KR101912031B1 - 다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판 제조 방법, 이를 이용한 플렉서블 전극 - Google Patents

다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판 제조 방법, 이를 이용한 플렉서블 전극 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직물 기판 제조 방법을 개시한다. 본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법은 제1 지지 기판(supporting substrate) 상에 제1 평탄화층(planar layer)을 형성하는 단계; 제2 지지 기판 상에 직물 기판(textile substrate)을 형성하는 단계; 상기 제1 지지 기판 상에 형성된 상기 제1 평탄화층과 상기 제2 지지 기판을 상에 형성된 상기 직물 기판을 접합하는 단계; 상기 제1 지지 기판 및 상기 제2 지지 기판을 제거하는 단계; 상기 제1 평탄화층 상에 중간층(intermediate layer)을 형성하는 단계; 및 상기 중간층 상에 제2 평탄화층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판 제조 방법, 이를 이용한 플렉서블 전극{METHOD FOR MANUFACTURING TEXILE SUBSTRATES HAVING THE MULTI PLANAR LAYER, FLEXIBLE ELECTRODE USING THE SAME}
본 발명은 다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판 제조 방법, 이를 이용한 플렉서블 전극에 관한 것이다.
종이처럼 얇고 유연한 기판은 손상 없이 휘거나 구부리거나 말 수 있기 때문에 발광소자(LED), 유기발광소자(OLED) 또는 플렉서블 디스플레이(Flexible Display)와 같은 다양한 플렉서블 소자에 사용될 수 있다. 이러한 플렉서블 소자는 플라스틱 소재 또는 직물과 같은 유연한 소재를 기판으로 사용하므로 가볍고, 두께가 얇을 뿐만 아니라 충격에도 깨지지 않는 장점이 있다. 이로 인해 스마트폰, 스마트워치 또는 웨어러블 소자에 사용되고 있다.
하지만, 플라스틱 소재를 사용하는 기판은 일방으로만 휘어지는 단점이 있다.
또한, 플라스틱 소재의 기판은 굽힘 회복성이 낮아, 드레이프(Drape) 특성이 없기 때문에, 드레이프 특성을 갖는 동시에 치수 안정성이나 열 안정성이 개선된 직물 소재의 기판(이하, "직물 기판"이라 함)을 사용하는 것이 바람직하다.
그러나, 플렉서블 소자에 가장 적합한 소자인 유기발광소자(OLED)는 수나노미터~수십나노미터 두께의 유기물을 균일하게 성장시켜 제조되기 때문에 기판 표면이 수나노미터 이상의 표면 거칠기를 가지면, 유기발광소자(OLED) 구동 시 전기장이 불균일하게 인가되어 유기발광소자(OLED)의 발광특성이 불균일해지거나 수명이 단축된다. 따라서 직물 기판 상에 유기발광소자(OLED)를 형성하기 위해서는 직물 기판 표면의 거칠기를 감소시킬 수 있는 평탄화층의 도입이 반드시 필요하다.
최근 직물 기판의 표면 거칠기를 감소시키기 위해 폴리우레탄 필름을 압착하여 직물 기판을 제조하는 기술이 제시되었다.
폴리우레탄 필름을 압착하여 직물 기판을 제조하는 기술은 직물 기판의 표면 거칠기를 감소시키는 동시에, 탄성을 갖는 폴리우레탄 필름 특성으로 인해 직물 기판의 플렉서블한 설질을 유지시킬 수 있는 장점이 있다.
그러나, 직물 기판 상에 폴리우레탄 필름을 형성하는 공정은 압착 공정만으로 폴리우레탄 필름과 직물 기판을 완전히 접합시키기 어려우며, 직물 기판 상에 형성된 폴리우레탄 필름의 표면 거칠기를 감소시키기 위한 추가 공정이 필요하다는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제 10-2015-0064560호, "플렉서블 섬유 기판 및 이의 제조방법" 대한민국 공개특허 제 10-2015-0064564호, "플렉서블 섬유 기판의 제조방법" 대한민국 공개특허 제 10-2014-0193557호, "플렉서블 전도성 패브릭 기판 및 그의 제조방법" 대한민국 공개특허 제 10-2011-0081359호, "연성 기판 및 이의 제조방법" 대한민국 공개특허 제 10-2011-7001657호, "유기 ＥＬ 디바이스 및 유기 ＥＬ 디바이스의 제조 방법"
본 발명의 실시예들의 목적은 다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판을 제조함으로써, 표면 거칠기를 수 nm 이하로 감소시키기 위한 것이다.
본 발명의 실시예들의 목적은 드랍 캐스팅(drop-casting) 및 스핀 코팅(spin-coating)을 복합적으로 사용하여 단순한 공정으로 다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판을 제조하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예들의 목적은 제1 평탄화층을 2단계 경화 공정을 사용하여 경화시킴으로써, 제1 평탄화층을 전체적으로 고르게 경화시키고, 제1 지지 기판을 손쉽게 제거하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예들의 목적은 단순한 공정으로 플렉서블 나노선 전극을 형성하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예들의 목적은 직물 기판 상에 나노 입자 또는 양자점을 포함하는 다층의 평탄화층 형성함으로써, 광 추출 효율을 향상시켜 발광 특성을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법은 제1 지지 기판 상에 제1 평탄화층을 형성하는 단계; 제2 지지 기판 상에 직물 기판을 형성하는 단계; 상기 제1 지지 기판 상에 형성된 상기 제1 평탄화층과, 상기 제2 지지 기판을 상에 형성된 상기 직물 기판을 접합하는 단계; 상기 제1 지지 기판 및 상기 제2 지지 기판을 제거하는 단계; 상기 제1 평탄화층 상에 중간층을 형성하는 단계; 및 상기 중간층 상에 제2 평탄화층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제1 평탄화층은 드랍 캐스팅 방식을 사용하여 상기 제1 지지 기판 상에 형성되고, 제2 평탄화층은 스핀 코팅 방식으로 형성될 수 있다.
상기 제2 지지 기판을 제거하는 상기 단계는, 상기 제1 평탄화층을 경화(curing)시키는 제1 경화 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 경화 단계는 90℃ 내지 100℃의 온도에서 진행될 수 있다.
상기 제1 지지 기판을 제거하는 상기 단계는, 상기 제1 평탄화층을 경화시키는 제2 경화 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 경화 단계는 110℃ 내지 130℃의 온도에서 진행될 수 있다.
상기 제1 지지 기판을 제거하는 상기 단계는, 상기 제1 평탄화층을 표면 처리하는 제1 표면 처리 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 표면 처리는 UV-O3(자외선-오존)처리를 사용할 수 있다.
상기 제1 평탄화층 상에 중간층(intermediate layer)을 형성하는 상기 단계, 상기 중간층을 표면 처리하는 제2 표면 처리 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 표면 처리는 UV-O3(자외선-오존)처리를 사용할 수 있다.
