KR101953468B1

KR101953468B1 - 신축성 기판 및 신축성 기판 제조방법

Info

Publication number: KR101953468B1
Application number: KR1020170087162A
Authority: KR
Inventors: 김상일; 홍문표; 윤호원; 임윤오
Original assignee: 고려대학교 세종산학협력단
Priority date: 2017-07-10
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2019-02-28
Also published as: KR20190006322A

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판은, 제1 모듈러스를 가지는 제1 모듈러스 영역, 상기 제1 모듈러스 영역에 대하여 면 방향으로 위치하고, 상기 제1 모듈러스보다 높은 제2 모듈러스를 가지는 제2 모듈러스 영역 및 상기 제1 모듈러스 영역과 상기 제2 모듈러스 영역 사이에 위치하며, 상기 제1 모듈러스와 상기 제2 모듈러스 사이에서 점진적으로 변하는 계면 모듈러스를 가지는 제3 모듈러스 영역을 포함하되, 상기 제3 모듈러스 영역의 상기 계면 모듈러스는 두께 방향으로 일정할 수 있다.

Description

신축성 기판 및 신축성 기판 제조방법{Stretchable substrate and Manufacturing Method thereof}

본 발명은 신축성 기판 및 신축성 기판 제조방법에 관련된 것으로, 고 신축성 영역(high stretchable region) 및 저 신축성 영역(low stretchable region)을 가지되, 고 신축성 영역과 저 신축성 영역 사이의 모듈러스(modulus)가 점진적으로 변하는, 신축성 기판 및 신축성 기판 제조방법에 관련된 것이다.

최근 1축 또는 2축으로 늘렸다 줄였다 하면서 크기를 바꿀 수 있는 신축성 전자기기에 대한 연구가 진행되고 있다.

예를 들어, 신축성 전자기기의 일 예인, 디스플레이를 살펴보면, 전통적인 디스플레이는 단순히 전기신호를 시각적인 형태로 출력하는 장치를 의미하였다. 그러나, 최근 디스플레이는 단순히 정보를 표시하는 장치로서만 발전하는 것이 아니라, 플렉서블 특성까지 보유하는 형태로 발전하고 있다. 보다 구체적으로 플렉서블 디스플레이는, 소정 휘어지고 구부러질 수 있는 벤더블 단계(bendable stage), 두루마리처럼 말 수 있는 롤러블 단계(rollable stage), 마치 종이처럼 접을 수 있는 단계(Foldable stage)로 진화하고 있다. 더욱 최근의 디스플레이는 1축 또는 2축으로 늘렸다 줄였다 하면서 크기를 바꿀 수 있는 신축성 단계(stretchable stage)로 진화를 계속하고 있다.

그러나, 신축성 전자기기를 제조하기 위해서는, 다양한 기술적 과제가 해결되어야 한다. 예를 들어, 각 종 전자소자를 형성하기 위한 신축성 기판이 제공되어야 한다. 이 때, 신축성 기판은 저 신축성 소자 예를 들어, 박막 트랜지스터가 형성되는 저 신축성 영역과 고 신축성 소자 예를 들어, 신축성 배선이 형성되는 고 신축성 영역으로 구획될 수 있다.

현재까지의 연구는, 신축성 기판에 고 신축성 영역과 저 신축성 영역의 계면에서 급격한 모듈러스 차이가 발생함에 따라, 국부적인 스트레스가 야기된다는 점에서 한계가 있다.

이에 본 발명자들은, 국부적인 스트레스가 발생하지 않도록 모듈러스가 점진적으로 변하는 신축성 기판 및 신축성 기판 제조방법을 발명하게 되었다.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 고 내구성의 신축성 기판 및 신축성 기판 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 고 수율의 신축성 기판 및 신축성 기판 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 공정이 용이한 신축성 기판 및 신축성 기판 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 제조방법은, 캐리어 기판 상에, 경화 후 제1 모듈러스를 가지는 제1 용액을 제공하는, 제1 용액 제공 단계, 상기 캐리어 기판 상에, 경화 후 상기 제1 모듈러스와 상이한 제2 모듈러스를 가지는 제2 용액을 제공하는, 제2 용액 제공 단계, 및 상기 제1 용액 및 상기 제2 용액을 경화시키는, 경화 단계를 포함하되, 상기 제2 용액 제공 단계에 의하여, 상기 제1 용액과 상기 제2 용액이 혼합된 혼합 용액이 형성되고, 상기 경화 단계 후 상기 혼합 용액은, 상기 제1 모듈러스와 상기 제2 모듈러스 사이에서 모듈러스가 점진적으로 변하는 계면 모듈러스를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 신축성 기판 제조방법은, 캐리어 기판 상에, 경화 후 제1 모듈러스를 가지는 제1 용액을 제공하는, 제1 용액 제공 단계, 상기 제1 용액을 가 경화시키는, 가 경화 단계, 상기 캐리어 기판 상에, 경화 후 상기 제1 모듈러스와 상이한 제2 모듈러스를 가지는 제2 용액을 제공하는, 제2 용액 제공 단계, 및 상기 가 경화된 제1 용액 및 상기 제2 용액을 본 경화시키는, 본 경화 단계를 포함하되, 상기 제2 용액 제공 단계에 의하여, 상기 가 경화된 제1 용액과 상기 제2 용액이 혼합된 혼합 용액이 형성되고, 상기 본 경화 단계 후, 상기 혼합 용액은 상기 제1 모듈러스와 상기 제2 모듈러스 사이에서 모듈러스가 점진적으로 변하는 계면 모듈러스를 제공할 수 있다.

