KR102582188B1 - Stretchable oleds using laser patterned plastic substrate and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드 및 그 제작 방법이 제시된다. 일 실시예에 따른 레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법은, 플라스틱 기판을 준비하는 단계; 표면 평탄화 작업을 위해 상기 플라스틱 기판 상에 희생층을 형성하는 단계; 레이저 커팅을 이용하여 상기 플라스틱 기판을 패터닝하는 단계; 및 상기 희생층을 제거하여 스트레처블 기판을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 스트레처블 기판 상에 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 증착할 수 있다. A stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic substrate and its manufacturing method are presented. A method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic substrate according to one embodiment includes preparing a plastic substrate; forming a sacrificial layer on the plastic substrate for surface planarization; patterning the plastic substrate using laser cutting; and removing the sacrificial layer to form a stretchable substrate, and an organic light emitting diode (OLED) may be deposited on the stretchable substrate.

Description

레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드 및 그 제작 방법{STRETCHABLE OLEDS USING LASER PATTERNED PLASTIC SUBSTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Stretchable organic light emitting diode using laser cut plastic substrate and method of manufacturing the same {STRETCHABLE OLEDS USING LASER PATTERNED PLASTIC SUBSTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

아래의 실시예들은 신축 유기 발광 다이오드 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드 및 그 제작 방법에 관한 것이다. The following examples relate to a stretchable organic light-emitting diode and a method of manufacturing the same, and more specifically, to a stretchable organic light-emitting diode using a laser cut plastic substrate and a method of manufacturing the same.

최근에는 디스플레이 관련 기술의 발달과 함께, 접거나 롤(Roll) 형상으로 말 수 있는 플렉서블한 표시 장치들이 연구 및 개발되고 있으며, 한발 더 나아가 다양한 형태로의 변화가 가능한 스트레처블 디스플레이(stretchable display)에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 스트레처블 디스플레이는 연신 가능한 기판 상에 표시 소자를 형성한 구성을 가질 수 있다. Recently, with the development of display-related technology, flexible display devices that can be folded or rolled into a roll are being researched and developed. Going one step further, stretchable displays that can change into various shapes are being developed. Research and development is actively underway. A stretchable display may have a configuration in which display elements are formed on a stretchable substrate.

특히, 최근 바이오 및 헬스 케어를 위한 인체 부착형 디바이스, 웨어러블 장치 또는 스트레처블 디스플레이 등의 연구의 활성화에 따라 굽힘 및 신축에도 내부의 전자 부품들 또는 배선의 파손, 단선 또는 변형이 발생하지 않는 유연하고 내구성을 가지는 스트레처블 배선 기판이 요구되었다.In particular, with the recent revitalization of research on body-attachable devices, wearable devices, or stretchable displays for bio and health care, flexible devices that do not cause damage, disconnection, or deformation of internal electronic components or wiring even when bending or stretching are developed. and a durable stretchable wiring board was required.

한국등록특허 10-2103067호는 이러한 낮은 영률을 가지는 신축성층 위 단단한 아일랜드 패턴의 제작 방법 및 이를 이용한 신축성 전자소자 플랫폼에 관한 기술을 기재하고 있다.Korean Patent No. 10-2103067 describes a method for manufacturing a solid island pattern on a stretchable layer with such a low Young's modulus and a technology for a stretchable electronic device platform using the same.

한국등록특허 10-2103067호Korean Patent No. 10-2103067

실시예들은 레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드 및 그 제작 방법에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 레이저(Laser)를 활용한 플라스틱 기판의 패터닝을 통해 스트레처블 플랫폼을 제작하고, 이를 활용하여 스트레처블 OLED를 제작하는 기술을 제공한다. The embodiments describe a stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic substrate and a method of manufacturing the same, and more specifically, manufacturing a stretchable platform through patterning of a plastic substrate using a laser and utilizing it. This provides technology to produce stretchable OLED.

또한, 실시예들은 레이저 커팅을 이용하여 스트레처블 기판 및 신축 유기 발광 다이오드를 쉽고 단순하게 제작 가능한 레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드 및 그 제작 방법을 제공하는데 있다. In addition, the embodiments provide a stretchable organic light-emitting diode using a laser-cut plastic substrate and a method of manufacturing the same, which can easily and simply produce a stretchable substrate and a stretchable organic light-emitting diode using laser cutting.

일 실시예에 따른 레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법은, 플라스틱 기판을 준비하는 단계; 표면 평탄화 작업을 위해 상기 플라스틱 기판 상에 희생층을 형성하는 단계; 레이저 커팅을 이용하여 상기 플라스틱 기판을 패터닝하는 단계; 및 상기 희생층을 제거하여 스트레처블 기판을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 스트레처블 기판 상에 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 증착할 수 있다. A method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic substrate according to one embodiment includes preparing a plastic substrate; forming a sacrificial layer on the plastic substrate for surface planarization; patterning the plastic substrate using laser cutting; and removing the sacrificial layer to form a stretchable substrate, and an organic light emitting diode (OLED) may be deposited on the stretchable substrate.

상기 플라스틱 기판을 준비하는 단계는, 유리 기판 상에 상기 플라스틱 기판을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Preparing the plastic substrate may include forming the plastic substrate on a glass substrate.

상기 스트레처블 기판 상에 안정화층(Passivation layer)을 형성하는 단계; 및 상기 안정화층 상에 유기 발광 다이오드(OLED)를 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다. forming a stabilization layer (passivation layer) on the stretchable substrate; And it may further include depositing an organic light emitting diode (OLED) on the stabilization layer.