상기 중간층 상에 제2 평탄화층을 형성하는 상기 단계는, 상기 제2 평탄화층을 표면 처리하는 제3 표면 처리 단계를 포함할 수 있다.
상기 제3 표면 처리는 UV-O3(자외선-오존)처리를 사용할 수 있다.
상기 제1 평탄화층 또는 상기 제2 평탄화층은 polydimethylsiloxane(PDMS), ethylene-vinyl acetate(EVA), Chlorosulfonated polyethylene(CSM), Polyether block amides(PEBA), Perfluoroelastomers(FFKM), Fluoroelastomers(FKM), Fluorosilicone Rubber(FVMQ), Silicone rubber(SI), Polyacrylic rubber(ACM), Epichlorohydrin rubber(ECO), ethylene propylene rubber(EPM), Hydrogenated Nitrile Rubbers(HNBR) 및 Styrene-butadiene Rubber(SBR) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기 직물 기판은 폴리이미드(polyamide), 폴리아크릴(polyacrylic), 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 천(cotton), 린넨(linen), 울(wool) 및 실크(silk) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기 중간층은 poly(methyl methacrylate)(PMMA), polyethylene terephthalate(PET), polyethylene naphthalate(PEN), polycarbonate(PC), polyether sulfone(PES), polyimide(PI) 및 polyurethan acrylate(PUA) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 평탄화층, 상기 중간층 및 상기 제2 평탄화층은 양자점, 나노 입자 및 무기 산화물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 양자점은 Si, GaAs, Ge, AlAs, AlGaAs, GaP, InP, InAs, InGaAs, InSb, CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnS, ZnO, GaN, AlGaN, InAlN, HgCdTe, grapheme, CdSe/CdS, ZnSe/ZnS, Si/Ge, InP/GaAs, ZnO/graphene, InSb/InAs, HgTe/InP, CdTe/CdS/ZnSe 및 CdSe/CdS/ZnS 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기 나노 입자는 Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd 및 Pd 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기 무기 산화물은 SiO2, MoO2, NiO2, WO3, Al2O3, Fe2O3, AgO2, CuO, ZnO, Cu2O, TiO2, ZrO2, BaTiO3, PbTiO3, BaZrTiO3 및 PbZrTiO3 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 전극 제조 방법은 제1 지지 기판 상에 제1 평탄화층을 형성하는 단계; 제2 지지 기판 상에 직물 기판을 형성하는 단계; 상기 제1 지지 기판 상에 형성된 상기 제1 평탄화층과, 상기 제2 지지 기판을 상에 형성된 상기 직물 기판을 접합하는 단계; 상기 제1 지지 기판 및 상기 제2 지지 기판을 제거하는 단계; 상기 제1 평탄화층 상에 중간층을 형성하는 단계;
상기 중간층 상에 제2 평탄화층을 형성하는 단계; 및 상기 제2 평탄화층 상에 나노선 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 나노선 전극은 바코팅(bar coating), 스프레이 코팅(spray coating), 스핀 코팅(spin coating), 브러쉬 코팅(brush coating), 딥 코팅(dip coating) 및 그라비아 코팅(gravure coating) 중 적어도 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판을 형성함으로써, 직물 기판의 표면 거칠기를 수 nm 이하로 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 드랍 캐스팅(drop-casting) 및 스핀 코팅(spin-coating)을 복합적으로 사용하여 단순한 공정으로 직물 기판 상에 다층 평탄화층을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 평탄화층을 2단계 경화 공정을 사용하여 경화시킴으로써, 제1 평탄화층을 전체적으로 고르게 경화시키고, 제1 지지 기판을 손쉽게 제거할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 직물 기판 상에 나노 입자 또는 양자점을 포함하는 다층의 평탄화층 형성함으로써, 광 추출 효율을 향상시켜 발광 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다층 평탄화층을 포함하는 직물 상에 나노선 전극을 단순한 공정으로 형성할 수 있다.
도 1a 내지 도 1l은 본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법을 도시한 단면도 이다.
도 2a는 표면이 거친 구조를 가지는 직물의 평면 전자 주사 현미경(SEM) 이미지이고, 도 2b는 표면이 거친 구조를 가지는 직물의 단면 전자 주사 현미경(SEM) 이미지이다.
도 3a는 표면이 매끈한 구조를 가지는 직물의 평면 전자 주사 현미경(SEM) 이미지이고, 도 3b는 표면이 매끈한 구조를 가지는 직물의 단면 전자 주사 현미경(SEM) 이미지이다.
도 4a 내지 도 4c는 단층 평탄화층을 포함하는 직물 기판의 전자 주사 현미경(SEM) 이미지를 도시한 것이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법을 따라 제조된 다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판의 단면 전자 주사 현미경(SEM) 이미지이고, 도 5b 는 본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법을 따라 제조된 다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판의 표면 주사 현미경(SEM) 이미지이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or'이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or'를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다'라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.
또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.
한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되지 않는다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 막, 층, 영역, 구성 요청 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 층, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하에서는, 도 1a 내지 도 1j를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법은 제1 지지 기판(supporting substrate) 상에는 제1 평탄화층(planar layer)을 형성하는 단계를 진행하고, 제2 지지 기판 상에는 직물 기판(textile substrate)을 형성하는 단계를 진행한다.
제1 지지 기판 상에 형성된 제1 평탄화층과 제2 지지 기판을 상에 형성된 직물 기판을 접합하는 단계를 진행한 다음, 제2 지지 기판을 제거하는 단계 및 제1 지지 기판을 제거하는 단계를 진행한다.
이후, 제1 평탄화층 상에 중간층(intermediate layer)을 형성하는 단계 및 중간층 상에 제2 평탄화층을 형성하는 단계를 포함한다.
이하에서, 각각의 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1j은 본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법을 도시한 단면도 이다.
도 1a는 제1 지지 기판(supporting substrate) 상에 제1 평탄화층(planar layer)이 형성된 단면도이다.
제1 평탄화층(121)은 제1 지지 기판(111) 상에 드랍 캐스팅(drop-casting), 스핀 코팅(spin-coating) 및 바 캐스팅(bar-casting) 중 적어도 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 제1 평탄화층(121)은 제1 지지 기판(111) 상에 제1 평탄화층(121)을 형성하기 위한 용액을 적가하여 코팅하는 드랍 캐스팅을 사용하여 형성될 수 있고, 이때, 적가되는 양을 조절하여 제1 평탄화층(121)의 두께를 조절할 수 있다.
또한, 드랍 캐스팅을 이용한 코팅법은 다른 방법과 비교하여 코팅 기술 및 장비가 간단하여 경제성이 우수하고, 복잡한 형태의 코팅에도 적용이 가능하며, 비교적 두꺼운 코팅층 제조가 가능하고, 코팅층의 두께 조절이 용이하며, 코팅층을 이루는 재료를 다양하게 조절할 수 있다는 점을 고려할 때 가장 바람직하다.
