부재(1c)를 연결하도록 제2 폐도형 부재(1b)와 제3 폐도형 부재(1c) 사이에 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배열되는 복수의 제2 연결 부재(2b)를 포함한다. 복수의 제1 연결 부재(2a) 및 복수의 제2 연결 부재(2b) 각각은 방사 방향에 대하여 신축 가능하도록 1회 이상 구부러진 서펜타인 구조 형태로 구비된다. 서펜타인 구조(다시 말해, 구부러진 부분)은 2차원적으로 면 내(In-Plane) 형성될 수 있다.In addition, the stretchable electrode structure includes a radial pattern portion. The radial pattern portion is spaced along the circumferential direction between the first closed-shaped member 1a and the second closed-shaped
또한, 본 신축 전극 구조체에 있어서, 복수의 제1 연결 부재(2a) 중 적어도 일부는, 방사 방향에 대하여 복수의 제2 연결 부재(2b) 전부와 일치하지 않고 어긋나게 배열될 수 있다. 또한, 본 신축 전극 구조체는 단자부(3)를 포함할 수 있다. 또한, 본 신축 전극 구조체는 폐도형 패턴부와 단자부(3)를 연결하는 단자 연결 부재(4)를 포함할 수 있다. 또한, 단자 연결 부재(4)는 1회 이상 구부러진 서펜타인 구조를 포함할 수 있다.In addition, in the stretchable electrode structure, at least a part of the plurality of first connecting
또한, 도 6d를 참조하면, S300 단계는 레이저 조사를 이용해 패터닝할 수 있다. 예시적으로, 또한, S300 단계는 패터닝 장치의 스테이지 상에 전극층을 배치할 수 있다. 또한, 패터닝 장치에 패터닝할 치수와 디자인을 입력하고 레이저 발진기를 통해 전극층에 레이저 빔을 주사하여 기판 상에 형성된 전극층 중 금속층(91)의 일면 상의 폴리머 필름층(92)을 식각할 수 있다. 이때 광 검출 수단을 통해 상기 폴리머 필름층(92)의 식각시 방출되는 빛 중 특정 파장의 빛만을 선별적으로 검출하여, 검출되는 빛의 양에 비례하는 전기 신호로 변환하여 마이크로 프로세서로 전달할 수 있고, 마이크로 프로세서를 통해 광 검출수단으로부터 전달되는 전기 신호의 크기에 따라 레이저 발전기를 제어하여 레이저 빔의 출력을 조절할 수 있다. 참고로, 레이저는 펄스 레이저가 이용될 수 있다.In addition, referring to Figure 6d, step S300 may be patterned using laser irradiation. For example, in operation S300, the electrode layer may be disposed on the stage of the patterning device. In addition, the
또한, 레이저는 금속층(91)의 일면 상에 형성된 폴리머 필름층(92)의 일측(도 3 참조, 전반적으로 12시를 향하는 방향)에서 타측(도 3 참조, 전반적으로 6시를 향하는 방향)으로 조사될 수 있다. 또한, 레이저는 금속층(91)에 도달하여, 그의 조사에 의해 금속층(91)에 형성되는 열이 금속층(91)의 타면 상에 형성된 폴리머 필름층(92)으로 전달되어 그 열에 의해 금속층(91)의 타면 상에 형성된 폴리머 필름층(92)이 패터닝되게 하는 출력을 가질 수 있다. 다시 말해, S300 단계는 금속층(91) 및 금속층(91)의 일면 상의 폴리머 필름층(92)이 조사되는 레이저에 의해 식각되고 금속층(91)의 타면 상의 폴리머 필름층(92)은 식각되는 금속층(91)으로부터 전달되는 열에 의해 패터닝되도록 레이저의 출력, 대역 중 하나 이상을 소정의 값으로 설정하여 전극층을 패터닝할 수 있다. 예를 들어, 레이저의 조사를 위한 설정 값은, 레이저가 조사되는 시간, 파워 퍼센트, 레이저 주파수, 마킹 속도 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 레이저가 조사되는 시간은 5분 내지 19분, 바람직하게는 12분일 수 있고, 파워는 100%일 수 있으며, 주파수는 10Khz 내지 30Khz, 바람직하게는 20Khz일 수 있고, 마킹 속도는 0.5mm/s 내지 1.5 mm/s, 바람직하게는 1mm/s일 수 있다. 또한, Pulse Duration 4ns(INYA-20 레이저 기준)로 레이저 조사가 이루어질 수 있고, Average Power 0.8W, Pulse Energy 0.04mJ 일 수 있다.In addition, the laser is directed from one side (see FIG. 3, generally toward 12 o'clock) to the other side (see FIG. 3, generally toward 6 o'clock) of the
또한, 도 6e 및 도 6f를 참조하면, 본 제조 방법은 신축 전극 구조체를 기재로부터 분리하는 단계(S500)를 포함한다. 예시적으로, S500 단계는 water soluble tape를 이용할 수 있는데, 예를 들어, 패터닝된 전극층을 물에 담구어, 신축 전극 구조체를 기재와 분리할 수 있다.6E and 6F, the manufacturing method includes a step S500 of separating the stretchable electrode structure from the substrate. For example, the step S500 may use a water soluble tape. For example, the stretched electrode structure may be separated from the substrate by immersing the patterned electrode layer in water.
