KR102027115B1 - 유기광전소자 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 등방성 주름이 형성된 것인 다축연신 유기광전소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 등방성이 주름이 형성되어 다축연신이 가능한 유기광전소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
스트레쳐블(stretchable) 디스플레이는 유리 또는 실리콘과 같은 단단한 특성에 의하여 잘 휘지 않는(rigid) 기판에 구현하는 종래의 디스플레이와는 달리, 휘는 성질을 갖는 플렉서블(flexible) 특성을 다양한 환경에서 구현할 수 있는 디스플레이 기술이다.
이러한 스트레쳐블 디스플레이는 제한된 범위로 굽히거나 접을 수 있는 벤더블(bendable) 또는 폴더블(foldable) 디스플레이보다 더 작은 곡률반경을 갖고, 자유로운 변형이 가능한 디포머블(deformable) 디스플레이 기술보다 발전한 형태의 디스플레이 기술이다.
상기 스트레쳐블 디스플레이에 포함되는 소자는, 유기물 반도체, 나노와이어, 카본나노튜브(CNT,carbon nano tube), 그래핀(graphene)과 같은 신축성 소재를 신축성 기판 위에 형성하는 재료적 접근의 제작방법과, wavy/buckle 또는 구불구불한 상호 접속 구조를 이용하는 구조적 접근의 제작방법을 통해 제작될 수 있다. 이때, 재료적 접근의 제작방법은 적용 가능한 소재의 제한이 있고, 유기발광다이오드(OLED, organic light emitting diode)의 경우, 투명전극으로 사용되는 ITO(Indium Tin Oxide)는 적은 변형률에서 저항이 급격하게 증가하므로 사용할 수 없다.
이를 극복하기 위해, ITO 대신 전도성 유기물 전극을 사용할 수 있으나, 이는 ITO에 비해 전도도 특성이 좋지 않아 전체적인 소자의 특성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 구조적 접근의 제작방법의 경우 제조 공정이 복잡하고, 유기 반도체 손상 및 낮은 면적밀도의 문제가 있었다.
구체적으로 구조적 접근의 제조방법은 기계적으로 소자들을 인장 및 압축을 시켜 주름을 형성하는 방법을 구현하였으나, 이와 같은 경우는 2차원적인 주름형성으로 x축 또는 y축 방향으로만 신축성을 가져 굴곡이 다양한 신체 등에 부착하는 웨어러블(wearable) 디스플레이로 제공하기에 어려움이 있었다. 이와 같이 자유로운 변형이 가능한 차세대 스트레쳐블 디스플레이를 제작하는 데 기술적, 형태적 제약이 있어 이를 해결하기 위한 방안이 필요한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 등방성 주름이 형성된 유기광전소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다축연신이 가능하여 웨어러블 또는 스트레쳐블 디스플레이에 적용 가능한 유기광전소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 다축연신 유기광전소자는 음극, 양극 및 유기박막층을 포함하는 유기광전소자로서, 상기 유기광전소자는 등방성 주름이 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 등방성 주름의 간격은 50 내지 1,000㎛일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 다축연신 유기광전소자의 연신율은 0.1 내지 10%일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 유기박막층은 발광층, 정공저지층, 전공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 전자주입층 및 전자수송층에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 유기광전소자는 유기발광다이오드, 유기태양전지, 유기트랜지스터, 유기감광체 드럼 및 유기메모리소자에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 유기광전소자의 제조방법은 a) 음극, 양극 및 유기박막층을 포함하는 유기광전소자가 형성된 기재에서 유기광전소자를 박리하는 단계;
b) 예열된 탄성 기판 상에 상기 유기광전소자를 전사하여 연신시키는 단계; 및
c) 연신 후, 탄성 기판을 냉각하여 유기광전소자에 등방성 주름을 형성하는 단계;
를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 탄성 기판은 엘라스토머를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 예열은 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
상기 식 1에 있어서,
상기 T는 탄성 기판의 예열 온도(℃)이며, Td는 탄성 기판의 열분해온도(℃)이다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 a)단계에서 기재와 유기광전소자 계면에 점착층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 유기박막층은 발광층, 정공저지층, 전공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 전자주입층 및 전자수송층에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유기광전소자는 다축방향으로 인장 및 압축변형이 가능하여 굴곡이 다양한 웨어러블 또는 스트레쳐블 디스플레이에 적용할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기광전소자의 제조방법은 기계적 변형을 위한 기계적 공정 없이 열처리를 통하여 등방성 주름을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기광전소자는 신축성이 우수하면서 주름이 형성되더라도 도전성을 유지하면서 우수한 전자밀도 등의 전기적 특성을 갖는다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기광전소자의 제조방법의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기광전소자의 온도에 따른 연신율을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기광전소자의 등방성 주름의 간격을 측정한 결과이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기광전소자를 연신 및 압축하였을 때의 변화를 관찰한 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기광전소자의 온도에 따른 연신율을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기광전소자의 등방성 주름의 간격을 측정한 결과이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기광전소자를 연신 및 압축하였을 때의 변화를 관찰한 사진이다.