제1 지지 기판(111)은 공정 중에 쉽게 휘거나 뒤틀리지 않고 고정될 수 있도록 적정 강도를 제공하며 열이나 화학 처리에 영향이 거의 없는 재료라면 특별한 제한이 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 제1 지지 기판(111)은 글라스(glass), 석영(quartz) 및 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다.
제1 평탄화층(121)은 polydimethylsiloxane(PDMS), ethylene-vinyl acetate(EVA), Chlorosulfonated polyethylene(CSM), Polyether block amides(PEBA), Perfluoroelastomers(FFKM), Fluoroelastomers(FKM), Fluorosilicone Rubber(FVMQ), Silicone rubber(SI), Polyacrylic rubber(ACM), Epichlorohydrin rubber(ECO), ethylene propylene rubber(EPM), Hydrogenated Nitrile Rubbers(HNBR) 및 Styrene-butadiene Rubber(SBR) 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 제1 평탄화층(121)은 polydimethylsiloxane(PDMS)가 사용될 수 있다.
또한, 제1 평탄화층(121)은 무기 산화물을 포함할 수 있고, 무기 산화물은 SiO2, MoO2, NiO2, WO3, Al2O3, Fe2O3, AgO2, CuO, ZnO, Cu2O, TiO2, ZrO2, BaTiO3, PbTiO3, BaZrTiO3 및 PbZrTiO3 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 제1 평탄화층(121)은 양자점 또는 나노 입자를 포함할 수 있다.
제1 평탄화층(121)은 양자점 또는 나노 입자를 포함함으로써, 제1 평탄화층(121)의 광추출 효율을 향상시켜 발광 특성을 개선할 수 있다.
양자점은 Si, GaAs, Ge, AlAs, AlGaAs, GaP, InP, InAs, InGaAs, InSb, CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnS, ZnO, GaN, AlGaN, InAlN, HgCdTe 및 graphene과 같은 단일 구조의 반도체 양자점, CdSe/CdS, ZnSe/ZnS, Si/Ge, InP/GaAs, ZnO/graphene, InSb/InAs 및 HgTe/InP와 같은 코어-쉘(core-shell) 구조의 양자점 및 CdTe/CdS/ZnSe 및 CdSe/CdS/ZnS와 같은 코어-쉘-쉘(core-shell-shell) 구조의 양자점 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 제1 평탄화층(121)은 양자점을 포함함으로써, 발광색을 변화시키거나, 광추출 효율을 향상시켜 발광 특성을 개선할 수 있다.
나노 입자는 poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)(P3HT), poly(N,N'-bis(4-butylphenyl)N,N'-bis(phenyl)benzidine)(poly-TPD), Poly(methyl methacrylate)(PMMA) 및 polystyrene(PS)과 같은 고분자 나노 입자 및 Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd 및 Pd의 금속 나노 입자 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
제1 평탄화층(121)은 나노 입자를 포함함으로써, 표면플라즈몬 공명(surface plasmon resonance, SPR) 현상을 이용하여 발광 특성을 조절할 수 있다.
표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance, SPR)은 도체인 금속 나노 입자 표면과 유전체 사이에 빛이 입사되면 빛이 가지는 특정 에너지의 전자기장과의 공명으로 인하여 금속 표면의 자유전자들이 집단적으로 진동하는 현상을 말한다. 이때 금속 나노 입자는 금속 물질의 종류와 모양, 크기에 따라 특정 영역의 빛과 공명하여 빛의 흡수 및 산란이 매우 강하게 일어나 전하 전달 및 에너지 전달 현상이 일어나게 된다.
또한, 제1 평탄화층(121) 내에 포함되는 양자점은 앞서 전술한 무기 산화물 또는 고분자 나노 입자를 코팅하여 사용할 수 있다.
도 1b는 제2 지지 기판 상에 직물 기판(textile substrate)이 형성된 단면도이다.
직물 기판(130)은 외력에 의해 접히거나 말릴 수 있는 필름일 수 있다.
직물 기판(130)은 그 내부에 섬유를 포함할 수 있고, 예를 들면, 직물 기판(130)은 섬유를 가닥(strand)으로 꼬아서 만든 방적사(yarn)를 직조한 것일 수 있다. 직조 방법은 특별히 한정되지 않고, 직물 기판(130)은 평직(plain weave), 능직(twill weave), 주자직(satin weave), 후레이직 및 모사직 중 적어도 어느 하나의 직조 방법으로 직조될 수 있다.
또한, 직물 기판(130)의 표면은 큰 조도(roughness)를 가질 수 있다.
제2 지지 기판(112) 상에는 직물 기판(130)이 배치될 수 있고, 제2 지지 기판(112)은 평평한 표면을 가질 수 있으며, 직물 기판(130)은 평탄도를 유지할 수 있도록 제2 지지 기판(112)에 지지될 수 있다.
제2 지지 기판(112)은 공정 중에 쉽게 휘거나 뒤틀리지 않고 고정될 수 있도록 적정 강도를 제공하며 열이나 화학 처리에 영향이 거의 없는 재료라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 제2 지지 기판(112)은 글라스(glass), 석영(quartz) 및 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다.
직물 기판(130)은 폴리이미드(polyamide), 폴리아크릴(polyacrylic), 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 천(cotton), 린넨(linen), 울(wool) 및 실크(silk) 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 제2 지지 기판(112)과 직물 기판(130) 사이에 희생층이 개재될 수 있다. 직물 기판(130)은 희생층에 의해, 후속 공정에서 제2 지지 기판(112)으로부터 용이하게 분리될 수 있다.
도 1c는 제1 지지 기판 상에 형성된 제1 평탄화층과 제2 지지 기판 상에 형성된 직물 기판을 접합한 다음, 제2 지지 기판을 제거하는 단면도이다.
제1 지지 기판(111) 상에 형성된 제1 평탄화층(121)과 제2 지지 기판(112)을 상에 형성된 직물 기판(130)이 서로 마주보게 접합될 수 있다.
제1 평탄화층(121)과 직물 기판(130)은 롤러(roller) 또는 에어 쿠션(air cushion)과 같은 수단을 이용하여 접합될 수 있고, 이로 인해, 제1 평탄화층(121)과 직물 기판(130) 사이에 존재할 수 있는 기포들이 제거될 수 있다. 또한, 제1 평탄화층(121)과 직물 기판(130)이 서로 가압되어, 제1 평탄화층(121)과 직물 기판(130)이 일부 평탄화될 수 있다.
제1 지지 기판(111) 상에 형성된 제1 평탄화층(121)과 제2 지지 기판(112) 상에 형성된 직물 기판(130)을 접합한 다음, 제2 지지 기판(112)을 제거할 수 있다.