또한, 도 6h 내지 도 6j를 참조하면, 본 제조 방법은 S300 단계 이후에, 신축 전극 구조체의 일측 및 타측 중 하나에 플렉시블 기판을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 플렉시블 기판은 스트레쳐블하고 플렉서블할 수 있다. 즉, 본 제조 방법은 S300 단계 이후에 기재와 분리된 신축 전극 구조체를 스트레쳐블하고 플렉서블한 기판에 전사(transfer)할 수 있다. 또한, 이러한 전사 수행 시에, 본 제조 방법은 신축 전극 구조체가 손상되지 않도록, 롤러를 이용해 전사할 수 있다. 또한, 본 제조 방법은 신축 전극 구조체가 손상되는 것이 방지되도록 폴리이미드로 중립면을 형성할 수 있다.6H to 6J, after the step S300, the manufacturing method may include disposing a flexible substrate on one of the one side and the other side of the stretchable electrode structure. The flexible substrate can be stretchable and flexible. That is, in the manufacturing method, the stretchable electrode structure separated from the substrate may be transferred to the stretchable and flexible substrate after the step S300. In addition, when performing such transfer, the present production method can transfer using a roller so that the stretchable electrode structure is not damaged. In addition, the present manufacturing method can form a neutral plane with polyimide so that the stretchable electrode structure is prevented from being damaged.
종래 기술은 적층구조의 박막만을 패터닝 하는 기술에 대한 것으로서, 박막을 패터닝하고 난 후에 Free standing flim(Polymer)을 만드는데 있어서, 전사하는 방법에 대한 해결책이 없으며, 박막이 깨질 수 있는 한계가 있었다.The prior art is a technique for patterning only a thin film of a laminated structure, there is no solution to the method of transferring in making a free standing flim (Polymer) after patterning the thin film, there was a limit that the thin film can be broken.
반면에, 본 제조 방법에 의하면, 레이저 패터닝을 이용하므로, 복잡하고 고비용인 포토리소그래피 공정이 요구 되지 않으며, 마스크도 제작할 필요가 없기 때문에 시간, 비용 측면에서 많은 절약이 가능하다. 또한, 본 제조 방법은 소프트로 구동되기 때문에 제약 없이 패터닝의 길이, 너비를 자유롭게 조절 가능하다. 또한, 포토리소그래피 공정을 할 때는, 금속 재료에 맞는 애칭 용액을 사용해야 하지만 본 제조 방법에 의하면, 재료에 관계없이 공정진행이 가능하다. 또한, 본 제조 방법에 의하면, Ink- jet print의 한계인 정밀도와 두께 조절 측면에서 매우 우수할 수 있다. 또한, 본 제조 방법에 의하면, 모든 공정이 끝난 후에 간편하게 Flexible, Stretchable 기판에 쉽게 다른 기판으로 전사가 가능하다. 또한, 본 제조 방법은, Water soluble, Thermal release tape를 이용하기 때문에, 손쉬운 전사가 가능하며, 전사 중에 신축 전극 구조체의 손상이 방지될 수 있다(깨지지 않을 수 있다). 또한, 본 제조 방법에 의하면, 중립면을 폴리이미드로 형성하고, 전사 시에 전극이 깨지지 것을 방지 할수 있다.On the other hand, according to the present manufacturing method, since laser patterning is used, a complicated and expensive photolithography process is not required, and since a mask does not need to be manufactured, much time and cost can be saved. In addition, since the present manufacturing method is driven softly, the length and width of the patterning can be freely adjusted without restriction. In the photolithography process, a nicking solution suitable for the metal material should be used, but according to the present production method, the process can be performed regardless of the material. In addition, according to the present manufacturing method, it can be very excellent in terms of precision and thickness control which is the limit of ink-jet print. In addition, according to the present manufacturing method, after all processes are completed, transfer to another substrate can be easily performed on the flexible and stretchable substrate. In addition, the present manufacturing method, because it uses a water soluble, thermal release tape, can be easily transferred, the damage of the stretchable electrode structure during the transfer can be prevented (can not be broken). In addition, according to the present production method, the neutral plane can be formed of polyimide, and the electrode can be prevented from being broken during transfer.