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 유기광전소자 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 참조일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현 될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
본 명세서에서, 등방성 주름은 음극, 양극 및 유기박막층을 포함하는 유기광전소자 각층에 전체적으로 동일하게 형성되는 것일 수 있다.
본 발명은 다축연신 유기광전소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
스트레쳐블 디스플레이는 굴곡이 다양한 곳에 적용되기 위하여 우수한 신축성을 가지고 있어야 한다. 특히, 굴곡의 방향이 다양한 경우 신축방향에 제약이 없이 다방향으로 신축성을 갖는 것이 필요하다. 그러나, 기존의 스트레쳐블 디스플레이는 x축 또는 y축방향으로만 신축성을 가져 기술적, 형태적으로 한계가 있었다.
이에 본 발명에서는 다방향으로 신축성을 가질 수 있는 등방성 주름이 형성된 유기광전소자를 제공함으로써 웨어러블 또는 스트레쳐블 디스플레이의 기술적, 형태적 제약을 벗어나 다양하게 적용될 수 있으며, 우수한 전자밀도를 제공하여 전력 소비를 최소화할 수 있다.
본 발명을 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 다축연신 유기광전소자는 음극, 양극 및 유기박막층을 포함하는 유기광전소자로서, 상기 유기광전소자는 등방성 주름이 형성된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 유기광전소자는 등방성 주름이 형성되어 방향에 제한없이 신축성을 구현할 수 있다. 이와 같이 다축방향으로 인장 및 압축변형이 가능하여 굴곡이 다양한 웨어러블 또는 스트레쳐블 디스플레이 적용할 수 있다.
상기 등방성 주름은 유기광전소자에 랜덤하게 형성되어 방향에 제한 없이 신축성을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 등방성 주름의 간격은 50 내지 1,000㎛일 수 있고, 바람직하게는 등방성 주름의 간격은 50 내지 500㎛일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 상기 범위의 등방성 주름의 간격을 가질 경우 광학특성을 향상시킬 수 있고, 다양한 색상의 발광을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 유기광전소자는 상기 양극과 음극사이에 유기박막층이 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 전극은 양전하 또는 음전하 캐리어를 제공하는 전극으로, 유기물층으로 정공 또는 전자 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 또는 작은 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 양태에 따른 상기 유기광전소자는 전극의 위치에 따라, 양극이 하부에 위치하고, 음극이 상부에 위치하는 정구조 또는 음극이 하부에 위치하고, 양극이 상부에 위치하는 역구조 (Inverted) 모두 가능하다. 본 발명의 일 양태에 따른 실시예는 상기 정구조의 전극 조합을 보여주고 있다. 상기 양극은 금속, 금속혼합물, 금속합금, 금속산화물 및 금속산화물의 혼합물 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합일수 있다. 또한, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린 등에서 선택되는 전도성 폴리머를 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 예를 들면, 주기율표의 Ib, Iva, Va 및 VIa 족의 금속, 및 VIIIa 족 등에서 선택되는 전이 금속; 또는 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO) 및 인듐아연 산화물(IZO) 등에서 선택되는 금속산화물;에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 양극의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 0.1 내지 300㎚일 수 있고, 바람직하게는 상기 양극은 6 내지 100㎚일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 음극은 음전하 캐리어를 제공하는 전극으로, 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질을 포함할 수 있다. 상기 양극은 Ia족의 알칼리 금속, IIa족의 알칼리토금속, 및 IIb족의 금속을 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 합금을 포함할 수 있다. 또한, LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등을 포함할 수 있다. 상기 상부 음극의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 0.1 내지 300㎚일 수 있고, 바람직하게는 6 내지 30㎚일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 유기박막층은 발광층, 정공저지층, 전공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 전자주입층 및 전자수송층에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 유기광전소자는 유기발광다이오드, 유기태양전지, 유기트랜지스터, 유기감광체 드럼 및 유기메모리소자에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 바람직하게는 유기발광소자인 유기발광다이오드 일 수 있다.
