In current last decade, the foldable electronics have been drawn the great attention and rapidly developed due to its extraordinary advantages, such as light weight, portability, and free deformation during operating the devices. Finally, the first generation of foldable electronics is commercialized at 2019. However, the conventional mechanical reliability of foldable electronics, such as crack and delamination, is still issue in those commercial products. Thermal reliability has been further reported and as a result, the reliability of foldable electronics has been dealt as a key factor. Moreover, the current foldable electronics are limited to in-folding type, which imposes a compressive strain to the brittle films, unlike expected ideal free-forming type. The out-folding reliability, which imposes a tensile strain to the brittle films, and thermal reliability of devices should be enhanced to realize the free-form foldable electronics under practical operation temperature. In order to improve these reliability, the bending behavior of flexible substrate and thermal stability of pressure sensitive adhesive (PSA) are systematically studied in this thesis. The enlarged maximum tensile strain at edge of three-dimensional substrate bending due to the anticlastic curvature is proposed as a criterion of out-folding reliability. For reducing the maximum tensile strain of substrate under bending, the flexible substrate with a controlled neutral plane by asymmetric impregnation of glass fabric is fabricated. A transparent ITO heater is adopted in laminate to prevent the freezing of PSA at low temperature. Thermally stable PSA satisfied the industrial standard is synthesized by controlling the polymer network.
최근 10여 년간, 폴더블 소자는 가벼움, 휴대성, 자유로운 변형과 같은 폴더블 소자 자체의 여러가지 장점으로 인해 굉장히 많은 관심과 빠른 발전을 이루고 있다. 마침내, 2019년을 기점으로 폴더블 소자의 1세대 제품들이 상용화되었다. 하지만, 이러한 상용품들은 아직까지 균열 과 박리와 같은 기계적 신뢰성 문제가 보고가 되고 있다. 이외 열 신뢰성 문제가 추가로 보고되면서 폴더블 소자의 신뢰성 문제가 상용화의 중요 요소로 다루어지고 있다. 또한, 현재 상용품들은 궁극적인 폴더블 소자의 자유로운 거동과는 달리 취성층에 압축 변형이 걸리는 인폴딩 방향의 제품으로 제한되어 있다. 따라서, 실제 구동 온도 환경에서 이상적인 자유변형이 가능한 폴더블 소자를 상용화하기 위해서 취성층에 인장 변형이 걸리는 아웃폴딩 방향의 신뢰성과 기기의 열 신뢰성이 향상이 되어야 한다. 이와 같은 신뢰성들을 해결하기 위해 본 학위논문에서는 유연 기판의 굽힘 거동과 감압접착제의 열 안정성에 대해 연구를 진행하였다. 3차원 기판 굽힘 시, 기판의 모서리에서 생기는 반쇄설성 곡률에 의해 증가된 인장 변형률을 아웃폴딩 신뢰성의 기준으로 제안하였다. 기판 굽힘 시 최대 인장 변형률을 줄이기 위해 비대칭 함침 유리섬유를 통해 중립축 조절된 기판을 제작하였다. 투명한 ITO 히터를 도입하여 저온에서 감압접착제의 동결을 막았다. 산업에서 요구하고 있는 온도 구간을 만족할 수 있는 열적으로 안정한 감압접착제를 유기물 구조 조절을 통해 제작하였다.