실시 예들에 따르면, 상기 제1 용액 제공 단계 후에 상기 제2 용액 제공 단계가 수행되되, 상기 제1 모듈러스는 상기 제2 모듈러스 보다 작을 수 있다.

실시 예들에 따르면, 상기 제1 용액과 상기 제2 용액은 액상의 실리콘 고무를 포함하며, 상기 제2 용액은 상기 제1 용액보다 더 많은 경화제를 포함할 수 있다.

실시 예들에 따르면, 상기 제1 모듈러스와 상기 제2 모듈러스의 차이는 10배 이상일 수 있다.

실시 예들에 따르면, 상기 제1 용액 제공 단계에서, 상기 제1 용액은 상기 캐리어 기판 상 전면에 제공되고, 상기 제2 용액 제공 단계에서, 상기 제2 용액은 미리 정해진 영역에 국부적으로 제공될 수 있다.

실시 예들에 따르면, 상기 제2 용액은 패턴 마스크를 통한 디스펜싱 공정 또는 전사 공정을 통하여 상기 미리 정해진 영역에 제공되거나 패턴 마스크 없이 디스펜싱 공정을 통하여 상기 미리 정해진 영역에 제공될 수 있다.

실시 예들에 따르면, 상기 제1 용액 및 상기 제2 용액 중 적어도 어느 하나의 용액은 시각적으로 구분되는 착색제를 포함할 수 있다.

실시 예들에 따르면, 상기 계면 모듈러스는 상기 캐리어 기판의 면 방향으로는 상기 제1 모듈러스와 상기 제2 모듈러스 사이에서 모듈러스가 점진적으로 변하고, 상기 캐리어 기판의 두께 방향으로는 일정할 수 있다.

다른 실시 예에 따르면, 상기 가 경화 단계에 있어서, 상기 제1 용액의 가 경화는, 상기 가 경화된 제1 용액에 상기 제2 용액 제공 단계에 따라 제공된 상기 제2 용액이 흡수되는 범위 내로 이루어질 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제2 모듈러스 영역은 상기 제1 모듈러스 영역으로 둘러싸인 아일랜드 형상을 가질 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 모듈러스 영역과 상기 제2 모듈러스 영역은 시각적으로 구분될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 내지 제3 모듈러스 영역의 두께는 서로 동일할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판은, 고 신축성 영역과 저 신축성 영역으로 구획되되, 고 신축성 영역과 저 신축성 영역의 경계에, 모듈러스가 점진적으로 변하는 영역이 제공됨으로써, 고 내구성의 신축성 기판을 제공할 수 있다. 나아가, 고 신축성 영역에서 저 신축성 영역 방향으로의 면 방향으로는 모듈러스가 점진적으로 변할 뿐 아니라, 두께 방향으로는 모듈러스가 일정하기 때문에 접히는 방향에 따른 국부적 스트레스를 최소화할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판의 고 신축성 영역과 저 신축성 영역 그리고 모듈러스가 점진적으로 변하는 영역은 시각적으로 구분됨으로써, 검사의 편의성을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판의 고 신축성 영역과 저 신축성 영역 그리고 모듈러스가 점진적으로 변하는 영역은 서로 동일한 두께를 가지기 때문에 후속 공정의 수율 향상에 기여할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판의 제조방법은, 고 신축성 영역을 제공하는 제1 용액과 저 신축성 영역을 제공하는 제2 용액을 제공함으로써, 제1 용액과 제2 용액이 혼합되는 혼합 용액이 형성될 수 있고, 혼합 용액은 경화에 의하여 모듈러스가 점진적으로 변하는 영역으로 기능할 수 있다. 즉, 모듈러스가 점진적으로 변하는 영역을 형성하기 위한 별도의 용액을 필요로 하지 않으므로 공정이 간소화될 수 있다.

본 발명이 제공하고자 하는 기술적 효과는 상술된 것에 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A' 및 B-B'에서의 위치에 따른 모듈러스 크기를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 단계 S110을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 6은 단계 S120을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 신축성 기판 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판의 우수성을 설명하기 위한 실험 사진이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판의 응용 예를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.