제2 지지 기판(112)은 레이저 빔 조사 장치를 통해 레이저 빔을 조사하여 제2 지지 기판(112)을 분리하는 레이저 방식 또는 식각 용액을 통해 희생층을 제거하거나, 제2 지지 기판(112)을 분리하는 습식 식각 방식으로 제2 지지 기판(112)을 분리시킬 수 있다.
도 1d는 제1 평탄화층을 경화(curing)시키는 제1 경화를 진행하는 단면도이다.
제2 지지 기판(112)을 제거하는 상기 단계는, 제1 평탄화층(121)을 경화(curing)시키는 제1 경화 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법은, 실시예에 따라, 제2 지지 기판(112)을 제거한 다음, 제1 평탄화층(121)을 경화(curing)시키는 제1 경화를 진행할 수 있다.
제1 평탄화층(121)을 경화시키는 제1 경화는 90℃ 내지 100℃의 온도에서 진행될 수 있다.
제1 경화는 온도가 90℃ 이하이면 제1 평탄화층(121)이 고르게 경화가 일어나지 않고, 100℃를 초과하면, 제1 평탄화층(121)이 완전히 경화되어, 제1 지지 기판(111) 제거 공정이 원활하게 진행되지 않는다.
따라서, 제1 평탄화층(121)은 제1 경화는 후에 진행되는 제1 지지 기판(111) 제거 공정이 원활하게 진행될 수 있도록 비교적 낮은 온도에서 경화될 수 있다.
또한, 제1 평탄화층(121)은 20분 내지 40분 동안 제1 경화될 수 있다.
도 1e는 제1 지지 기판을 제거하는 단면도이다.
제1 지지 기판(111)은 레이저 빔 조사 장치를 통해 레이저 빔을 조사하여 제1 지지 기판(111)을 분리시키는 레이저 방식 또는 식각 용액을 통해 희생층을 제거하여 제1 지지 기판(111)을 분리시키는 습식 식각 방식으로 제1 평탄화층(121) 및 직물 기판(130)으로부터 제1 지지 기판(111)을 분리시킬 수 있다.
도 1f는 제1 평탄화층을 경화시키는 제2 경화를 진행하는 단면도이다.
제1 지지 기판(111)을 제거하는 단계는, 제1 평탄화층(121)을 경화시키는 제2 경화 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법은 실시예에 따라, 제1 지지 기판(111)을 제거한 다음, 제1 평탄화층(121)을 경화(curing)시키는 제2 경화를 진행할 수 있다.
제1 평탄화층(121)을 경화시키는 제2 경화는 110℃ 내지 130℃의 온도에서 진행될 수 있다.
제2 경화는 온도가 110℃ 이하이면 제1 평탄화층(121)이 완전히 경화되지 않고, 130℃를 초과하면, 직물 기판(130) 또는 제1 평탄화층(121)이 손상될 수 있다.
따라서, 제2 경화는 비교적 고온에서 제1 평탄화층(121)을 재경화시키기 때문에, 직물 기판(130)과 제1 평탄화층(121) 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 평탄화층(121)은 20분 내지 40분 동안 제2 경화될 수 있다.
또한, 제1 평탄화층(121)을 경화시키는 공정은 2단계 경화 공정을 사용하기 때문에, 제1 평탄화층(121)을 전체적으로 고르게 경화시킬 수 있고, 제1 지지 기판(111)을 손쉽게 제거할 수 있다.
도 1g는 제1 평탄화층을 표면 처리하는 제1 표면 처리를 진행하는 단면도이다.
제1 지지 기판(11)을 제거하는 단계는, 제1 평탄화층(121)을 표면 처리하는 제1 표면 처리 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법은 실시예에 따라, 제1 지지 기판(11)을 제거하는 단계를 진행한 다음, 직물 기판(130) 상에 형성된 제1 평탄화층(121)를 표면 처리하는 제1 표면 처리를 진행할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 제1 평탄화층(121)을 경화시키는 제2 경화 공정을 진행한 다음, 제1 평탄화층(121)를 표면 처리하는 제1 표면 처리를 진행할 수 있다.
제1 평탄화층(121)은 UV-O3(자외선-오존) 처리를 진행하여 제1 표면 처리될 수 있고, 제1 평탄화층(121)은 제1 표면 처리에 의해 친수성 표면으로 개질될 수 있다.
제1 평탄화층(121)에 진행되는 제1 표면 처리는 제1 평탄화층(121)에 UV(자외선)을 조사하면 UV(자외선)의 높은 에너지로 인해 거의 모든 표면 분자의 결합 사슬이 절단되고, 분자의 결합 사슬이 절단된 표면에서는 제1 평탄화층(121)이 가지고 있는 수소(H) 원자가 분리됨과 동시에 자외선 조사에 의해 오존(O3)으로부터 만들어진 활성의 산소(O) 원자와 분리된 수소(H)원자가 결합되어 하이드록실기(OH), 카르복실기(COOH) 또는 알데하이드기(CHO)와 같은 극성이 높은 중간기들이 제1 평탄화층(121)의 표면에 형성되어 제1 평탄화층(121)의 표면의 친수성을 향상시키게 되고, 이에 따라 제1 평탄화층(121)과 중간층의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 평탄화층(121)의 표면에 남아 있는 유기계 이물질이나 재료의 내부에서 베어 나온 오일 성분은 UV-O3(자외선-오존)의 세척효과에 의해 제거되므로 중간층에 대해 높은 접착 강도를 얻을 수 있게 된다.
도 1h는 제1 평탄화층 상에 중간층(intermediate layer)이 형성된 도면이다.
중간층(140)은 제1 평탄화층(121) 상에 드랍 캐스팅(drop-casting), 스핀 코팅(spin-coating) 및 바 캐스팅(bar-casting) 중 적어도 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 중간층(140)은 기판 상에 용액을 일정량 떨어뜨리고 기판을 고속으로 회전시켜서 용액에 가해지는 원심력으로 코팅하는 스핀 코팅(spin-coating)으로 형성될 수 있고, 스핀 코팅을 이용하면 증착 공정에 비하여 생산 비용을 절감시킬 수 있고, 공정 기술의 단순화를 통하여 공정 비용 및 공정 시간을 감소시킬 수 있다.
또한, 중간층(140)은 실시예에 따라, 제2 지지 기판(112)을 제거한 다음, 제1 평탄화층(121)을 경화(curing)시키는 제3 경화를 진행할 수 있다.
중간층(140)을 경화시키는 제3 경화는 90℃ 내지 110℃의 온도에서 진행될 수 있다.
제3 경화는 온도가 90℃ 이하이면 중간층(140)이 완전히 경화되지 않고, 110℃를 초과하면, 직물 기판(130), 제1 평탄화층(121) 또는 중간층(140)이 손상될 수 있다.