상기 유기 발광 다이오드 상에 상기 캡슐화층(Encapsulation layer)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include forming the encapsulation layer on the organic light emitting diode.

상기 스트레처블 기판에서 상기 유리 기판을 제거하고, 상기 스트레처블 기판을 탄성 중합체(elastomer)층으로 전사하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include removing the glass substrate from the stretchable substrate and transferring the stretchable substrate to an elastomer layer.

상기 탄성 중합체층을 구비하기 위해, 탄성 중합체층을 준비하는 단계; 및 상기 탄성 중합체층 상에 상기 플라스틱 기판이 배치되도록 상기 스트레처블 기판을 전사하는 단계를 포함할 수 있다. In order to provide the elastic polymer layer, preparing an elastic polymer layer; and transferring the stretchable substrate so that the plastic substrate is placed on the elastic polymer layer.

상기 탄성 중합체층을 구비하기 위해, 탄성 중합체층을 준비하는 단계; 상기 탄성 중합체층 상에 실리콘층을 형성하는 단계; 및 상기 실리콘층 상에 상기 플라스틱 기판이 배치되도록 상기 스트레처블 기판을 전사하는 단계를 포함할 수 있다. In order to provide the elastic polymer layer, preparing an elastic polymer layer; forming a silicone layer on the elastic polymer layer; and transferring the stretchable substrate so that the plastic substrate is placed on the silicon layer.

상기 플라스틱 기판을 준비하는 단계는, PI(Polyimide)를 도포 및 경화하여 상기 플라스틱 기판을 준비하는 단계를 포함할 수 있다. The step of preparing the plastic substrate may include preparing the plastic substrate by applying and curing PI (polyimide).

상기 플라스틱 기판 상에 희생층을 형성하는 단계는, 상기 플라스틱 기판 상에 포토레지스트(photoresist)를 코팅하여 상기 희생층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. Forming a sacrificial layer on the plastic substrate may include forming the sacrificial layer by coating a photoresist on the plastic substrate.

제작된 상기 유기 발광 다이오드를 패시브 매트릭스(passive matrix) 구동이 가능하도록 제작하여 정보 표시부로 사용할 수 있다. The manufactured organic light emitting diode can be manufactured to enable passive matrix driving and used as an information display unit.

다른 실시예에 따른 레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드는, 레이저 커팅을 이용하여 패터닝되는 플라스틱 기판; 및 상기 플라스틱 기판 상에 증착되는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함하고, 상기 플라스틱 기판은, 표면 평탄화 작업을 위해 상기 플라스틱 기판 상에 희생층을 형성하고 레이저 커팅 후, 상기 희생층을 제거하여 스트레처블 기판을 형성할 수 있다. A stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic substrate according to another embodiment includes: a plastic substrate patterned using laser cutting; and an organic light emitting diode (OLED) deposited on the plastic substrate, wherein a sacrificial layer is formed on the plastic substrate for surface planarization, and after laser cutting, the sacrificial layer is formed. By removing, a stretchable substrate can be formed.

상기 플라스틱 기판 상에 형성되는 안정화층(Passivation layer)을 더 포함하고, 상기 안정화층 상에 상기 유기 발광 다이오드(OLED)를 증착할 수 있다. It may further include a stabilization layer (Passivation layer) formed on the plastic substrate, and the organic light emitting diode (OLED) may be deposited on the stabilization layer.

상기 유기 발광 다이오드 상에 형성되는 상기 캡슐화층(Encapsulation layer)을 더 포함할 수 있다. It may further include the encapsulation layer formed on the organic light emitting diode.

상기 플라스틱 기판의 하측에 구성되는 탄성 중합체(elastomer)층을 더 포함하고, 상기 스트레처블 기판에서 유리 기판을 제거하고, 상기 탄성 중합체층으로 전사하여 생성될 수 있다. It further includes an elastomer layer formed on the lower side of the plastic substrate, and can be produced by removing the glass substrate from the stretchable substrate and transferring it to the elastomer layer.

상기 탄성 중합체층 상에 형성되는 실리콘층을 더 포함하고, 상기 실리콘층 상에 상기 플라스틱 기판이 배치되도록 상기 스트레처블 기판을 전사하여 생성될 수 있다. It may further include a silicon layer formed on the elastic polymer layer, and may be produced by transferring the stretchable substrate so that the plastic substrate is placed on the silicon layer.

실시예들에 따르면 레이저 커팅을 이용하여 스트레처블 기판 및 신축 유기 발광 다이오드를 쉽고 단순하게 제작 가능하다. According to embodiments, a stretchable substrate and a stretchable organic light emitting diode can be easily and simply manufactured using laser cutting.

또한, 실시예들에 따르면 패터닝된 플라스틱 기판을 활용하여 안정적 구동이 가능한 스트레처블 OLED 제작이 가능하며, 스트레처블 OLED 위에 TFE(Thin Film Encapsulation)를 활용하여 외부환경에서도 활용이 가능한 OLED를 구현할 수 있다. In addition, according to embodiments, it is possible to produce a stretchable OLED that can be driven stably by using a patterned plastic substrate, and by using TFE (Thin Film Encapsulation) on the stretchable OLED, it is possible to implement an OLED that can be used in an external environment. You can.