상기 유기광전소자가 유기발광다이오드일 경우 구체적으로, 상기 유기박막층에는 발광층을 필수적으로 포함할 수 있으며, 추가적으로 정공저지층, 전공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 전자주입층 및 전자수송층에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 포함하는 것일 수 있다. 상기 유기박막층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 이를 조절함으로써 유기광전소자의 발광효율 및 전기적 특성을 조절할 수 있다.
상기 발광층은 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질을 포함할 수 있다.
구체적인 예를 들어, 적색(R) 발광층인 경우, CBP(carbazole biphenyl) 또는 mCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium) 및 PtOEP(octaethylporphyrin platinum)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 도펀트를 포함하는 인광물질일 수 있고, 또는 PBD:Eu(DBM)3(Phen) 또는 Perylene을 포함하는 형광물질일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 녹색(G) 발광층인 경우, CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, Ir(ppy)3(fac tris(2-phenylpyridine)iridium)을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질일 수 있고, 또는 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광물질일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또힌, 청색(B) 발광층인 경우, CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, (4,6-F2ppy)2Irpic을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질일 수 있고, 또는 spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자 및 PPV계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광물질일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 유기광전소자는 상기와 같이 발광층을 포함하여 다양한 색상의 발광을 구현할 수 있으며, 유기광전소자에 등방성 주름이 형성됨으로써 빛의 파장이 조절되어 더욱 다양한 발광색상을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 유기광전소자는 발광층을 기준으로 양면의 두께를 조절함으로써 주름이 형성되었을 때, 발광층에 외력이 가해지지 않는 조건을 구현할 수 있다. 이로써, 유기광전소자의 손상이 발생되지 않아 광효율 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 유기광전소자는 양극이 형성된 일면에 유연 기판을 더 포함할 수 있다. 상기 유연 기판은 고분자 기판일 수 있고, 예를 들어, 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트 및 폴리이미드 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘이상의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는 예열된 기판 상에서 주름 형성이 용이한 폴리이미드 기판일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 유연 기판은 양극과의 결합을 위하여 점착층을 더 포함할 수 있으며, 상기 점착층은 특별히 제한되는 것은 아니지 금속입자를 포함할 수 있다. 상기 금속입자는 티타늄(Ti), 은(Ag), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
또한, 일 양태에 따른 상기 유기광전소자는 음극이 형성된 일면에 수분 또는 산소 등과의 접촉을 차단하여 유기광전소자를 보호하기 위하여 패시베이션층(Passivation Layer)을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 유기광전소자의 연신율은 x축 또는 y축 뿐만 아니라, 다방향으로의 연신율을 의미한다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 다축연신 유기광전소자의 연신율은 0.1 내지 10%일 수 있다. 바람직하게는 다축연신 유기광전소자의 연신율은 0.1 내지 5%일 수 있다. 상기와 같이 연신율을 가짐으로써 여러 방향으로 인장시켜도 광학특성이 유지되어 디스플레이에서 고화질을 제공할 수 있다. 또한, 연신율을 조절하여 다양한 형태로 구성하여 웨어러블 또는 스트레쳐블 디스플레이에 형태적 제약없이 제공될 수 있다.