또한, 중간층(140)은 1시간 내지 2시간 동안 제3 경화될 수 있다.
중간층(140)은 poly(methyl methacrylate)(PMMA), polyethylene terephthalate(PET), polyethylene naphthalate(PEN), polycarbonate(PC), polyether sulfone(PES), polyimide(PI) 및 polyurethan acrylate(PUA) 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 중간층(140)은 poly(methyl methacrylate)(PMMA)가 사용될 수 있다.
또한, 중간층(140)은 도 1a에와 전술된 바와 같은, 무기 산화물, 양자점 및 나노 입자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
중간층(140)은 양자점 또는 나노 입자를 포함함으로써, 중간층(140)의 광추출 효율을 향상시켜 발광 특성을 개선할 수 있다.
또한, 중간층(140)은 양자점을 포함함으로써, 발광색을 변화하거나, 광추출 효율을 향상시켜 발광 특성을 개선할 수 있다.
중간층(140)은 나노 입자를 포함함으로써, 표면플라즈몬 공명(surface plasmon resonance, SPR) 현상을 이용하여 발광 특성을 조절할 수 있다.
또한, 중간층(140) 내에 포함되는 양자점은 앞서 전술한 무기 산화물 또는 고분자 나노 입자를 코팅하여 사용될 수 있다.
도 1i는 중간층을 표면 처리하는 제2 표면 처리를 진행하는 도면이다.
제1 평탄화층(121) 상에 중간층(140)을 형성하는 단계는 중간층(140)층을 표면 처리하는 제2 표면 처리 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법은, 실시예에 따라, 제1 평탄화층(121) 상에 중간층(140)을 형성하는 단계를 진행한 다음, 중간층(140)을 표면 처리하는 제2 표면 처리 단계를 진행할 수 있다.
중간층(140)은 UV-O3(자외선-오존) 처리를 진행하여 제2 표면 처리될 수 있고, 중간층(140)은 제2 표면 처리에 의해 친수성 표면으로 개질될 수 있다.
중간층(140)에 진행되는 제2 표면 처리는 중간층(140)에 UV(자외선)을 조사하면 UV(자외선)의 높은 에너지로 인해 거의 모든 표면 분자의 결합 사슬이 절단되고, 분자의 결합 사슬이 절단된 표면에서는 중간층(140)이 가지고 있는 수소(H) 원자가 분리됨과 동시에 자외선 조사에 의해 오존(O3)으로부터 만들어진 활성의 산소(O) 원자와 분리된 수소(H)원자가 결합되어 하이드록실기(OH), 카르복실기(COOH) 또는 알데하이드기(CHO)와 같은 극성이 높은 중간기들이 중간층(140)의 표면에 형성하여 중간층(140)의 표면의 친수성을 향상시키게 되고, 이에 따라 중간층(140)과 제2 평탄화층 사이의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 중간층(140)의 표면에 남아 있는 유기계 이물질이나 재료의 내부에서 베어 나온 오일성분은 UV-O3(자외선-오존)의 세척효과에 의해 제거되므로 제2 평탄화층에 대해 높은 접착 강도를 얻을 수 있게 된다.
도 1j는 중간층 상에 제2 평탄화층이 형성된 도면이다.
제2 평탄화층(122)은 중간층(140) 상에 드랍 캐스팅(drop-casting), 스핀 코팅(spin-coating) 및 바 캐스팅(bar-casting) 중 적어도 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 제2 평탄화층(122)은 기판 상에 용액을 일정량 떨어뜨리고 기판을 고속으로 회전시켜서 용액에 가해지는 원심력으로 코팅하는 스핀 코팅(spin-coating)으로 형성될 수 있고, 스핀 코팅을 이용하여 증착 공정에 비하여 생산 비용을 절감시킬 수 있고, 공정 기술의 단순화를 통하여 공정 비용 및 공정 시간을 감소시킬 수 있다.
또한, 중간층(140) 상에 제2 평탄화층(122)을 형성한 다음, 실시예에 따라, 제2 평탄화층(122)을 경화(curing)시키는 제4 경화를 진행할 수 있다.
제2 평탄화층(122)을 경화시키는 제4 경화는 110℃ 내지 130℃의 온도에서 진행될 수 있다.
제4 경화는 온도가 110℃ 이하이면 제2 평탄화층(122)이 완전히 경화되지 않고, 130℃를 초과하면, 직물 기판(130), 제1 평탄화층(121), 중간층(140) 또는 제2 평탄화층(122)이 손상될 수 있다.
또한, 제2 평탄화층(122)은 1시간 내지 2시간 동안 제4 경화될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판 제조 방법은 제1 평탄화층(121)은 드랍 캐스팅으로 형성하고, 제2 평탄화층(122)은 스핀 코팅으로 형성하는 것이 바람직하다.
제1 평탄화층(121)은 드랍 캐스팅으로 형성하고, 2 평탄화층(122)은 스핀 코팅으로 형성하면, 공정 기술의 단순화를 통하여 공정 비용 및 공정 시간을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판 제조 방법은 다층의 평탄화층(121, 122)을 포함하는 직물 기판(130)을 제조함으로써, 직물 기판(130) 표면의 거칠기를 효과적으로 감소시키는 동시에 플렉서블한 성질을 그대로 유지시킬 수 있다.
제2 평탄화층(122)은 polydimethylsiloxane(PDMS), ethylene-vinyl acetate(EVA), Chlorosulfonated polyethylene(CSM), Polyether block amides(PEBA), Perfluoroelastomers(FFKM), Fluoroelastomers(FKM), Fluorosilicone Rubber(FVMQ), Silicone rubber(SI), Polyacrylic rubber(ACM), Epichlorohydrin rubber(ECO), ethylene propylene rubber(EPM), Hydrogenated Nitrile Rubbers(HNBR) 및 Styrene-butadiene Rubber(SBR) 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 제2 평탄화층(122)은 polydimethylsiloxane(PDMS)가 사용될 수 있다.
또한, 제2 평탄화층(122)은 도 1a에와 전술된 바와 같은, 무기 산화물, 양자점 및 나노 입자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제1 평탄화층(121)은 양자점 또는 나노 입자를 포함함으로써, 제2 평탄화층(122)의 광추출 효율을 향상시켜 발광 특성을 개선할 수 있다.
또한, 제2 평탄화층(122)은 양자점을 포함함으로써, 발광색을 변화하거나, 광추출 효율을 향상시켜 발광 특성을 개선할 수 있다.
제2 평탄화층(122)은 나노 입자를 포함함으로써, 표면플라즈몬 공명(surface plasmon resonance, SPR) 현상을 이용하여 발광 특성을 조절할 수 있다.