상술한 바에 따르면, 본 제조 방법은 레이저를 이용한 다층 박막의 패터닝 방법에 관한 것이라 할 수 있다. 본 제조 방법은 다층 박막 구조의 소자에 대한 패터닝 공정을 수행함에 있어서, 레이저를 이용한 패터닝 방법을 적용하되, 각 층 박막의 분광 정보를 이용하여 조사되는 에너지로 인한 타측 박막(금속층(91)의 타면 상의 폴리머 필름층(92))의 손상을 최소화하면서 일측 박막(금속층(91)의 일면 상의 폴리머 필름층(92) 또는 금속층(91))만을 선별적으로 패터닝할 수 있다. As described above, the present manufacturing method may be related to a patterning method of a multilayer thin film using a laser. In the present manufacturing method, a patterning method using a laser is applied in performing a patterning process for a device having a multilayer thin film structure, and the other thin film (the other surface of the metal layer 91) is caused by energy irradiated using the spectral information of each layer thin film. Only one side of the thin film (the
종래의 포토리소 공정은 공정 과정이 복잡하고, 디자인 변경 시에 매번 다른 마스크가 요구 되며, 고가의 장비로 인한 비용이 많이 소요 될 뿐만 아니라 많은 시간과 기술이 요구 되었다. 또한 사람의 손으로 직접 초점을 맞추고, 위치를 조정해야하기 때문에 수율이 낮다. 반면에, 본 제조 방법에 따르면, 패터닝이 레이저 절단에 의해 이루어질 수 있기 때문에 Free standing film, 금속의 패턴을 얻을 수 있으며, 고가의 리소 장비가 요구 되지 않고 하나의 레이저 장비로 제작할 수 있기 때문에 가격이 저렴하고, PR, 애칭 등의 공정이 필요 없기 때문에 시간이 절약될 수 있다. 또한, 크기 조절 및 세기 조절로 다양한 치수로 신축 전극 구조체가 제조될 수 있고, 최소 가공 단위가 수십 마이크로미터로 설정되어 정교하게 만들어진 필름으로 Flexible하거나, Stretchable하거나, 또는, Rigid한 기판에 손쉽게 전사할 수 있다.The conventional photolithography process is complicated, requires a different mask every time a design change is required, not only is it expensive due to expensive equipment, but also requires a lot of time and technology. In addition, the yield is low because it is necessary to focus directly on the person's hand and adjust its position. On the other hand, according to the present manufacturing method, since the patterning can be made by laser cutting, a free standing film, a pattern of metal can be obtained, and because the expensive lithography equipment is not required, the price can be made with one laser equipment. It is inexpensive and can save time because it does not require a process such as PR and nicking. In addition, size control and intensity control can be used to fabricate stretchable electrode structures in a variety of dimensions, and can be easily transferred to flexible, stretchable, or rigid substrates with elaborate films with a minimum processing unit set to tens of micrometers. Can be.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present application is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the following claims rather than the above description, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present application.
