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저점도 잉크와 PDMS 직접 프린팅 공정을 이용한 유연성 유기박막구동소자 (Flexible OTFT) 제작
Fabrication of Flexible OTFT by using PDMS Direct Printing Process with Low Viscosity Ink 원문보기

한국정밀공학회 2007년도 춘계학술대회 논문집, 2007 June 20, 2007년, pp.635 - 636  

유종수 (충남대학교 재료공학과 대학원) ,  조정대 (한국기계연구원 정보장비연구센터) ,  김동수 (한국기계연구원 정보장비연구센터) ,  김강대 (한국기계연구원 정보장비연구센터) ,  김도진 (충남대학교 재료공학과)

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제안 방법

  • Fig. 4와 같이, PDMS 스탬프를 PEN 기층 위에 물리적인 방법으로 접촉 시킨 후 잉크주입 통로로 잉크를 주입하는 기본적인 성능시험을 수행하였으며, 잉크의 흐름정도 및 충진 상태를 확인하였다. 그리고, Fig.
  • 6nm, 열적 안정성 및 우수한 화학적 반응 특성을 가졌다. 게이트 전극 위에 패럴린 C를 전용 코팅장비를 사용하여 상온 증착하여 500nm, 600n, 700nm 및 900nm의 유기절연막(organic insulator layer)을 형성하였다. 유기절연체는 절연상수가 3.
  • 고해상도 및 대면적 OTFT를 제작하기 위하여 Fig. 1과 같이 5(L)x5(W)x0.9(H) 인치(inch) 크기의 마스크 위에 30mm×30mm 패턴영역을 4 부분으로 나누고, 단위소자, 4픽셀과 6픽셀 어레이 형태로 나누었으며, 패턴모양, 선 간격(channel length) 및 선폭(width)이 각각 다른 OTFT소자가 위치하도록 마스크를 설계 및 제작하였다.
  • 본 연구에서는 OTFT를 PDMS 스탬프와 저점도 전도성 잉크를 이용한 직접프린팅 공정으로 10um와 20um 간격(선폭=500um)의 전극을 갖는 OTFT를 제작하였다. 전극 패턴에서 현상, 식각, 및 PR제거(strip) 등의 공정이 필요하지 않아 기존의 포토리소그래피 공정보다 20단계 이상의 공정을 줄일 수 있었다.
  • 본 연구에서는 플라스틱 기층을 기반으로 하는 플렉시블 디스플레이(flexible display)의 스위칭 및 구동소자로 사용하기 위한 OTFT를 저점도 잉크(low viscosity ink)와 탄성중합체 스탬프(PDMS stamp)의 직접 프린팅 공정(direct printing process)을 상온(room temperature)에서 제작함으로서 위와 같은 문제점들을 해결하였다.
  • 패럴린-C 유기절연막 위에 10um 및 20um 간격(선폭=500um)의 전극이 패터닝된 PDMS 스탬프를 PEN 기층 위에 물리적인 방법으로 접촉 시켰다. 이때, 본 연구의 핵심공정인 직접프린팅(direct printing)방법으로 잉크주입 통로(injection hole)를 스템프에 패턴 형성에 용이하게 만든 후, 접촉하였고, 전극 패턴형성에 영향을 미치는 잉크의 흐름(flowing) 및 충진(fidelity)을 항상시키기 위하여 PEN 기층에 코로나(corona) 방전하여 표면을 친수성(hydrophilic)으로 만들었다. 저 점도(4cps at 22℃), 저밀도(1.
  • 이때, 본 연구의 핵심공정인 직접프린팅(direct printing)방법으로 잉크주입 통로(injection hole)를 스템프에 패턴 형성에 용이하게 만든 후, 접촉하였고, 전극 패턴형성에 영향을 미치는 잉크의 흐름(flowing) 및 충진(fidelity)을 항상시키기 위하여 PEN 기층에 코로나(corona) 방전하여 표면을 친수성(hydrophilic)으로 만들었다. 저 점도(4cps at 22℃), 저밀도(1.08g/cc) 및 저 저항(0.084Ωsq/mil(25μm)) 전도성 Ag 잉크를 주입하는 직접 프린팅 공정으로 소오스 및 드레인 전극을 제작하였다. 접촉 전극 위에 유기 반도체층(organic semiconductor)인 펜타센 100nm를 0.
  • 084Ωsq/mil(25μm)) 전도성 Ag 잉크를 주입하는 직접 프린팅 공정으로 소오스 및 드레인 전극을 제작하였다. 접촉 전극 위에 유기 반도체층(organic semiconductor)인 펜타센 100nm를 0.05nm/sec 속도로 진공 증착하는 공정과 P3HT(poly(3-hexylthiopene-2,5-dily)를 디스펜서로 100ml를 10회 젯팅하여 형성하였다. 저 점도 잉크와 PDMS 직접프린팅 방법을 이용한 OTFT 제작 공정을 Fig.
  • 16 이상의 패럴린-C(parylene-C)를 사용하였다. 패럴린-C 유기절연막 위에 10um 및 20um 간격(선폭=500um)의 전극이 패터닝된 PDMS 스탬프를 PEN 기층 위에 물리적인 방법으로 접촉 시켰다. 이때, 본 연구의 핵심공정인 직접프린팅(direct printing)방법으로 잉크주입 통로(injection hole)를 스템프에 패턴 형성에 용이하게 만든 후, 접촉하였고, 전극 패턴형성에 영향을 미치는 잉크의 흐름(flowing) 및 충진(fidelity)을 항상시키기 위하여 PEN 기층에 코로나(corona) 방전하여 표면을 친수성(hydrophilic)으로 만들었다.