도 1은 일 실시예에 따른 레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 7은 일 실시예에 따른 레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 레이저 커팅에 따른 플라스틱 기판의 표면 거칠기를 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 희생층 제거 과정을 거친 후 레이저 커팅에 따른 플라스틱 기판의 표면 거칠기를 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 레이저 커팅에 따른 플라스틱 기판의 표면의 SEM 이미지를 나타내는 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 희생층 제거 과정을 거친 후 레이저 커팅에 따른 플라스틱 기판의 표면의 SEM 이미지를 나타내는 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 기판 모듈러스에 따라 플라스틱 기판에 인가되는 스트레인 시뮬레이션을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 기판 모듈러스를 나타내는 스트레스-스트레인 곡선을 나타내는 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 시뮬레이션으로 도출한 플라스틱 기판의 스트레스-스트레인 곡선을 나타내는 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 시뮬레이션으로 도출한 플라스틱 기판의 거동 변화를 나타내는 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 신축 유기 발광 다이오드의 구조를 나타내는 도면이다.
도 18은 일 실시예에 따른 가공된 신축 유기 발광 다이오드를 나타내는 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 J-V-L 특성 그래프를 나타내는 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른 EQE 특성을 나타내는 도면이다.
도 21은 일 실시예에 따른 신축 테스트를 통한 안정성 확인 결과를 나타내는 도면이다.
도 22는 일 실시예에 따른 캡슐화를 통해 확인한 신축 유기 발광 다이오드의 수명을 나타내는 도면이다.
도 23은 일 실시예에 따른 신축 유기 발광 다이오드를 활용한 PM OLED의 제작을 나타내는 도면이다.
도 24는 일 실시예에 따른 PM OLED를 활용한 숫자 표현을 나타내는 도면이다.
도 25는 일 실시예에 따른 신축 유기 발광 다이오드의 인장 테스트 및 적용 예시를 나타내는 도면이다. Figure 1 is a diagram schematically showing a stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic substrate according to an embodiment.
2 to 7 are diagrams schematically showing a method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic substrate according to an embodiment.
Figure 8 is a flowchart showing a method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic substrate according to an embodiment.
Figure 9 is a diagram showing the surface roughness of a plastic substrate according to laser cutting according to an embodiment.
Figure 10 is a diagram showing the surface roughness of a plastic substrate resulting from laser cutting after a sacrificial layer removal process according to an embodiment.
Figure 11 is a diagram showing an SEM image of the surface of a plastic substrate after laser cutting according to one embodiment.
Figure 12 is a diagram showing an SEM image of the surface of a plastic substrate resulting from laser cutting after a sacrificial layer removal process according to an embodiment.
FIG. 13 is a diagram illustrating a simulation of a strain applied to a plastic substrate depending on the substrate modulus according to an embodiment.
Figure 14 is a diagram showing a stress-strain curve indicating substrate modulus according to one embodiment.
Figure 15 is a diagram showing a stress-strain curve of a plastic substrate derived from simulation according to an embodiment.
Figure 16 is a diagram showing changes in the behavior of a plastic substrate derived from simulation according to an embodiment.
Figure 17 is a diagram showing the structure of a stretchable organic light emitting diode according to an embodiment.
Figure 18 is a diagram showing a processed stretchable organic light emitting diode according to an embodiment.
Figure 19 is a diagram showing a JVL characteristic graph according to an embodiment.
Figure 20 is a diagram showing EQE characteristics according to one embodiment.
Figure 21 is a diagram showing the results of stability confirmation through a stretching test according to one embodiment.
Figure 22 is a diagram showing the lifespan of a stretchable organic light emitting diode confirmed through encapsulation according to an embodiment.
Figure 23 is a diagram showing the production of PM OLED using a stretchable organic light-emitting diode according to an embodiment.
Figure 24 is a diagram showing numeric expression using PM OLED according to an embodiment.
Figure 25 is a diagram showing an example of tensile testing and application of a stretchable organic light emitting diode according to an embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, embodiments will be described with reference to the attached drawings. However, the described embodiments may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, various embodiments are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.

아래의 실시예들은 레이저를 활용한 플라스틱 기판의 패터닝을 통해 스트레처블(stretchable) 플랫폼을 제작하고, 이를 활용하여 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 제작할 수 있다. The examples below produce a stretchable platform through patterning of a plastic substrate using a laser, and can be used to produce an Organic Light Emitting Diode (OLED).

도 1은 일 실시예에 따른 레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드를 개략적으로 나타내는 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically showing a stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic substrate according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 레이저 패터닝을 통해 스트레처블 플랫폼을 형성하고, 스트레처블 플랫폼을 활용하여 신축 유기 발광 다이오드, 즉 스트레처블 OLED를 제작할 수 있다. Referring to Figure 1, a stretchable platform can be formed through laser patterning, and a stretchable organic light emitting diode, or stretchable OLED, can be manufactured using the stretchable platform.

레이저를 활용할 경우 PI를 포함한 다양한 조건의 플라스틱 기판을 활용할 수 있으며, 다양한 모양의 스트레처블 패턴을 제작할 수 있다. 또한 레이저 장비의 경우 다양한 산업체에서 활용하는 만큼 접근성이 매우 용이한 이점을 가지고 있다. 하지만 레이저 패터닝을 진행하였을 때 패터닝 시 발생하는 잔여물로 인하여 플라스틱 기판의 표면 거칠기가 증가하게 된다. When using a laser, plastic substrates of various conditions, including PI, can be used, and stretchable patterns of various shapes can be produced. In addition, laser equipment has the advantage of being very accessible as it is used in a variety of industries. However, when laser patterning is performed, the surface roughness of the plastic substrate increases due to residues generated during patterning.