또한, 제2 평탄화층(122) 내에 포함되는 양자점은 앞서 전술한 무기 산화물 또는 고분자 나노 입자를 코팅하여 사용할 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법으로 제조된 직물 기판은 플렉서블 전극, 플렉서블 전자 소자 또는 플렉서블 광소자에 사용될 수 있다.
이하에서는, 도 1k 및 도 1l을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 나노선 전극 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 나노선 전극 제조 방법은, 본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법으로 제조된 직물 기판 상에 나노선 전극을 형성하는 단계를 추가로 진행한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 나노선 전극 제조 방법은 제1 지지 기판 상에 제1 평탄화층을 형성하는 단계를 진행하고, 제2 지지 기판 상에 직물 기판을 형성하는 단계를 진행한 다음, 제1 지지 기판 상에 형성된 제1 평탄화층과, 제2 지지 기판을 상에 형성된 직물 기판을 접합하는 단계를 진행한다.
이후, 제1 지지 기판 및 제2 지지 기판을 제거하는 단계를 진행한 다음, 제1 평탄화층 상에 중간층을 형성하는 단계, 중간층 상에 제2 평탄화층을 형성하는 단계를 진행한다.
마지막으로, 제2 평탄화층 상에 나노선 전극을 형성하는 단계를 진행한다.
따라서, 직물 기판을 제조하는 방법은 도 1a 내지 도 1j에서 설명한 바와 동일하므로, 동일한 구성 요소에 대한 설명을 제외하고, 도 1k 및 도 1l을 참조하여, 나노선 전극을 형성하는 단계에 대해 설명하기로 한다.
도 1k는 제2 평탄화층을 표면 처리하는 제3 표면 처리하는 단면도이다.
중간층(140) 상에 제2 평탄화층(122)을 형성하는 단계는 제2 평탄화층(122)을 표면 처리하는 제3 표면 처리 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 나노선 전극 제조 방법은, 실시예에 따라, 중간층(140) 상에 제2 평탄화층(122)을 형성하는 단계를 진행한 다음, 제2 평탄화층(122)을 표면 처리하는 제3 표면 처리를 진행할 수 있다.
제2 평탄화층(122)을 표면 처리하는 제3 표면 처리는 후속 공정에서 형성될 나노선 전극과 제2 평탄화층(122)의 접착 강도를 향상시키기 위해 진행될 수 있다.
제2 평탄화층(122) 표면에 포토리소그래피 공정을 이용하여, 나노선 전극이 형성될 영역을 포함하는 오프닝부를 구비하는 마스크 패턴(150)을 형성한 다음, 마스크 패턴(150)의 오프닝부에 노출된 제2 평탄화층(122) 표면에 제3 표면 처리를 진행한다.
제2 평탄화층(122)은 UV-O3(자외선-오존) 처리를 진행하여 제3 표면 처리될 수 있고, 제2 평탄화층(122)은 제3 표면 처리에 의해 친수성 표면으로 개질될 수 있다.
제2 평탄화층(122)에 진행되는 제3 표면 처리는 제2 평탄화층(122)에 UV(자외선)을 조사하면 UV(자외선)의 높은 에너지로 인해 거의 모든 표면 분자의 결합 사슬이 절단되고, 분자의 결합 사슬이 절단된 표면에서는 제2 평탄화층(122)이 가지고 있는 수소(H) 원자가 분리됨과 동시에 자외선 조사에 의해 오존(O3)으로부터 만들어진 활성의 산소(O) 원자와 분리된 수소(H)원자가 결합되어 하이드록실기(OH), 카르복실기(COOH) 또는 알데하이드기(CHO)와 같은 극성이 높은 중간기들이 제2 평탄화층(122)의 표면에 형성하여 제2 평탄화층(122)의 표면의 친수성을 향상시키게 되고, 이에 따라 제2 평탄화층(122)과 나노선 전극 사이의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제2 평탄화층(122)의 표면에 남아 있는 유기계 이물질이나 재료의 내부에서 베어 나온 오일성분은 UV-O3(자외선-오존)의 세척효과에 의해 제거되므로 나노선 전극에 대해 높은 접착 강도를 얻을 수 있게 된다.
도 1l는 제2 평탄화층 상에 나노선(nanowire) 전극이 형성된 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 나노선 전극 제조 방법은, 제2 평탄화층(122) 상에 나노선 전극(160)을 형성하는 단계를 진행한다.
나노선 전극(160)은 바코팅(bar coating), 스프레이 코팅(spray coating), 스핀 코팅(spin coating), 브러쉬 코팅(brush coating), 딥 코팅(dip coating) 및 그라비아 코팅(gravure coating) 중 적어도 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 나노선 전극(160)은 기판 상에 용액을 일정량 떨어뜨리고 기판을 고속으로 회전시켜서 용액에 가해지는 원심력으로 코팅하는 스핀 코팅(spin-coating)으로 형성될 수 있고, 스핀 코팅을 이용하면 증착 공정에 비하여 생산 비용을 절감시킬 수 있고, 공정 기술의 단순화를 통하여 공정 비용 및 공정 시간을 감소시킬 수 있다.
나노선 전극(160)은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Ag, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr 및 Ge 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 소재의 나노선 전극(160) 전극일 수 있다.
바람직하게는, 나노선 전극(160)은 은 나노선(Ag NWs)일 수 있고, 은(Ag)은 금속 중에서도 화학적 안정성이 높고, 열전도도 및 전기전도도가 매우 좋은 특성을 가지며, 나노선의 아주 작은 치수로 인해 나타나는 광학적 특성인 투명성까지 더해져 전극 소재로 사용하기 유리하다.
따라서, 발명의 실시예에 따른 플렉서블 나노선 전극 제조 방법으로 제조된 플렉서블 전극은 직물 기판(130), 제1 평탄화층(121), 중간층(140), 제2 평탄화층(122) 및 나노선 전극(160)이 순차적으로 형성된다.
또한, 플렉서블 나노선 전극은 다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판을 사용함으로써, 직물 기판 표면의 거칠기를 효과적으로 감소시키는 동시에 플렉서블한 성질을 그대로 유지시킬 수 있다.
또한, 플렉서블 나노선 전극은 직물 기판 상에 나노 입자 또는 양자점을 포함하는 다층의 평탄화층 형성함으로써, 광 추출 효율을 향상시켜 발광 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 발명의 실시예에 따른 플렉서블 나노선 전극 제조 방법에 따르면, 다층 평탄화층을 포함하는 직물 상에 나노서 전극을 단순한 공정으로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판 제조 방법으로 제조된 평탄화층을 포함하는 직물 기판은 유기 발광 소자(OLED)에 사용될 수 있다.
유기 발광 소자(OLED)는 기판 상에 양극, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 음극이 순차적으로 형성된다.