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 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 A-A' 및 B-B'에서의 위치에 따른 모듈러스 크기를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판(100)은, 제1 모듈러스를 가지는 제1 모듈러스 영역(110), 제2 모듈러스를 가지는 제2 모듈러스 영역(120) 및 상기 제1 모듈러스와 상기 제2 모듈러스 사이에서 점진적으로 변하는 계면 모듈러스를 가지는 제3 모듈러스 영역(130)을 포함하여 이루어질 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 모듈러스 영역(110)의 제1 모듈러스는 상기 제2 모듈러스 영역(120)의 제2 모듈러스보다 작을 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 모듈러스 영역(110)은 고 신축성 영역에 해당하고, 상기 제2 모듈러스 영역(120)은 저 신축성 영역에 해당할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 모듈러스와 상기 제2 모듈러스의 차이는 10배 이상일 수 있다.

상기 제3 모듈러스 영역(130)은 상기 제1 모듈러스 영역(110)과 상기 제2 모듈러스 영역(130)의 계면 영역으로 이해될 수 있다. 즉, 상기 제3 모듈러스 영역(130)은 신축성 기판(100)의 면 방향으로 상기 제1 모듈러스 영역(110)과 상기 제2 모듈러스 영역(130) 사이에 위치할 수 있다. 본 명세서에 있어서, 상기 제3 모듈러스 영역(130)은 혼합 영역으로도 호칭될 수 있다.

상기 제1 내지 제3 모듈러스 영역(110, 120, 130)의 형상 및 크기는 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 평면 (XY 면) 상에서 보았을 때, 상기 제1 및 제2 모듈러스 영역(110, 120)이 스트라이프 형상을 가질 수도 있다. 이 경우, 상기 제3 모듈러스 영역(130)은 상기 제1 및 제2 모듈러스 영역(110, 120) 사이에 스트라이프 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 도 1에 도시하지는 않았으나, 평면 (XY 면)상에서 보았을 때, 상기 제2 모듈러스 영역(120)은 상기 제1 모듈러스 영역(110)에 의하여 둘러싸인 아일랜드 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제3 모듈러스 영역(130)은 상기 제1 및 제2 모듈러스 영역(110, 120) 사이에 위치하고, 상기 제1 모듈러스 영역(110)에 의하여 둘러싸인 아일랜드 형상을 가질 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 내지 제3 모듈러스 영역(110, 120, 130)은 두께 방향(Z축 방향)으로 단차 없이 실질적으로 동일한 높이를 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제3 모듈러스 영역(110, 120, 130)의 경계에서 단차에 의한 국부적인 스트레스가 최소화될 수 있으며, 제1 내지 제3 모듈러스 영역(110, 120, 130) 상에 각 종 전자소자를 형성하는 후속 공정이 용이하게 진행될 수 있다.

이하 도 2를 참조하여, 상기 신축성 기판(100)의 각 영역에 따른 모듈러스를 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1의 A-A'에서의 모듈러스 변화를 도시하는 도 2(a)를 참조하면, 제1 모듈러스 영역(110)의 제1 모듈러스는 제2 모듈러스 영역(120)의 제2 모듈러스 보다 작음을 확인할 수 있다. 나아가, 제1 모듈러스 영역(110)과 제2 모듈러스 영역(120) 사이에 위치하는 제3 모듈러스 영역(130)의 계면 모듈러스는, 제1 모듈러스와 제2 모듈러스 사이에서 점진적으로 변하는 것을 확인할 수 있다.

이 때, 모듈러스가 점진적으로 변한다는 것은, 계면 모듈러스가 제1 및 제2 모듈러스 사이에서 직선 기울기를 가지는 경우, 곡선 기울기를 가지는 경우 그리고, 직선 및 곡선 기울기가 혼재된 경우를 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.

이와 같이, 제3 모듈러스 영역(130)은 제1 모듈러스 영역(110)의 제1 모듈러스와 제2 모듈러스 영역(120)의 제2 모듈러스 차이를 완충하는 역할을 수행할 수 있다. 다른 관점에서 고 신축성 영역(제1 모듈러스 영역)과 저 신축성 영역(제2 모듈러스 영역)간의 경계가 제3 모듈러스 영역에 의하여 부드러워질 수 있다. 만약, 제1 모듈러스 영역(110)과 제2 모듈러스 영역(120)이 직접 접하는 경우, 모듈러스 차이에 의하여 국부적인 스트레스가 발생할 수 있으나, 제3 모듈러스 영역(130)이 제1 및 제2 모듈러스 영역(110, 120) 사이에서 모듈러스 차이에 대한 완충 역할을 수행하므로 국부적인 스트레스 발생을 최소화할 수 있다.