이를 해결하기 위해서 본 실시예에서는 새로운 공정 방법으로 포토레지스트(Photoresist)를 활용한다. 패터닝 이전에 포토레지스트(PR)을 코팅하고 이후에 다시 이를 제거하여 플라스틱 기판의 표면을 깔끔하게 유지할 수 있다. 이러한 패터닝된 플라스틱 기판을 활용하여 안정적 구동이 가능한 스트레처블 OLED 제작이 가능하며, 스트레처블 OLED 위에 TFE(Thin Film Encapsulation)를 활용하여 외부환경에서도 활용이 가능한 OLED를 구현할 수 있다. To solve this problem, photoresist is used as a new processing method in this embodiment. The surface of the plastic substrate can be kept clean by coating photoresist (PR) before patterning and removing it again afterwards. Using this patterned plastic substrate, it is possible to produce a stretchable OLED that can be driven stably, and by using TFE (Thin Film Encapsulation) on the stretchable OLED, an OLED that can be used in external environments can be created.

추가적으로, 안정적인 구동을 위하여 실리콘 기반의 신축 기판에 스트레처블 플랫폼을 부착하여 보다 외부 충격으로부터 기계적으로 안정적인 소자의 제작이 가능하다. 또한 신축 시 인가되는 스트레스(stress)를 낮추어 주기 위하여 신축 기판과 스트레처블 플랫폼 사이에 모듈러스(modulus) 값이 매우 낮은 층을 삽입할 수 있다. 이를 통해 30%로 1000회 반복 인장하여도 전기적 기계적 특성이 거의 변화 없이 유지됨을 확인하였다. 마지막으로, 이러한 스트레처블 OLED를 패시브 매트릭스(passive matrix) 구동이 가능하도록 제작하여, 정보 표시부로써의 활용 가능성을 확인하였다.Additionally, by attaching a stretchable platform to a silicon-based stretchable substrate for stable operation, it is possible to manufacture a device that is more mechanically stable against external shocks. Additionally, in order to lower the stress applied during stretching, a layer with a very low modulus value can be inserted between the stretchable substrate and the stretchable platform. Through this, it was confirmed that the electrical and mechanical properties were maintained with almost no change even after repeated stretching of 30% 1000 times. Lastly, this stretchable OLED was manufactured to enable passive matrix operation, and its feasibility as an information display unit was confirmed.

실시예들은 스트레처블 OLED로 국한되지 않으며, 신축성 배터리, 태양전지, LED 또는 전자회로 제작 등에 활용될 수 있고, 간단한 공정으로 높은 수율과 신축성을 확보할 수 있다.Embodiments are not limited to stretchable OLED, and can be used to manufacture stretchable batteries, solar cells, LEDs, or electronic circuits, and can secure high yield and stretchability through a simple process.

따라서 신축성 또는 곡면 부착형 조명, 디스플레이의 제작이 가능하고, 웨어러블 또는 인체 부착형 제품 제작에 적용할 수 있으므로, 스마트 헬스케어용 전자패치에도 응용할 수 있다.Therefore, it is possible to produce flexible or curved attached lighting and displays, and it can be applied to the production of wearable or body-attached products, so it can also be applied to electronic patches for smart healthcare.

도 2 내지 도 7은 일 실시예에 따른 레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 8은 일 실시예에 따른 레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법을 나타내는 흐름도이다.2 to 7 are diagrams schematically showing a method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic substrate according to an embodiment. Additionally, Figure 8 is a flowchart showing a method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic substrate according to an embodiment.

먼저, 도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법은, 플라스틱 기판을 준비하는 단계(S110), 표면 평탄화 작업을 위해 플라스틱 기판 상에 희생층을 형성하는 단계(S120), 레이저 커팅을 이용하여 플라스틱 기판을 패터닝하는 단계(S130), 및 희생층을 제거하여 스트레처블 기판을 형성하는 단계(S140)를 포함하고, 스트레처블 기판 상에 유기 발광 다이오드(OLED)를 증착할 수 있다. First, referring to FIG. 8, the method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic substrate according to an embodiment includes preparing a plastic substrate (S110), forming a sacrificial layer on the plastic substrate for surface planarization. A step of forming (S120), a step of patterning a plastic substrate using laser cutting (S130), and a step of forming a stretchable substrate by removing the sacrificial layer (S140), on the stretchable substrate. Organic light emitting diodes (OLEDs) can be deposited.

또한, 스트레처블 기판 상에 안정화층(Passivation layer)을 형성하는 단계(S150), 및 안정화층 상에 유기 발광 다이오드(OLED)를 증착하는 단계(S160)를 더 포함할 수 있다. In addition, it may further include forming a stabilization layer (Passivation layer) on the stretchable substrate (S150) and depositing an organic light emitting diode (OLED) on the stabilization layer (S160).

또한, 유기 발광 다이오드 상에 캡슐화층(Encapsulation layer)을 형성하는 단계(S170)를 더 포함할 수 있다. Additionally, a step of forming an encapsulation layer on the organic light emitting diode (S170) may be further included.

또한, 스트레처블 기판에서 유리 기판을 제거하고, 스트레처블 기판을 탄성 중합체(elastomer)층으로 전사하는 단계(S180)를 더 포함할 수 있다. In addition, the step of removing the glass substrate from the stretchable substrate and transferring the stretchable substrate to an elastomer layer (S180) may be further included.