본 발명은 또 다른 일 양태에 따른 다축연신 유기광전소자의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 유기광전소자의 제조방법은 a) 음극, 양극 및 유기박막층을 포함하는 유기광전소자가 형성된 기재에서 유기광전소자를 박리하는 단계;
b) 예열된 탄성 기판 상에 상기 유기광전소자를 전사하여 연신시키는 단계; 및
c) 연신 후, 탄성 기판을 냉각하여 유기광전소자에 등방성 주름을 형성하는 단계;
를 포함할 수 있다.
상기 유기광전소자의 제조방법을 통해, 등방성 주름이 형성된 유기광전소자를 제조할 수 있다. 상기와 같이 등방성 주름이 형성될 경우 다양한 방향으로 신축성을 가질 수 있어 웨어러블 또는 스트레쳐블 디스플레이의 기술적, 형태적 제약을 벗어나 다양하게 적용될 수 있으며, 우수한 전자밀도를 제공하여 전력 소비를 최소화할 수 있다.
상기 음극, 양극 및 유기박막층의 종류는 상술한 바와 같다.
본 발명을 더욱 구체적으로 설명하면,
먼저, 상기 음극, 양극 및 유기박막층을 포함하는 유기광전소자가 형성된 기재에서 유기광전소자를 박리할 수 있다. 상기 기재는 구체적인 예를 들어, 유리, 몰리브텐 기판, 실리콘 기판, 구리 기판 및 몰리브텐과 구리의 합금 기판 등에서 선택될 수 있으나, 상기 유기광전소자의 적층이 용이한 견고하고 단단한 기판이라면 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같이 기재에서 유기광전소자를 박리할 때, 신속하게 기재에서 제거함으로써 유기광전소자의 자연적인 굴곡에 의하여 층간의 분리 등의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 유기광전소자를 박리할 때, 탄성체 스탬프로 박리할 수 있으나, 유기광전소자를 기재 상에서 용이하게 박리할 수 있는 것이면 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 탄성체 스탬프는 바람직하게는 폴리디메틸실록산일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 a)단계에서 기재와 유기광전소자 계면에 점착층을 더 포함할 수 있다. 상기 점착층은 양극이 형성된 유기광전소자의 일면에 형성될 수 있고, 양극과의 결합을 위하여 점착층을 더 포함할 수 있다. 상기 점착층은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 금속입자를 포함할 수 있다. 상기 금속입자는 티타늄(Ti), 은(Ag), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 유기광전소자의 유기박막층은 발광층, 정공저지층, 전공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 전자주입층 및 전자수송층에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 포함하는 것일 수 있다. 상기 유기박막층을 통하여 유기광전소자의 발광효율 및 전기적 특성을 조절할 수 있다. 상기 유기박막층의 형성방법은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 양극을 형성한 후, 진공증착법(evaporation), 스퍼터링(sputtering), 플라즈마 도금, 이온도금, 스핀코팅(spin coating), 침지법(dipping) 및 유동코팅법(flow coating) 등에서 선택되는 방법으로 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 박리된 유기광전소자를 예열된 탄성 기판 상에 전사하여 연신시킬 수 있다. 상기와 같이 예열된 탄성 기판 상에 전사시킴으로써 균일하게 상기 유기광전소자에 열전달을 유도할 수 있다. 이로 인하여 유기광전소자 전체적으로 균일하게 연신되면서 추후 등방성 주름이 전체적으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 유기광전소자를 탄성 기판에 전사 시 균일하게 접착시키기 위하여 저속으로 전사시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 탄성 기판은 엘라스토머를 포함할 수 있다. 상기 탄성 기판의 예열 가능한 온도에 따라 연신율을 조절하여 다양한 신축성을 조절할 수 있다. 상기 엘라스토머는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어, 실리콘계 엘라스토머, 에스테르계 열가소성 엘라스토머, 올레핀계 열가소성 엘라스토머 및 열가소성 우레탄 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
더욱 구체적인 예를 들어, 상기 엘라스토머는 폴리디메틸실록산(PDMS, polydimethylsiloxane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF, polyvinylidene fluoride), 폴리에테르설폰(PES, polyethersulfone), 폴리스티렌(PS, polystyrene), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리이미드(PI, polyimide), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN, polyethylene naphthalate) 및 폴리아크릴레이트(PAR, polyarylate)등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 탄성 기판은 넓은 범위의 열온도를 버틸 수 있는 것이 바람직하며, 예열된 온도에 따라 유기광전소자의 연신율을 조절할 수 있고, 적용되는 제품에 따른 다양한 신축성을 제공할 수 있어 바람직하다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 예열 온도는 탄성 기판의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 바람직하게는 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
상기 식 1에 있어서,
상기 T는 탄성 기판의 예열 온도(℃)이며, Td는 탄성 기판의 열분해온도(℃)이다.