또한, 도 1의 B-B'에서의 모듈러스 변화를 도시하는 도 2(b)를 참조하면, 제3 모듈러스 영역(130)의 두께에 따른 모듈러스는 일정한 것을 확인할 수 있다. 다시 말해, 상기 제3 모듈러스 영역(130)의 하면에서 상면에 이르기까지 일정한 모듈러스를 제공할 수 있다. 상기 제3 모듈러스 영역(130)이 두께 방향으로 일정한 모듈러스를 제공하기 때문에, 상기 신축성 기판(100)에 가해지는 곡률의 방향에 관계 없이, 고 신뢰도의 신축 환경(stretchable environment)을 제공할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 상기 제1 및 제2 모듈러스 영역(110, 120)도 두께 방향으로 일정한 모듈러스를 가질 수 있음은 물론이다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 상기 제2 모듈러스 영역(110, 120)은 시각적으로 구분될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 상기 제2 모듈러스 영역(110, 120)은 서로 다른 색상을 가질 수 있다. 또한, 상기 제3 모듈러스 영역(130)은 상기 제1 모듈러스 영역(110)의 색상과 제2 모듈러스 영역(120)의 색상이 혼합된 색상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제3 모듈러스 영역(110, 120, 130)이 시각적으로 구분될 수 있기 때문에, 시각 검사의 편의성을 제공할 수 있다.

이상 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판을 설명하였다. 이하에서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시 에에 따른 신축성 기판 제조방법을 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 4는 단계 S110을 설명하기 위한 도면이고, 도 5 및 6은 단계 S120을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 제조방법은, 캐리어 기판 상에, 경화 후 제1 모듈러스를 가지는 제1 용액을 제공하는, 제1 용액 제공 단계(S110), 상기 캐리어 기판 상에, 경화 후 상기 제1 모듈러스와 상이한 제2 모듈러스를 가지는 제2 용액을 제공하는, 제2 용액 제공 단계(S120) 및 상기 제1 용액 및 상기 제2 용액을 경화시키는, 경화 단계(S130) 중 적어도 하나의 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하 각 단계에 대하여 설명하기로 한다.

단계 S110

단계 S110에서, 캐리어 기판 상에, 경화 후 제1 모듈러스를 가지는 제1 용액이 제공될 수 있다. 단계 S110을 설명하기 위하여, 도 4를 함께 참조하기로 한다.

상기 캐리어 기판(CS)은 신축성 기판(100)을 형성하기 위한 지지 기판으로서 기능할 수 있다. 상기 캐리어 기판(CS)은 소정의 지지력을 제공할 수 있는 소재 예를 들어, 유리, 플라스틱, 금속판, 및 실리콘 웨이퍼 중 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다. 캐리어 기판(CS)의 소재는 일 예일 뿐이므로, 열거한 소재에 제한되는 것은 아니다.

상기 캐리어 기판(CS) 상에는 경화 후 제1 모듈러스를 가지는 제1 용액(112)이 제공될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1 모듈러스는 후술할 제2 모듈러스에 비하여 작을 수 있다. 즉, 상기 제1 용액(112)은 고 신축성 영역을 형성하기 위한 용액으로 이해될 수 있다. 이를 위하여, 상기 제1 용액(112)은 예를 들어, 액상의 실리콘 고무 재료를 포함하여 이루어질 수 있다. 액상의 실리콘 고무 재료는 경화제 함량에 따라서 고분자의 가교 밀도가 달라져서 경화 후의 모듈러스를 조절하는 데 용이할 수 있다. 상기 제1 용액(112)이 특정 재료에 제한되는 것은 아니다.

상기 제1 용액(112)은 후술할 제2 용액과의 시각적 구분을 위하여 안료나 염료를 포함하는 착색제를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 용액(112)은 상기 캐리어 기판(CS)의 전면에 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제1 용액(112)은 다양한 방법으로 상기 캐리어 기판(CS) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 용액(112)은 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 블레이드 코팅, 바 코팅, 스프레이 코팅, 잉크젯 코팅 중 적어도 하나의 방법에 의하여 상기 캐리어 기판(CS) 상에 형성될 수 있다.

단계 S120

단계 S120에서, 상기 캐리어 기판 상에, 경화 후 상기 제1 모듈러스와 상이한 제2 모듈러스를 가지는 제2 용액이 제공될 수 있다. 단계 S120을 설명하기 위하여, 도 5 및 도 6을 함께 참조하기로 한다.

상기 제2 용액(122)은 경화 후 제2 모듈러스를 가질 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제2 모듈러스는 제1 용액(112)이 경화 후 가지는 제1 모듈러스 보다 클 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 용액(112)이 경화 후 고 신축성 영역을 제공한다면, 상기 제2 용액(122)은 경화 후 저 신축성 영역을 제공할 수 있다. 이를 위하여, 상기 제2 용액(122)은 예를 들어, 액상의 실리콘 고무 재료를 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 제2 용액(122)은 상기 제1 용액(112) 보다 큰 모듈러스를 제공하기 위하여, 경화제를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 용액(112)과 상기 제2 용액(122)은 서로 동일한 재료로 이루어질 수 있으며 경화제의 함량에 따라 구분되는 것으로 이해할 수 있다. 상기 제2 용액(122)이 특정 재료에 제한되는 것은 아님은 물론이다.