아래에서 일 실시예에 따른 레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드의 제작 방법을 도 2 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 한편, 일 실시예에 따른 레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드의 제작 방법은 컴퓨터 장치 또는 기술자에 의해 수행될 수 있다.Below, a method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic substrate according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 8. Meanwhile, the method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic substrate according to one embodiment may be performed by a computer device or a technician.

단계(S110)에서, 플라스틱 기판(120)을 준비할 수 있다. 여기서 플라스틱 기판(120)은 PI(Polyimide)를 포함하는 다양한 플라스틱 기판(120)을 사용할 수 있다. 유리 기판(110) 상에 플라스틱 기판(120)을 형성할 수 있으며, 예를 들어 유리 기판(110) 상에 PI를 도포 및 경화하여 플라스틱 기판(120)을 준비할 수 있다. In step S110, the plastic substrate 120 can be prepared. Here, the plastic substrate 120 may be a variety of plastic substrates 120 including polyimide (PI). The plastic substrate 120 can be formed on the glass substrate 110. For example, the plastic substrate 120 can be prepared by applying and curing PI on the glass substrate 110.

단계(S120)에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 표면 평탄화 작업을 위해 플라스틱 기판(120) 상에 희생층(sacrificial layer, 130)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 기판(120) 상에 포토레지스트(photoresist)를 코팅하여 희생층(예컨대, PR 희생층)(130)을 형성할 수 있다. In step S120, as shown in FIG. 2, a sacrificial layer 130 may be formed on the plastic substrate 120 for surface planarization. For example, a sacrificial layer (eg, PR sacrificial layer) 130 may be formed by coating photoresist on the plastic substrate 120.

단계(S130)에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 커팅을 이용하여 플라스틱 기판(120)을 패터닝(121)할 수 있다. 이 때, 플라스틱 기판(120) 상의 희생층(130)과 함께 레이저 커팅(121, 131)될 수 있다. In step S130, as shown in FIG. 3, the plastic substrate 120 may be patterned 121 using laser cutting. At this time, laser cutting (121, 131) may be performed along with the sacrificial layer (130) on the plastic substrate (120).

레이저 커팅을 이용함에 따라 스트레처블 기판 및 신축 유기 발광 다이오드의 제작이 단순화되고 쉬워졌다. 그러나 레이저 패터닝을 진행하였을 때 패터닝 시 발생하는 잔여물로 인하여 플라스틱 기판(120)의 표면 거칠기가 증가하게 된다. 이를 방지하기 위해 포토레지스트(PR) 코팅을 수행하고 패터닝을 수행한 후 이를 제거함으로써 플라스틱 기판(120)의 표면을 깔끔하게 유지할 수 있다. 이를 통해 패터닝된 플라스틱 기판(120)을 활용하여 안정적 구동이 가능한 스트레처블 OLED 제작이 가능하다. With the use of laser cutting, the production of stretchable substrates and stretchable organic light-emitting diodes has become simpler and easier. However, when laser patterning is performed, the surface roughness of the plastic substrate 120 increases due to residues generated during patterning. To prevent this, the surface of the plastic substrate 120 can be kept clean by performing photoresist (PR) coating, patterning, and then removing it. Through this, it is possible to produce a stretchable OLED that can be driven stably using the patterned plastic substrate 120.

단계(S140)에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 희생층(130)을 제거하여 스트레처블 기판을 형성할 수 있다. 여기서 스트레처블 기판은 패터닝된 플라스틱 기판을 포함하여 제작된 기판을 의미할 수 있다. In step S140, as shown in FIG. 4, the sacrificial layer 130 may be removed to form a stretchable substrate. Here, the stretchable substrate may refer to a substrate manufactured including a patterned plastic substrate.

이에 따라 스트레처블 기판은 소정 간격 서로 이격되어 배치되는 다수개의 단단한 아일랜드(rigid island) 패턴들 및 인접한 단단한 아일랜드 패턴들을 연결하는 다수개의 인터커넥터(interconnector, 121)를 구성할 수 있다. Accordingly, the stretchable substrate can be configured with a plurality of rigid island patterns spaced apart from each other at predetermined intervals and a plurality of interconnectors 121 connecting adjacent rigid island patterns.

단단한 아일랜드 패턴은 소정의 형상으로 이루어진 평판형 패턴일 수 있다. 예를 들어 단단한 아일랜드 패턴은 삼각형이나 사각형, 육각형과 같은 다각형의 형상을 가지거나 원형으로 이루어질 수 있다. 여기에서는 단단한 아일랜드 패턴이 사각형의 형상을 가진 것을 예를 들어 설명하기로 한다. 다수개의 단단한 아일랜드 패턴들은 소정 간격을 두고 이격되도록 배열될 수 있으며 상측에 전자소자가 배치될 수 있다.The solid island pattern may be a flat pattern with a predetermined shape. For example, a solid island pattern may have a polygonal shape such as a triangle, square, or hexagon, or may be circular. Here, we will explain as an example that a solid island pattern has a square shape. A plurality of solid island patterns may be arranged to be spaced apart at predetermined intervals, and electronic devices may be placed on the upper side.