유기 발광 소자(OLED)의 기판 및 양극으로는, 도 1a 내지 도 1l에서 설명된, 플렉서블 전극이 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판 제조 방법으로 제조된 다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판을 사용함으로써, 직물 기판 표면의 거칠기를 효과적으로 감소시키는 동시에 플렉서블한 성질을 그대로 유지시킬 수 있다.
정공 수송층은 발광층으로의 정공의 주입 및 전달을 용이하게 하는 층으로서, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-폴리스티렌설포네이트[poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-polystyrenesulfonate), PEDOT-PSS), 폴리아닐린(polyaniline), 구리 프탈로시아닌(copper phthalo cyanine, CuPC), 폴리티오페닐렌비닐렌(poly-thiophenylenevinylene), 폴리비닐카바졸(polyvinylcarbazole), 폴리파라페닐렌비닐렌(poly-p-phenylenevinylene) 및 이들의 혼합물을 적어도 어느 하나 포함할 수 있다.
발광층은 음극으로부터 수송되는 전자와 양극으로부터 수송되는 정공이 만나 함께 엑시톤(exiton)을 형성하는 지점으로서 발광 영역에 해당한다.
발광층은 진공 증착, 스핀 코팅, 잉크젯 프린트 및 레이저 열전사 중 적어도 어느 하나의 방법을 사용하여 정공 수송층 상에 형성될 수 있다.
발광층은 인광 발광층 또는 형광 발광층의 유기 발광층일 수 있다. 발광층이 형광 발광층인 경우, 발광층은 Alq3(8-trishydroxyquinoline aluminum), 디스티릴아릴렌(distyrylarylene; DSA), 디스티릴아릴렌 유도체, 디스티릴벤젠(distyrylbenzene; DSB), 디스티릴벤젠 유도체, DPVBi(4,4'-bis(2,2'-diphenyl vinyl)-1,1'-biphenyl), DPVBi 유도체, 스파이로-DPVBi 및 스파이로-6P(spirosexyphenyl) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다. 더 나아가서, 발광층은 스티릴아민(styrylamine)계, 페릴렌(pherylene)계 및 DSBP (distyrylbiphenyl)계의 도펀트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
발광층이 인광 발광층인 경우, 발광층은 호스트 물질로서 아릴아민계, 카바졸계 및 스피로계 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 호스트 물질은 CBP(4,4-N,N dicarbazole-biphenyl), CBP 유도체, mCP(N,N-dicarbazolyl-3,5-benzene) mCP 유도체 및 스피로계 유도체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도펀트 물질로서는 Ir, Pt, Tb, 및 Eu로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 중심 금속을 갖는 인광 유기 금속 착체를 포함할 수 있다. 바람직하게 인광 유기 금속 착제는 PQIr, PQIr(acac), PQ2Ir(acac), PIQIr(acac) 및 PtOEP 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한. 발광층은 폴리 파라페닐렌 (poly-p-phenylene, PPP)계, 폴리 플루오렌 (poly-fluorene, PF)계, 폴리파라페닐렌비닐렌 [poly-p-phenylenevinylene, PPV]계 및 폴리티오펜 (poly-thiophene, PT)계의 고분자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
전자 수송층은 발광층으로의 전자의 주입 및 전달을 용이하게 하는 층으로서, 리튬플로라이드(lithium flouride, LiF), 칼슘(calcium), 리튬(lithium) 및 티타늄산화물(titanium oxide) 중 적어도 어느 하나의 전자전달 물질을 사용하여 형성될 수 있다.
음극은 전자 수송층 상에 스퍼터링, E-Beam, 스핀 코팅, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 닥터 블레이드 및 그라비아 프린팅법 중 적어도 어느 하나의 방법을 사용하여 형성될 수 있다.
음극으로는 도 1l에서 도시된, 나노선 전극과 동일한 물질이 사용될 수 있고, ITO (indium tin oxide), IZO (indium zink oxide), TO(Tin Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 전도성 고분자, 탄소나노튜브 박막, 그래핀(graphene), 그래핀 산화물(graphene oxide), 금속이 결합된 탄소나노튜브, 칼슘(calcium), 리튬(lithium), 알루미늄(aluminum), 리튬플로라이드(LiF)와 리튬의 합금, 알칼리 금속염 및 전도성 고분자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 4b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법을 따라 제조된 다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판의 특성에 대해 설명하기로 한다.
도 2a는 표면이 거친 구조를 가지는 직물의 평면 전자 주사 현미경(SEM) 이미지이고, 도 2b는 표면이 거친 구조를 가지는 직물의 단면 전자 주사 현미경(SEM) 이미지이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 직물 표면에 실이 엉겨있는 것을 확인할 수 있고, 직물 표면의 거칠기가 수백 ㎛ 내지 수 mm로 매우 거친 구조 갖는 다는 것을 알 수 있다.
도 3a는 표면이 매끈한 구조를 가지는 직물의 평면 전자 주사 현미경(SEM) 이미지이고, 도 3b는 표면이 매끈한 구조를 가지는 직물의 단면 전자 주사 현미경(SEM) 이미지이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 직물 표면에 실이 엉겨있는 것을 확인할 수 있고, 직물 표면의 이물질을 제외하면 직물 표면의 거칠기가 약 100㎛ 정도를 갖는 다는 것을 알 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 단층 평탄화층을 포함하는 직물 기판의 전자 주사 현미경(SEM) 이미지를 도시한 것이다.
도 4a는 표면이 거친 구조를 가지는 직물의 표면에 단층 평탄화층을 형성한 직물 기판의 단면 전자 주사 현미경(SEM) 이미지이고, 도 4b 는 표면이 거친 구조를 가지는 직물의 표면에 단층 평탄화층을 형성한 직물 기판의 단면을 비스듬하게 측정한 전자 주사 현미경(SEM) 이미지이다.
도 4c는 표면이 매끈한 구조를 가지는 직물의 표면에 단층 평탄화층을 형성한 직물 기판의 단면 전자 주사 현미경(SEM) 이미지이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 표면이 거친 구조를 가지는 직물의 표면에 약 수백 ㎛ 두께의 평탄화층(PDMS)이 형성되었고, 단층 평탄화층이 형성된 직물 기판의 표면이 상당이 매끄러우나, 여전히 일부 직물이 단층 평탄화층이 형성된 직물 기판 표면으로 노출되어 있는 것을 알 수 있다.
도 4c를 참조하면, 표면이 매끈한 구조를 가지는 직물의 표면에 약 수백 ㎛ 두께의 평탄화층(PDMS)이 형성되었고, 직물과 평탄화층(PDMS)이 잘 결합하고 있으며, 표면이 거친 구조를 가지는 직물의 표면에 단층 평탄화층을 형성한 직물 기판보다 비교적 표면 거칠기가 감소된 것을 알 수 있다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법을 따라 제조된 다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판의 단면 전자 주사 현미경(SEM) 이미지이고, 도 5b 는 본 발명의 실시예에 따른 직물 기판 제조 방법을 따라 제조된 다층 평탄화층을 포함하는 직물 기판의 표면 주사 현미경(SEM) 이미지이다.