1a: 제1 폐도형 부재
1b: 제2 폐도형 부재
1c: 제3 폐도형 부재
1d: 제4 폐도형 부재
1e: 제5 폐도형 부재
2a: 제1 연결 부재
2b: 제2 연결 부재
2c: 제3 연결 부재
2d: 제4 연결 부재
3: 단자부
4: 단자 연결 부재
91: 금속층
911: 제1 층
912: 제2 층
92: 폴리머 필름층1a: first closed member
1b: second closed drawing member
1c: third closed-conducting member
1d: fourth closed drawing member
1e: fifth closed drawing member
2a: first connecting member
2b: second connecting member
2c: third connecting member
2d: fourth connecting member
3: terminal
4: terminal connection member
91: metal layer
911: first floor
912: the second layer
92: polymer film layer
Claims (15)
제1 폐도형 부재, 상기 제1 폐도형 부재의 외측을 둘러싸는 제2 폐도형 부재, 및 상기 제2 폐도형 부재의 외측을 둘러싸는 제3 폐도형 부재를 포함하는 폐도형 패턴부; 및
상기 제1 폐도형 부재와 상기 제2 폐도형 부재를 연결하도록 상기 제1 폐도형 부재와 상기 제2 폐도형 부재 사이에 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배열되는 복수의 제1 연결 부재, 및 상기 제2 폐도형 부재와 상기 제3 폐도형 부재를 연결하도록 상기 제2 폐도형 부재와 상기 제3 폐도형 부재 사이에 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배열되는 복수의 제2 연결 부재를 포함하는 방사 방향 패턴부를 포함하되,
상기 제1 폐도형 부재, 상기 제2 폐도형 부재, 및 상기 제3 폐도형 부재 각각은 둘레 방향에 대하여 신축 가능하도록 복수 회 구부러진 서펜타인 구조를 포함하며 둘레 방향을 따라 연장되어 폐도형을 형성하는 부재이고,
상기 복수의 제1 연결 부재 및 상기 복수의 제2 연결 부재 각각은 방사 방향에 대하여 신축 가능하도록 1회 이상 구부러진 서펜타인 구조 형태로 구비되는 것인, 신축 전극 구조체.As a stretchable electrode structure,
A closed pattern pattern portion including a first closed member, a second closed member surrounding the outside of the first closed member, and a third closed member surrounding the outside of the second closed member; And
A plurality of first connection members arranged at intervals along the circumferential direction between the first closed member and the second closed member such that the first closed member and the second closed member are connected; 2 A radial pattern comprising a plurality of second connecting members arranged at intervals along the circumferential direction between the second closed member and the third closed member so as to connect the second closed member and the third closed member. Including wealth,
Each of the first closed-shaped member, the second closed-shaped member, and the third closed-shaped member includes a serpentine structure which is bent in a plurality of times so as to be stretchable in the circumferential direction and extends along the circumferential direction to form a closed figure. It is absence to say,
Each of the plurality of first connection members and the plurality of second connection members is provided in the form of a serpentine structure bent at least once so as to be able to stretch in the radial direction.
상기 복수의 제1 연결 부재 중 적어도 일부는, 방사 방향에 대하여 상기 복수의 제2 연결 부재 전부와 일치하지 않고 어긋나게 배열되는 것인, 신축 전극 구조체.The method of claim 1,
At least a portion of the plurality of first connecting members is arranged so as not to coincide with all of the plurality of second connecting members with respect to the radial direction and is arranged to be offset.
상기 서펜타인구조는 2차원적으로 면 내(In-Plane) 형성되는 것인, 신축 전극 구조체.The method of claim 1,
The serpentine structure is to be formed in-plane (In-Plane) two-dimensional, stretchable electrode structure.
상기 폐도형 패턴부와 단자부를 연결하는 단자 연결 부재를 더 포함하되,
상기 단자 연결 부재는 1회 이상 구부러진 서펜타인 구조 형태로 구비되는 것인, 신축 전극 구조체.The method of claim 1,
Further comprising a terminal connection member for connecting the closed pattern pattern portion and the terminal portion,
The terminal connecting member is provided in the form of a serpentine structure bent one or more times, stretchable electrode structure.
상기 단자부를 더 포함하는, 신축 전극 구조체.The method of claim 4, wherein
And further comprising the terminal portion.
(a) 기재 상에 전극층을 형성하는 단계;
(b) 상기 전극층을 패터닝하여 제1항에 따른 신축 전극 구조체를 형성하는 단계; 및
(c) 상기 신축 전극 구조체를 상기 기재로부터 분리하는 단계를 포함하는, 신축 전극 구조체의 제조 방법.As a manufacturing method of a stretchable electrode structure,
(a) forming an electrode layer on the substrate;
(b) patterning the electrode layer to form the stretchable electrode structure according to claim 1; And
(c) separating the stretchable electrode structure from the substrate.