상기와 같은 예열 온도를 만족할 경우 유기광전소자의 광학효율이 향상되고, 다양한 방향으로 연신이 가능한 신축성을 제공할 수 있다.
다음으로, 상기 연신된 유기광전소자가 전사되어 있는 탄성 기판을 냉각하여 유기광전소자에 등방성 주름을 형성할 수 있다.
상기 냉각은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 등방성 주름 형성을 위하여 자연냉각일 수 있다. 급냉으로 주름을 형성할 경우 유기광전소자의 급격한 수축에 의하여 유기광전소자의 손상이 발생되어 바람직하지 않다.
이에 본 발명의 유연광전소자는 웨어러블 디바이스, 유연 디스플레이 등의 기술분야에 적용되어도 다양한 방향으로 신축성을 가짐에 따라 기술적, 형태적 제약없이 디스플레이를 제조할 수 있고, 우수한 광학효율 특성이 장기적으로 유지될 수 있어 바람직하다.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 유기광전소자 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[제조예 1]
실리콘 웨이퍼를 아세톤, 이소프로필알코올 및 증류수를 사용하여 세척하여 고순도 질소하에서 건조하였다. 상기 실리콘 웨이퍼 상에 금(Au)(태원과학)을 6.0×10-7 Torr 압력하에 100㎚두께로 전자빔진공증착 (DD-Ebeam604)하여 금증착층을 형성하였다. 상기 금증착층 상에 티타늄(태원과학)을 6.0×10-7 Torr 압력하에 5㎚두께로 전자빔진공증착하여 티타늄증착층을 형성하였다. 상기 티타늄증착층 상에 폴리이미드(sigma aldrich)를 4,000rpm으로 60초동안 스핀코팅한 후, 250℃에서 1시간동안 경화시켜 두께 1㎛인 폴리이미드 필름을 제조하였다. 상기 폴리이미드 필름 상에 티타늄을 6.0×10-7Torr 압력하에 5㎚두께로 전자빔진공증착하여 티타늄증착층을 형성하였다. 상기 티타늄증착층 상에 금(Au)을 6.0×10-7Torr 압력하에 100㎚두께로 전자빔진공증착하여 금증착층 양극을 형성하였다.
상기 양극 상에 PEDOT:PSS (Bytron)를 2,000rpm으로 40초동안 스핀코팅하여 100㎚두께로 형성한 후, 200℃에서 20분동안 열처리하였다. 상기 PEDOT:PSS층 상에 PFO(poly(9,9-dioctylfluorene-2-7-diyl) end capped with N,N-Bis(4-methylphenyl)-4-aniline) (sigma aldrich) 형광물질을 4,000rpm으로 40초동안 스핀코팅하여 60㎚두께로 형성한 후, 110℃에서 20분동안 열처리하였다. 상기 PFO상에 2.0×10-6torr 압력 하에 진공챔버에서 LiF을 0.2Å/s 속도로 0.6㎚로 증착하였고, Al을 2Å/s 속도로 20㎚로 증착하여 LiF/Al 음극을 형성하였다.