도 5a 및 도 5b는 표면거칠기가 수백 ㎛인 직물 상에 PDMS/PMMA/PDMS 구조의 다층 평탄화층을 형성하였다.
도 5a를 참조하면, 직물 상에 PDMS/PMMA/PDMS 구조의 다층 평탄화층이 형성된 직물 기판은 PDMS/PMMA/PDMS의 계면 확인이 어려울 정도로 균일하게 다층 평탄화층이 형성된 것을 알 수 있다.
도 5b를 참조하면, 다층 평탄화층이 형성된 직물 기판의 표면에 직물이 노출되지 않고, 다층 평탄화층이 직물 표면에 고르게 형성된 것을 알 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
111: 제1 지지기판 112: 제2 지지기판
121: 제1 평탄화층 122: 제2 평탄화층
130: 직물 기판 140: 중간층
150: 마스크 패턴 160: 나노선 전극

Claims (21)

  1. 제1 지지 기판 상에 제1 평탄화층을 형성하는 단계;
    제2 지지 기판 상에 직물 기판을 형성하는 단계;
    상기 제1 지지 기판 상에 형성된 상기 제1 평탄화층과, 상기 제2 지지 기판 상에 형성된 상기 직물 기판을 접합하는 단계;
    상기 제2 지지 기판을 제거하는 단계;
    상기 제1 평탄화층을 경화(curing)시키는 제1 경화 단계;
    상기 제1 지지기판을 제거하는 단계;
    상기 제1 평탄화층을 상기 제1 경화 단계보다 비교적 고온에서 재경화시키는 제2 경화 단계;
    상기 제1 평탄화층 상에 중간층을 형성하는 단계; 및
    상기 중간층 상에 제2 평탄화층을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 평탄화층은 2단계 경화 공정을 통해 경화되어, 상기 제1 지지 기판이 용이하게 제거되는 동시에 상기 직물 기판과 상기 제1 평탄화층 사이의 접합력이 증가되는 직물 기판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 평탄화층은 드랍 캐스팅 방식을 사용하여 상기 제1 지지 기판 상에 형성되고, 상기 제2 평탄화층은 스핀 코팅 방식으로 형성하는 직물 기판 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 경화 단계는 90℃ 내지 100℃의 온도에서 진행되는 직물 기판 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 경화 단계는 110℃ 내지 130℃의 온도에서 진행되는 직물 기판 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 지지 기판을 제거하는 상기 단계는,
    상기 제1 평탄화층을 표면 처리하는 제1 표면 처리 단계
    를 포함하는 직물 기판 제조 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 표면 처리는 UV-O3(자외선-오존)처리를 사용하는 직물 기판 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 평탄화층 상에 중간층(intermediate layer)을 형성하는 상기 단계는,
    상기 중간층을 표면 처리하는 제2 표면 처리 단계
    를 포함하는 직물 기판 제조 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 표면 처리는 UV-O3(자외선-오존)처리를 사용하는 직물 기판 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 중간층 상에 제2 평탄화층을 형성하는 상기 단계는,
    상기 제2 평탄화층을 표면 처리하는 제3 표면 처리 단계
    를 포함하는 직물 기판 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3 표면 처리는 UV-O3(자외선-오존)처리를 사용하는 직물 기판 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 평탄화층 또는 상기 제2 평탄화층은 polydimethylsiloxane(PDMS), ethylene-vinyl acetate(EVA), Chlorosulfonated polyethylene(CSM), Polyether block amides(PEBA), Perfluoroelastomers(FFKM), Fluoroelastomers(FKM), Fluorosilicone Rubber(FVMQ), Silicone rubber(SI), Polyacrylic rubber(ACM), Epichlorohydrin rubber(ECO), ethylene propylene rubber(EPM), Hydrogenated Nitrile Rubbers(HNBR) 및 Styrene-butadiene Rubber(SBR) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 직물 기판 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 직물 기판은 폴리아미드(polyamide), 폴리아크릴(polyacrylic), 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 천(cotton), 린넨(linen), 울(wool) 및 실크(silk) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 직물 기판 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 중간층은 poly(methyl methacrylate)(PMMA), polyethylene terephthalate(PET), polyethylene naphthalate(PEN), polycarbonate(PC), polyether sulfone(PES), polyimide(PI) 및 polyurethan acrylate(PUA) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 직물 기판 제조 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 평탄화층, 상기 중간층 및 상기 제2 평탄화층은 양자점, 나노 입자 및 무기 산화물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 직물 기판 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 양자점은 Si, GaAs, Ge, AlAs, AlGaAs, GaP, InP, InAs, InGaAs, InSb, CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnS, ZnO, GaN, AlGaN, InAlN, HgCdTe, graphene, CdSe/CdS, ZnSe/ZnS, Si/Ge, InP/GaAs, ZnO/graphene, InSb/InAs, HgTe/InP, CdTe/CdS/ZnSe 및 CdSe/CdS/ZnS 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 직물 기판 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 나노 입자는
    Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd 및 Pd 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 직물 기판 제조 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 무기 산화물은
    SiO2, MoO2, NiO2, WO3, Al2O3, Fe2O3, AgO2, CuO, ZnO, Cu2O, TiO2, ZrO2, BaTiO3, PbTiO3, BaZrTiO3 및 PbZrTiO3 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 직물 기판 제조 방법.
  20. 제1 지지 기판 상에 제1 평탄화층을 형성하는 단계;
    제2 지지 기판 상에 직물 기판을 형성하는 단계;
    상기 제1 지지 기판 상에 형성된 상기 제1 평탄화층과, 상기 제2 지지 기판 상에 형성된 상기 직물 기판을 접합하는 단계;
    상기 제2 지지 기판을 제거하는 단계;
    상기 제1 평탄화층을 경화(curing)시키는 제1 경화 단계;
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    상기 제1 평탄화층 상에 중간층을 형성하는 단계;
    상기 중간층 상에 제2 평탄화층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 평탄화층 상에 나노선 전극을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 평탄화층은 2단계 경화 공정을 통해 경화되어, 상기 제1 지지 기판이 용이하게 제거되는 동시에 상기 직물 기판과 상기 제1 평탄화층 사이의 접합력이 증가되는 플렉서블 나노선 전극 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 나노선 전극은
    바코팅(bar coating), 스프레이 코팅(spray coating), 스핀 코팅(spin coating), 브러쉬 코팅(brush coating), 딥 코팅(dip coating) 및 그라비아 코팅(gravure coating) 중 적어도 어느 하나의 방법으로 형성되는 플렉서블 나노선 전극 제조 방법.
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