상기 복수의 제1 연결 부재 중 적어도 일부는, 방사 방향에 대하여 상기 복수의 제2 연결 부재 전부와 일치하지 않고 어긋나게 배열되는 것인, 신축 전극 구조체의 제조 방법.The method of claim 6,
At least a part of the plurality of first connecting members is arranged to be displaced without being coincident with all of the plurality of second connecting members with respect to a radial direction.
상기 지그재그 형태 및 상기 절곡 형태는 2차원적으로 면 내(In-Plane) 형성되는 것인, 신축 전극 구조체의 제조 방법.The method of claim 6,
The zigzag shape and the bent shape is a two-dimensional in-plane (In-Plane) is formed, the manufacturing method of the stretchable electrode structure.
상기 신축 전극 구조체는, 상기 폐도형 폐턴부와 단자부를 연결하는 제3 연결 부재를 더 포함하되,
상기 제3 연결 부재는 1회 이상 구부러진 서펜타인 구조 형태로 구비되는 것인, 신축 전극 구조체의 제조 방법.The method of claim 6,
The stretchable electrode structure further includes a third connection member connecting the closed-type closed turn part and the terminal part,
The third connecting member is provided in the form of a serpentine structure bent one or more times, the manufacturing method of the stretchable electrode structure.
상기 신축 전극 구조체는, 상기 단자부를 더 포함하는 것인, 신축 전극 구조체의 제조 방법.The method of claim 9,
The stretchable electrode structure further comprises the terminal portion.
상기 (a) 단계는, 상기 기재의 일면 상에 폴리머 필름층을 형성하고, 상기 폴리머 필름층의 일면 상에 금속층을 형성하고, 상기 금속층의 일면 상에 폴리머 필름층을 형성하는 것인, 신축 전극 구조체의 제조 방법.The method of claim 6,
The step (a) is to form a polymer film layer on one side of the substrate, a metal layer on one side of the polymer film layer, and to form a polymer film layer on one side of the metal layer, stretchable electrode Method of making a structure.
상기 (a) 단계에서,
상기 폴리머 필름층은 액상 폴리머가 도포된 후 건조되어 형성되는 것인, 신축 전극 구조체의 제조 방법.The method of claim 11,
In the step (a),
The polymer film layer is a method of manufacturing a stretchable electrode structure, which is formed by applying a liquid polymer and then dried.
상기 (a) 단계에서,
상기 금속층은 금속이 증착되어 형성되는 것인, 신축 전극 구조체의 제조 방법.The method of claim 11,
In the step (a),
The metal layer is a method of manufacturing a stretchable electrode structure, which is formed by depositing a metal.
상기 (b) 단계는, 레이저 조사를 이용해 패터닝하되,
상기 레이저는,
상기 금속층의 일면 상에 형성된 상기 폴리머 필름층의 일측에서 타측으로 조사되되,
상기 금속층에 도달하여 그의 조사에 따라 상기 금속층에 형성되는 열이 상기 금속층의 타면 상에 형성된 상기 폴리머 필름층으로 전달되어 상기 금속층의 타면 상에 형성된 상기 폴리머 필름층이 상기 열에 의해 패터닝되게 하는 출력을 갖는 것인, 신축 전극 구조체의 제조 방법.The method of claim 11,
Step (b), but patterning using laser irradiation,
The laser,
Irradiated from one side of the polymer film layer formed on one surface of the metal layer to the other side,
The heat that reaches the metal layer and, in response to its irradiation, is transferred to the polymer film layer formed on the other surface of the metal layer so that the polymer film layer formed on the other surface of the metal layer is patterned by the heat. What has, the manufacturing method of a stretchable electrode structure.
상기 (c) 단계 이후에,
상기 신축 전극 구조체의 일측 및 타측 중 하나에 플렉서블 기판을 배치하는 단계를 더 포함하는, 신축 전극 구조체의 제조 방법.
The method of claim 6,
After step (c),
The method of claim 1, further comprising disposing a flexible substrate on one side and the other side of the stretchable electrode structure.
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KR102558455B1 (en) | 2023-03-15 | 2023-07-21 | 이지창 | Filtering unit using the floor of the painting booth |
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2018
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