상기 음극 상에 LiF을 0.2Å/s 속도로 300㎚로 증착하였고, 폴리디메틸실록산(PDMS)(Sylgard)를 스핀코팅하여 6㎛두께로 LiF/PDMS 패시베이션층을 형성하여 유기발광다이오드를제조하였다.
[실시예 1]
도 1에 도시된 바와 같이 끈적임이 있는(sticky) 폴리디메틸실록산 스탬프로 상기 유기발광다이오드의 실리콘웨이퍼에서 유기발광다이오드 소자만을 박리하였다.
폴리디메틸실록산(Sylgard A and B)를 5.0×10-2 torr압력으로 진공감압하여 25℃에서 24시간동안 기포를 제거하여 제조된 폴리디메틸실록산 기판 핫플레이트에서 150℃로 미리 예열한 후, 상기 박리된 유기발광다이오드 소자를 폴리디메틸실록산 기판에 전사하였다. 이후, 상기 폴리디메틸실록산 기판을 25℃까지 자연 냉각하여 유기발광다이오드 소자에 등방성 주름을 형성하였다.
[실험예 1]
실시예 1로 제조된 유기발광다이오드 소자를 기판의 예열 온도를 달리하여 도 2에 도시하였다. 도 2에 도시된 바와 같이 예열된 폴리디메틸실록산 기판을 온도에 따라 연신율을 조절할 수 있음을 확인하였다.
상기 연신율은 150℃로 예열된 폴리디메틸실록산 기판을 사용하였을 때, 약2%이상의 연신율을 가지더라도 등방성 주름이 형성되어 x축 또는 y축 뿐만 아니라 다방향으로 신축성을 가질 수 있어 더욱 다양한 적용분야에 적용될 수 있다. 또한, 예열 온도를 더 높일 수 있거나 인장 또는 수축 변화율이 높은 탄성 기판을 사용하면, 더욱 연신율을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 실시예 1로 제조된 유기발광다이오드 소자는 전체 층에 모두 균일하게 주름이 형성되고, 주름 간격 또한 일정한 것을 통하여 층간의 박리 등이 발생하지 않고, 안정적으로 전기적, 광학 특성을 구현할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 실시예 1의 유기발광다이오드 소자를 1.5% 및 3%까지 인장시킨 후, 다시 압축시켰을 때, 인장 및 압축 변형이 일어나더라도 유기발광다이오드 소자 간의 박리가 발생되지 않는 것을 확인하였다.
또한, 상기 실시예 1의 유기발광다이오드 소자와 주름을 형성하지 않은 유기발광다이오드 소자의 전류밀도를 비교하였을 때, 주름이 형성되더라도 전류밀도의 큰 손실없이 전기적 특성이 유지되는 것을 확인하였다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 유기광전소자 및 이의 제조방법이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (10)
- 삭제
- 삭제
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- 삭제
- 삭제
- a) 음극, 양극 및 유기박막층을 포함하는 유기광전소자가 형성된 기재에서 유기광전소자를 박리하는 단계;
b) 하기 식 1을 만족하도록 예열시켜 연신된 탄성 기판 상에 상기 유기광전소자를 전사하는 단계; 및
c) 상기 탄성 기판을 냉각하여 유기광전소자에 랜덤하게 형성되어 연신방향에 제한 없이 다축연신 가능한 등방성 주름을 형성하는 단계;
를 포함하는 다축연신 유기광전소자의 제조방법.
[식 1]
상기 식 1에 있어서,
상기 T는 탄성 기판의 예열 온도(℃)이며, Td는 탄성 기판의 열분해온도(℃)이다. - 제 6항에 있어서,
상기 탄성 기판은 엘라스토머를 포함하는 다축연신 유기광전소자의 제조방법. - 삭제
- 제 6항에 있어서,
상기 a)단계에서 기재와 유기광전소자 계면에 점착층을 더 포함하는 다축연신 유기광전소자의 제조방법. - 제 6항에 있어서,
상기 유기박막층은 발광층, 정공저지층, 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 전자주입층 및 전자수송층에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 포함하는 것인 다축연신 유기광전소자의 제조방법.
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