상기 제2 용액(122)도 전술한 제1 용액(112)과의 시각적 구분을 위하여 안료나 염료를 포함하는 착색제를 더 포함할 수 있다. 만약, 제1 용액(112)에 착색제가 포함된 경우, 상기 제2 용액(122)은 착색제를 포함하지 아니할 수 있다. 이와 반대로 상기 제2 용액(122)이 착색제를 포함하는 경우, 상기 제1 용액(112)은 착색제를 포함하지 아니할 수 있다.

상기 제2 용액(122)은 미리 정해진 영역에 제공될 수 있다. 상기 제2 용액(122)이 저 신축성 영역을 형성하되, 저 신축성 영역이 상기 제1 용액(112)이 형성하는 고 신축성 영역에 의하여 둘러싸인 아일랜드 형상을 가지도록 하기 위함이다. 즉, 상기 제1 용액(112)은 상기 캐리어 기판(CS)의 전면에 제공되는 반면, 상기 제2 용액(122)은 국부적으로 제공될 수 있다.

상기 제2 용액(122)은 다양한 방법으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 소정의 패턴으로 개구 영역(OP)과 차단 영역(CL)을 가지는 패턴 마스크(Mask)가 캐리어 기판(CS) 상에 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 용액(122)을 상기 패턴 마스크(Mask)의 개구 영역(OP)을 통하여 원하는 위치에 디스펜싱 할 수 있다. 다른 예를 들어, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 요철의 돌출부에 제2 용액(122)이 묻은 전사 기판(TS)이 캐리어 기판(CS) 상에 제공될 수 있다. 상기 전사 기판(TS)의 둘출부를 상기 캐리어 기판(CS) 상에 직접 접촉시킴으로써, 상기 제2 용액(122)을 원하는 위치에 전사시킬 수 있다. 또 다른 예를 들어, 니들 디스펜싱, 잉크젯 디스펜싱을 통하여 패턴 마스크 없이 상기 제2 용액(122)을 원하는 위치에 직접 형성시킬 수 있다. 이로써, 상기 제2 용액(122)은 미리 정해진 영역에 선택적으로 형성될 수 있다.

단계 S120에 따라 제공된 제2 용액(122)과 단계 S110에 따라 제공된 제1 용액(110)은 서로 혼합될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 용액(112)과 상기 제2 용액(122)이 상기 캐리어 기판(CS)의 면 방향으로 서로 혼합됨(화살표 방향 참조)에 따라, 혼합 용액(132)이 형성될 수 있는 것이다.

예를 들어, 상기 제1 용액(112)과 상기 제2 용액(122)은 시간이 지남에 따라 서서히 섞일 수 있다. 상기 제1 용액(112)과 상기 제2 용액(122)이 혼합됨에 따라, 상기 혼합 용액(132)이 제공되는 것이므로, 도 2에서 설명한 바와 같이, 면 방향으로는 점진적인 모듈러스 변화가 유도되고, 두께 방향으로는 일정한 모듈러스가 제공될 수 있다.

이 때, 작은 모듈러스를 제공하는 제1 용액(112)을 먼저 캐리어 기판(CS)에 형성하고, 상기 제1 용액(112) 상에 큰 모듈러스를 제공하는 제2 용액(122)을 제공함으로써, 보다 원활한 혼합을 제공할 수 있다. 만약 하드한 제2 용액(122)이 먼저 형성되고, 제2 용액(122)에 소프트한 제1 용액(112)이 흡수되는 경우, 혼합 범위가 좁아질 수 있지만, 소프트한 제1 용액(112)에 하드한 제2 용액(122)이 흡수되므로, 보다 넓은 범위에서 혼합 용액이 형성될 수 있다. 이로써, 도 1을 참조하여 설명한 제3 모듈러스 영역의 크기를 증가시킬 수 있으므로 보다 점진적인 모듈러스 변화를 유도할 수 있다.

단계 S130

단계 S130에서, 상기 제1 용액 및 상기 제2 용액이 경화될 수 있다. 구체적으로 단계 S110에서 제공된 제1 용액(112)과, 단계 S120에서 제공된 제2 용액(122) 그리고, 제1 용액(112)과 제2 용액(122)이 혼합된 혼합 용액(132)이 경화됨으로써, 액상에서 고상으로 상 변화(phase change)가 이루어질 수 있다.

단계 S130에 따른 경화는 다양한 방식으로 수행될 수 있음은 물론이다. 이 때, 상기 제1 용액(112)과 상기 제2 용액(122)이 서로 동일한 물질을 기반으로 하는 경우, 경화 공정을 단순화 시킬 수 있다.