인터커넥터(121)는 2개의 단단한 아일랜드 패턴을 전기적으로 연결할 수 있으며, 레이저 커팅된 플라스틱 기반을 활용한 신축 유기 발광다이오드의 신축에 대응하여 인가되는 압력에 따른 스트레스를 줄이기 위한 형상 또는 배치로 구성될 수 있다. 인터커넥터(121)는 그 형상에 제한은 없으나, 직선, 곡선 또는 구불구불한 형상 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 특히, 인터커넥터(121)는 레이저 커팅된 플라스틱 기반을 활용한 신축 유기 발광다이오드의 신축에 대응하여 인가되는 압력에 따른 스트레스를 줄이기 위해서 소정의 패턴이 반복 형성되는 형상을 가질 수 있다.The interconnector 121 can electrically connect two solid island patterns, and may be configured in a shape or arrangement to reduce stress due to pressure applied in response to the stretching of a stretchable organic light-emitting diode using a laser-cut plastic base. You can. The shape of the interconnector 121 is not limited, but may be formed in various shapes such as straight lines, curves, or serpentine shapes. In particular, the interconnector 121 may have a shape in which a predetermined pattern is repeatedly formed to reduce stress due to pressure applied in response to the stretching of a stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic base.

단계(S150)에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 스트레처블 기판 상에 안정화층(Passivation layer, 140)을 증착할 수 있다. In step S150, as shown in FIG. 5, a stabilization layer (Passivation layer, 140) may be deposited on the stretchable substrate.

그리고, 단계(S160)에서, 안정화층(140) 상에 유기 발광 다이오드(OLED, 150)를 증착할 수 있다. Then, in step S160, an organic light emitting diode (OLED) 150 may be deposited on the stabilization layer 140.

단계(S170)에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 유기 발광 다이오드(OLED, 150) 상에 캡슐화층(Encapsulation layer, 160)(봉지막)을 형성할 수 있다. 여기서 캡슐화층(160)은 pV3D3/Al2O3/pV3D3/Al2O3 등이 사용될 수 있다.In step S170, as shown in FIG. 6, an encapsulation layer 160 (encapsulation film) may be formed on the organic light emitting diode (OLED) 150. Here, the encapsulation layer 160 may be formed of pV3D3/Al 2 O 3 /pV3D3/Al 2 O 3 .

한편, 스트레처블 기판 및 유기 발광 다이오드(OLED, 150)가 안정적으로 제작이 되어야 캡슐화층(160)을 형성할 수 있으므로, 이전 단계에서, 특히 스트레처블 기판의 표면 평탄화 작업이 필수적이다. 이와 같이 실시예들은 TFE(Thin Film Encapsulation)를 활용하여 외부환경에서도 활용이 가능한 OLED를 구현할 수 있다.Meanwhile, since the encapsulation layer 160 can be formed only when the stretchable substrate and the organic light emitting diode (OLED) 150 are stably manufactured, it is essential to planarize the surface of the stretchable substrate in the previous step, especially. In this way, embodiments can implement OLED that can be used in external environments by utilizing TFE (Thin Film Encapsulation).

단계(S180)에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 스트레처블 기판에서 유리 기판(110)을 제거하고, 스트레처블 기판을 탄성 중합체(elastomer)층(170)으로 전사할 수 있다. 이러한 스트레처블 기판은 x축 및 y축으로 신장 가능하다. In step S180, as shown in FIG. 7, the glass substrate 110 may be removed from the stretchable substrate, and the stretchable substrate may be transferred to the elastomer layer 170. This stretchable substrate can be stretched in the x-axis and y-axis.

예를 들어 스트레처블 기판 상에 열 테이프(Thermal tape) 등을 부착하고 유리 기판(110)을 분리시킬 수 있다. 그리고 탄성 중합체층(170) 상에 스트레처블 기판을 전사할 수 있다. 이와 같이 탄성 중합체층(170) 상에 스트레처블 기판을 전사하는 경우 외부 충격으로부터 기계적으로 안정적인 소자의 제작이 가능하다. For example, a thermal tape or the like may be attached to the stretchable substrate and the glass substrate 110 may be separated. Then, the stretchable substrate can be transferred onto the elastic polymer layer 170. In this way, when the stretchable substrate is transferred onto the elastic polymer layer 170, it is possible to manufacture a device that is mechanically stable from external shock.

이 때 탄성 중합체층(170)은 단독으로 이루어지거나 복수개의 층으로 이루어질 수 있다. At this time, the elastic polymer layer 170 may be composed of a single layer or a plurality of layers.

일례로, 탄성 중합체층(170)을 구비하기 위해, 탄성 중합체층(170)을 준비하고, 탄성 중합체층(170) 상에 플라스틱 기판(120)이 배치되도록 스트레처블 기판을 전사할 수 있다. 예컨대 제1 영률을 갖는 탄성 중합체층(170)을 형성할 수 있다. 신축성 베이스 기판으로 사용될 비교적 영률이 높은 탄성 중합체층(170)(예를 들어, PDMS(Polydimethylsiloxane))을 형성할 수 있다.For example, in order to provide the elastic polymer layer 170, the elastic polymer layer 170 may be prepared, and the stretchable substrate may be transferred so that the plastic substrate 120 is placed on the elastic polymer layer 170. For example, the elastic polymer layer 170 having a first Young's modulus can be formed. An elastomer layer 170 (eg, polydimethylsiloxane (PDMS)) having a relatively high Young's modulus to be used as a stretchable base substrate may be formed.