대상 데이터

  • OTFT를 결함 없이 제작하기 위한 PDMS 스템프는 구현 가능한 패턴 크기와 제작 방법에 따라 s-PDMS(soft PDMS)스탬프와 h-PDMS (hard PDMS) 스템프로 나눌 수 있으며, s-PDMS 스템프는 Sylgard 184A와 Sylgard 184B 사용하였으며, 나노크기 패턴 형태를 구현하기 위한 h-PDMS스탬프는 VDT-731, SIP 6831.1, FLUKA 87927 및 HMS-301 재료를 사용하였으며, 일정한 비율로 복합 재료를 혼합한 후, 마스터 위에 붓고 스핀코터(spin coater)로 박막 코팅하고, 경화하여 제작하였다 [4, 5]. OTFT의 제작은 PEN(Polyethlenenaphthalate, Teijin Dupont Films) 플라스틱 기층에 ITO(indium thin oxide) 전극을 전면 증착한 공통전극(common electrode)을 사용하였다.
  • 1, FLUKA 87927 및 HMS-301 재료를 사용하였으며, 일정한 비율로 복합 재료를 혼합한 후, 마스터 위에 붓고 스핀코터(spin coater)로 박막 코팅하고, 경화하여 제작하였다 [4, 5]. OTFT의 제작은 PEN(Polyethlenenaphthalate, Teijin Dupont Films) 플라스틱 기층에 ITO(indium thin oxide) 전극을 전면 증착한 공통전극(common electrode)을 사용하였다. ITO가 증착된 PEN 플라스틱 기판은 두께가 200um이고, 표면거칠기(Ra)가 0.
  • 게이트 전극 위에 패럴린 C를 전용 코팅장비를 사용하여 상온 증착하여 500nm, 600n, 700nm 및 900nm의 유기절연막(organic insulator layer)을 형성하였다. 유기절연체는 절연상수가 3.16 이상의 패럴린-C(parylene-C)를 사용하였다. 패럴린-C 유기절연막 위에 10um 및 20um 간격(선폭=500um)의 전극이 패터닝된 PDMS 스탬프를 PEN 기층 위에 물리적인 방법으로 접촉 시켰다.
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