상기 경화에 의하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 제1 용액(112)은 낮은 모듈러스를 가지는 제1 모듈러스 영역(110)을 형성하고, 상기 제2 용액(122)은 높은 모듈러스를 가지는 제2 모듈러스 영역(120)을 형성하고, 상기 혼합 용액(132)은 모듈러스가 점진적으로 변하는 제3 모듈러스 영역(130, 혼합 영역)을 형성할 수 있다.

이로써, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 신축성 기판이 제공될 수 있다. 이상 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 제조방법을 설명하였다. 이하 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 신축성 기판 제조방법을 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 신축성 기판 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 7을 참조하면, 다른 실시 예에 따른 신축성 기판 제조방법은, 캐리어 기판 상에, 경화 후 제1 모듈러스(modulus)를 가지는 제1 용액을 제공하는, 제1 용액 제공 단계(S210), 상기 제1 용액을 가 경화시키는, 가 경화 단계(S220), 상기 캐리어 기판 상에, 경화 후 상기 제1 모듈러스와 상이한 제2 모듈러스를 가지는 제2 용액을 제공하는, 제2 용액 제공 단계(S230) 및 상기 가 경화된 제1 용액 및 상기 제2 용액을 본 경화시키는, 본 경화 단계(S240) 중 적어도 하나의 단계를 포함할 수 있다.

도 7을 참조하여 설명할 실시 예는, 앞서 도 3을 참조하여 설명한 실시 예와 비교하여, 제1 용액 제공 단계와 제2 용액 단계 제공 단계 사이에 제1 용액 가 경화 단계를 포함한다는 점에서 차이가 있다. 이하 중복되는 단계에 대해서는 설명을 생략하고 구별되는 단계를 중심으로 설명하기로 한다.

단계 S210은 단계 S110에 대응되므로 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

단계 S220에서, 상기 제1 용액이 가 경화될 수 있다. 단계 S220에서 제1 용액을 가 경화하되, 가 경화는 제2 용액이 가 경화된 제1 용액에 흡수될 수 있을 정도로 이루어질 수 있다.

단계 S230에서, 가 경화된 제1 용액에 제2 용액이 제공될 수 있다. 제2 용액이 가 경화된 제1 용액에 흡수되기 때문에, 가 경화된 제1 용액과 제2 용액이 혼합됨에 있어서, 혼합의 범위가 보다 균일해질 수 있다. 예를 들어, 제2 용액이 가 경화된 제1 용액과 혼합되는 경우, 혼합 용액의 크기 및 형상이 보다 균일해질 수 있다.

단계 S240에서 가 경화된 제1 용액, 제2 용액, 그리고 가 경화된 제1 용액과 제2 용액이 혼합된 혼합 용액이 본 경화될 수 있다.

이로써, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판이 제공될 수 있다.

이하 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판의 우수성을 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판의 우수성을 설명하기 위한 실험 사진이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판을 준비하되, 도 8(a)는 스트레칭 전의 사진이고, 도 8(b)는 스트레칭 후의 사진이다. 파란색 박스 안은 저 신축성 영역이고 파란색 박스 바깥은 고 신축성 영역이며, 이 때, 파란색 박스 경계는 혼합 영역인 것으로 이해될 수 있다. 도 8(b)를 참조하면, 파란색 박스 안은 스트레칭 전과 후에 있어서 길이 차이가 거의 없으며, 스트레칭 전 P1은 스트레칭 후 P1'로 늘어났으며, 스트레칭 전 P2는 스트레칭 후 P2'로 늘어났으며, 스트레칭 전 P3는 스트레칭 후 P3'로 늘어났으며, 스트레칭 전 P4는 스트레칭 후 P4'로 늘어난 것을 확인할 수 있다. 이로써, 파란색 박스 안의 제1 모듈러스 영역(110), 파란색 박스 밖의 제2 모듈러스 영역(120) 그리고 파란색 박스 경계의 제3 모듈러스 영역(130)의 신축성 차이를 확인할 수 있다. 즉, 파란색 박스 안의 제1 모듈러스 영역(110)은 거의 늘어나지 않았으며, 파란색 박스 바깥의 제2 모듈러스 영역(120)은 많이 늘어났으며, 파란색 박스 경계의 제3 모듈러스 영역(130)은 조금 늘어난 것을 확인할 수 있다. 이로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판은 영역에 따라 적어도 3개의 모듈러스를 가짐을 알 수 있다.