다른 예로, 탄성 중합체층(170)을 구비하기 위해, 탄성 중합체층(170)을 준비하고, 탄성 중합체층(170) 상에 실리콘층(180)을 형성하며, 실리콘층(180) 상에 플라스틱 기판(120)이 배치되도록 스트레처블 기판을 전사할 수 있다. 예컨대, 제1 영률을 갖는 탄성 중합체층(170)(예를 들어, PDMS)을 형성하고, 탄성 중합체층(170) 상에 제1 영률보다 낮은 제2 영률을 갖는 신축성 물질을 코팅하여 실리콘층(180)을 형성할 수 있다. 실리콘층(180)에 쓰이는 낮은 영률을 갖는 재료로 실비온(silbione®)을 사용할 수 있다. As another example, in order to provide the elastomeric layer 170, the elastomeric layer 170 is prepared, a silicon layer 180 is formed on the elastomeric layer 170, and a plastic substrate is formed on the silicon layer 180. The stretchable substrate may be transferred so that (120) is disposed. For example, a silicon layer ( 180) can be formed. Silbione® can be used as a material with a low Young's modulus used in the silicon layer 180.

이에 따라 스트레처블 기판은 제1 영률을 갖는 PDMS와 같은 신축성 물질로 이루어지는 탄성 중합체층(170), 탄성 중합체층(170) 상에 제1 영률보다 낮은 영률을 갖는 실비온(silbione®)과 같은 신축성 물질이 코팅되는 실리콘층(180), 그리고 실리콘층(180)에 제1 영률보다 높은 영률을 가지며, 레이저 커팅을 통해 단단한 아일랜드 및 구불구불한 신축성 인터커넥터 패턴으로 형성된 플라스틱 기판(120)을 포함할 수 있다.Accordingly, the stretchable substrate includes an elastomeric layer 170 made of a stretchable material such as PDMS having a first Young's modulus, and an elastic polymer layer 170 made of a stretchable material such as silbione® having a Young's modulus lower than the first Young's modulus. It includes a silicon layer 180 coated with a stretchable material, and a plastic substrate 120 that has a Young's modulus higher than the first Young's modulus of the silicon layer 180 and is formed into a solid island and serpentine stretchable interconnector pattern through laser cutting. can do.

전체 시스템에 인장력이 가해질 때, 플라스틱 기판(120) 중 단단한 아일랜드 패턴에는 인장력에 의한 변형이 발생하지 않고, 탄성 중합체층(170) 및 실리콘층(180)에 변형이 집중된다. 실리콘층(180)의 영률이 작을수록, 신축성 전자소자 플랫폼의 신축 시 플라스틱 기판(120)에 인가되는 변형률 및 응력 분포가 줄어든다. When tensile force is applied to the entire system, deformation due to the tensile force does not occur in the rigid island pattern of the plastic substrate 120, and deformation is concentrated in the elastomeric layer 170 and silicon layer 180. The smaller the Young's modulus of the silicon layer 180, the lower the strain and stress distribution applied to the plastic substrate 120 when the stretchable electronic device platform is stretched.

또한, 실시예들에 따르면 제작된 신축 유기 발광 다이오드를 패시브 매트릭스(passive matrix) 구동이 가능하도록 제작하여 정보 표시부로 사용할 수 있다. 즉, 제작한 신축 유기 발광 다이오드를 활용하여 수동형 유기 발광 다이오드(Passive-Matrix Organic Light-Emitting Diode, PM OLED)를 제작할 수 있다.In addition, according to embodiments, the manufactured stretchable organic light emitting diode can be manufactured to enable passive matrix driving and used as an information display unit. In other words, a passive organic light-emitting diode (Passive-Matrix Organic Light-Emitting Diode, PM OLED) can be produced using the manufactured stretchable organic light-emitting diode.

아래에서는 일 실시예에 따른 레이저 커팅된 플라스틱 기반을 활용한 신축 유기 발광 다이오드에 대해 설명한다. 예컨대 일 실시예에 따른 레이저 커팅된 플라스틱 기반을 활용한 신축 유기 발광 다이오드는 상술한 일 실시예에 따른 레이저 커팅된 플라스틱 기반을 활용한 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법을 통해 구현될 수 있다.Below, a stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic base according to an embodiment will be described. For example, a stretchable organic light-emitting diode using a laser-cut plastic base according to an embodiment can be implemented through the stretchable organic light-emitting diode manufacturing method using a laser-cut plastic base according to an embodiment described above.

도 7에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 레이저 커팅된 플라스틱 기판(120)을 활용한 신축 유기 발광 다이오드는 플라스틱 기판(120) 및 유기 발광 다이오드(OLED, 150)를 포함하여 이루어질 수 있다. 실시예에 따라 레이저 커팅된 플라스틱 기판(120)을 활용한 신축 유기 발광 다이오드는 안정화층(Passivation layer, 140), 캡슐화층(Encapsulation layer, 160), 실리콘층(180) 및 탄성 중합체(elastomer)층(170)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 레이저 커팅된 플라스틱 기판(120)을 활용한 신축 유기 발광 다이오드는 도 2 내지 도 8을 참조하여 설명한 레이저 커팅된 플라스틱 기판(120)을 활용한 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법과 그 설명이 일부 중복되어 중복되는 설명은 생략하기로 한다.As shown in FIG. 7, a stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic substrate 120 according to an embodiment may include a plastic substrate 120 and an organic light emitting diode (OLED) 150. According to the embodiment, the stretchable organic light emitting diode using the laser cut plastic substrate 120 includes a stabilization layer (Passivation layer, 140), an encapsulation layer (160), a silicon layer (180), and an elastomer layer. It can be achieved by further including (170). The stretchable organic light-emitting diode using the laser-cut plastic substrate 120 is partially overlapped with the method of manufacturing the stretchable organic light-emitting diode using the laser-cut plastic substrate 120 described with reference to FIGS. 2 to 8. Any necessary explanation will be omitted.