이상 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판의 우수성을 설명하였다. 이하에서는 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판의 응용 예를 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판의 응용 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 9(a)는 도 3 또는 도 7을 참조하여 설명한 실시 예에 따라, 캐리어 기판(CS) 상에 형성된 신축성 기판(100)을 도시한다. 캐리어 기판(CS)은 필요에 따라 제거될 수 있다. 예를 들어, 캐리어 기판(CS)의 제거 없이 신축성 기판(100)에 각 종 전자소자를 형성할 수도 있고, 이와 달리, 신축성 기판(100)을 캐리어 기판(CS)에서 공정 기판(PS)로 옮긴 후에 각 종 전자소자가 형성될 수도 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여, 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어 기판(CS)을 상기 신축성 기판(100)으로부터 제거한 경우를 상정하기로 한다.

도 9(c)에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어 기판(CS)으로부터 분리된 신축성 기판(100)은 접착제(AD)를 통하여 공정 기판(PS) 상에 형성될 수 있다. 공정 기판(PS)은 상기 신축성 기판(100) 상에 각 종 전자소자를 형성하는데 있어서 필요한 지지력을 제공할 수 있다. 이 때, 상기 신축성 기판(100)은 변형 없이 그대로 상기 공정 기판(PS) 상에 형성될 수도 있고, 이와 달리, 연신된 상태로 상기 공정 기판(PS) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 신축성 기판(100)은 면적 기준으로 200% 이하, 예를 들어 150% 이하로 연신된 상태로 상기 공정 기판(PS) 상에 형성될 수 있다.

이후 도 9(d)에 도시된 바와 같이, 상기 신축성 기판(100)의 저 신축성 영역 상에는 고 신축성 전자소자 예를 들어, 신축성 배선(SL)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 신축성 기판(100)의 고 신축성 영역 상에는 저 신축성 전자소자 예를 들어 박막 트랜지스터와 같은 구동소자(DR)가 형성될 수 있다.

도시하지는 않았으나, 상기 신축성 기판(100) 상에 요구되는 전자소자가 모두 형성된 후에 상기 공정 기판(PS)은 제거될 수 있다.

상술한 방법에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판은 신축성 전자기기 예를 들어, 신축성 디스플레이, 신축성 태양전지의 제조에 적용될 수 있다. 열거한 적용 예는 단순한 예시에 불과하며, 이 보다 많은 신축성 전자기기 분야에 적용될 수 있다.

이상 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판의 응용 예를 설명하였다.

상술한 실시 예에 따르면, 신축성 기판 상에 낮은 모듈러스 영역과 높은 모듈러스 영역이 제공되되, 낮은 모듈러스 영역과 높은 모듈러스 영역 사이에 점진적으로 변하는 계면 모듈러스 영역이 제공됨으로써, 국부적인 스트레스 발생을 최소화할 수 있다. 이로써, 고 안정성의 신축성 기판이 제공될 수 있는 것이다.

또한, 계면 모듈러스 영역은 낮은 모듈러스를 제공하는 제1 용액과 높은 모듈러스를 제공하는 제2 용액의 혼합에 의하여 형성되므로 공정이 간이하여 수율을 극대화할 수 있다.

또한, 제1 용액과 제2 용액 간의 혼합에 의하여 점진적으로 변하는 모듈러스를 제공하는 혼합 영역이 형성되므로, 두께 방향으로 일정한 모듈러스가 제공될 수 있다. 만약, 제1 용액과 제2 용액의 상측 또는 하측에서 혼합을 강제시키는 경우, 두께 방향으로 일정한 모듈러스를 제공하는 데 어려움이 있을 수 있다. 예를 들어, 제1 용액과 제2 용액의 상측에서 혼합을 강제시키는 경우, 상측에서는 제1 용액과 제2 용액의 혼합이 잘 일어나는 반면, 하측에서는 혼합이 적게 일어나기 때문에 두께 방향으로 불균일한 모듈러스가 제공될 수 있는 것이다. 이에 반해, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 및 제2 용액 간의 자체 혼합에 따라 제1 용액과 제2 용액이 혼합된 혼합 영역이 형성되므로, 두께 방향으로 일정한 모듈러스를 가능케 할 수 있다. 이로써 고 신뢰도의 신축성 기판이 제공될 수 있는 것이다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100: 신축성 기판
110: 제1 모듈러스 영역
112: 제1 용액
120: 제2 모듈러스 영역
122: 제2 용액
130: 제3 모듈러스 영역
132: 혼합 용액
CS: 캐리어 기판
PS: 공정 기판
AD: 접착제

Claims

캐리어 기판 상에, 경화 후 제1 모듈러스(modulus)를 가지는 제1 용액을 제공하는, 제1 용액 제공 단계;
상기 캐리어 기판 상에, 경화 후 상기 제1 모듈러스와 상이한 제2 모듈러스를 가지는 제2 용액을 제공하는, 제2 용액 제공 단계; 및
상기 제1 용액 및 상기 제2 용액을 경화시키는, 경화 단계를 포함하되,
상기 제2 용액 제공 단계에 의하여, 상기 제1 용액과 상기 제2 용액이 혼합된 혼합 용액이 형성되고, 상기 경화 단계 후 상기 혼합 용액은, 상기 제1 모듈러스와 상기 제2 모듈러스 사이에서 모듈러스가 점진적으로 변하는 계면 모듈러스를 제공하되,
상기 계면 모듈러스는 상기 캐리어 기판의 면 방향으로는 상기 제1 모듈러스와 상기 제2 모듈러스 사이에서 모듈러스가 점진적으로 변하고, 상기 캐리어 기판의 두께 방향으로는 일정한 신축성 기판 제조방법.
캐리어 기판 상에, 경화 후 제1 모듈러스를 가지는 제1 용액을 제공하는, 제1 용액 제공 단계;
상기 제1 용액을 가 경화시키는, 가 경화 단계;
상기 캐리어 기판 상에, 경화 후 상기 제1 모듈러스와 상이한 제2 모듈러스를 가지는 제2 용액을 제공하는, 제2 용액 제공 단계; 및
상기 가 경화된 제1 용액 및 상기 제2 용액을 본 경화시키는, 본 경화 단계를 포함하되,
상기 제2 용액 제공 단계에 의하여, 상기 가 경화된 제1 용액과 상기 제2 용액이 혼합된 혼합 용액이 형성되고, 상기 본 경화 단계 후, 상기 혼합 용액은 상기 제1 모듈러스와 상기 제2 모듈러스 사이에서 모듈러스가 점진적으로 변하는 계면 모듈러스를 제공하는, 신축성 기판 제조방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 제1 용액 제공 단계 후에 상기 제2 용액 제공 단계가 수행되되,
상기 제1 모듈러스는 상기 제2 모듈러스 보다 작은, 신축성 기판 제조방법.
제3 항에 있어서,
상기 제1 용액과 상기 제2 용액은 액상의 실리콘 고무를 포함하며,
상기 제2 용액은 상기 제1 용액보다 더 많은 경화제를 포함하는, 신축성 기판 제조방법.
제3 항에 있어서,
상기 제1 모듈러스와 상기 제2 모듈러스의 차이는 10배 이상인, 신축성 기판 제조방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 제1 용액 제공 단계에서, 상기 제1 용액은 상기 캐리어 기판 상 전면에 제공되고,
상기 제2 용액 제공 단계에서, 상기 제2 용액은 미리 정해진 영역에 국부적으로 제공되는, 신축성 기판 제조방법.
제6 항에 있어서,
상기 제2 용액은 패턴 마스크를 통한 디스펜싱 공정 또는 전사 공정을 통하여 상기 미리 정해진 영역에 제공되거나 패턴 마스크 없이 디스펜싱 공정을 통하여 상기 미리 정해진 영역에 제공되는, 신축성 기판 제조방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 제1 용액 및 상기 제2 용액 중 적어도 어느 하나의 용액은 시각적으로 구분되는 착색제를 포함하는, 신축성 기판 제조방법.
제2 항에 있어서,
상기 계면 모듈러스는 상기 캐리어 기판의 면 방향으로는 상기 제1 모듈러스와 상기 제2 모듈러스 사이에서 모듈러스가 점진적으로 변하고, 상기 캐리어 기판의 두께 방향으로는 일정한, 신축성 기판 제조방법.
제2 항에 있어서,
상기 가 경화 단계에 있어서, 상기 제1 용액의 가 경화는, 상기 가 경화된 제1 용액에 상기 제2 용액 제공 단계에 따라 제공된 상기 제2 용액이 흡수되는 범위 내로 이루어지는, 신축성 기판 제조방법.
제1 모듈러스를 가지는 제1 모듈러스 영역;
상기 제1 모듈러스 영역에 대하여 면 방향으로 위치하고, 상기 제1 모듈러스보다 높은 제2 모듈러스를 가지는 제2 모듈러스 영역; 및
상기 제1 모듈러스 영역과 상기 제2 모듈러스 영역 사이에 위치하며, 상기 제1 모듈러스와 상기 제2 모듈러스 사이에서 점진적으로 변하는 계면 모듈러스를 가지는 제3 모듈러스 영역을 포함하되,
상기 제3 모듈러스 영역의 상기 계면 모듈러스는 두께 방향으로 일정하되,
상기 제1 모듈러스 영역은 제1 물질로 이루어지고, 상기 제2 모듈러스 영역은 제2 물질로 이루어지고, 상기 제3 모듈러스 영역은 상기 제1 물질 및 상기 제2 물질의 혼합으로 이루어진, 신축성 기판.
제11 항에 있어서,
상기 제2 모듈러스 영역은 상기 제1 모듈러스 영역으로 둘러싸인 아일랜드 형상을 가지는, 신축성 기판.
제11 항에 있어서,
상기 제1 모듈러스 영역과 상기 제2 모듈러스 영역은 시각적으로 구분되는, 신축성 기판.
제11 항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 모듈러스 영역의 두께는 서로 동일한, 신축성 기판.