플라스틱 기판(120)은 레이저 커팅을 이용하여 패터닝될 수 있다. 플라스틱 기판(120)은 표면 평탄화 작업을 위해 플라스틱 기판(120) 상에 희생층(130)을 형성하고 레이저 커팅 후, 희생층(130)을 제거하여 스트레처블 기판을 형성할 수 있다. The plastic substrate 120 may be patterned using laser cutting. For the plastic substrate 120, a sacrificial layer 130 may be formed on the plastic substrate 120 for surface planarization, and after laser cutting, the sacrificial layer 130 may be removed to form a stretchable substrate.

유기 발광 다이오드(OLED, 150)는 플라스틱 기판(120) 상에 증착될 수 있다. 이 때, 안정화층(140)을 더 포함할 수 있다. 즉, 안정화층(140)은 플라스틱 기판(120) 상에 형성되며, 안정화층(140) 상에 유기 발광 다이오드(OLED, 150)를 증착할 수 있다. Organic light emitting diode (OLED) 150 may be deposited on the plastic substrate 120. At this time, a stabilization layer 140 may be further included. That is, the stabilization layer 140 is formed on the plastic substrate 120, and an organic light emitting diode (OLED) 150 can be deposited on the stabilization layer 140.

그리고, 캡슐화층(160)은 유기 발광 다이오드(OLED, 150) 상에 형성될 수 있다. And, the encapsulation layer 160 may be formed on the organic light emitting diode (OLED) 150.

탄성 중합체층(170)은 플라스틱 기판(120)의 하측에 구성될 수 있다. 여기서 스트레처블 기판에서 유리 기판(110)을 제거하고, 탄성 중합체층(170)에 전사할 수 있다. 이 때, 실리콘층(180)을 더 포함할 수 있다. 실리콘층(180)은 탄성 중합체층(170) 상에 형성될 수 있고, 실리콘층(180) 상에 플라스틱 기판(120)이 배치되도록 스트레처블 기판을 전사할 수 있다.The elastomeric layer 170 may be formed on the lower side of the plastic substrate 120. Here, the glass substrate 110 can be removed from the stretchable substrate and transferred to the elastic polymer layer 170. At this time, a silicon layer 180 may be further included. The silicon layer 180 may be formed on the elastomeric layer 170, and the stretchable substrate may be transferred so that the plastic substrate 120 is placed on the silicon layer 180.

실시예들은 탄성 중합체층(170) 위에 제작한 UV 경화성 수지를 활용하는 것이 아니라, 레이저 패터닝이 가능한 플라스틱 기판(120)을 사용하고, 레이저 패터닝 시 표면이 거칠어지는 문제점을 해결하기 위해 희생층(130)을 사용하여 표면 평탄화 작업을 수행하며, 단일 기판으로의 활용이 가능하다.The embodiments do not utilize a UV curable resin produced on the elastomeric layer 170, but use a plastic substrate 120 capable of laser patterning, and use a sacrificial layer 130 to solve the problem of the surface becoming rough during laser patterning. ) is used to flatten the surface, and it can be used as a single substrate.

즉, 실시예들은 레이저 패터닝된 PI(플라스틱 기판(120))를 활용하여 스트레처블 플랫폼 제작이 가능하며, 이를 활용하여 다양한 어플리케이션으로 활용이 가능한 스트레처블 발광 소자 제작이 가능하다.That is, embodiments can produce a stretchable platform using a laser patterned PI (plastic substrate 120), and by using this, it is possible to produce a stretchable light emitting device that can be used in various applications.

특히, 실시예들은 레이저 패터닝으로 제작된 만큼 간단한 제작이 가능하며 패터닝이 가능한 다양한 플라스틱 기판(120)을 활용할 수 있다. 또한 캡슐화(encapsulation)를 통해 외부환경에서도 안정적으로 활용이 가능한 만큼 다양한 어플리케이션에 활용이 가능하다.In particular, the embodiments can be manufactured simply as they are manufactured by laser patterning, and various plastic substrates 120 that can be patterned can be used. In addition, it can be used stably in external environments through encapsulation, so it can be used in a variety of applications.

도 9는 일 실시예에 따른 레이저 커팅에 따른 플라스틱 기판의 표면 거칠기를 나타내는 도면이고, 도 10은 일 실시예에 따른 희생층 제거 과정을 거친 후 레이저 커팅에 따른 플라스틱 기판의 표면 거칠기를 나타내는 도면이다. FIG. 9 is a diagram showing the surface roughness of a plastic substrate according to laser cutting according to an embodiment, and FIG. 10 is a diagram showing the surface roughness of a plastic substrate according to laser cutting after a sacrificial layer removal process according to an embodiment. .

도 9에 도시된 바와 같이, 플라스틱 기판, 즉 PI에 레이저 커팅에 따른 표면 거칠기를 나타낸다. 레이저 커팅된 PI의 경우 패터닝 과정 중 생기는 열에 의해 조각난 PI가 잔여물로 표면에 남게 되고, 이에 따라 표면의 거칠기가 매우 안 좋게 된다.As shown in Figure 9, the surface roughness according to laser cutting is shown on a plastic substrate, that is, PI. In the case of laser cut PI, the fragmented PI remains on the surface as a residue due to the heat generated during the patterning process, and as a result, the surface roughness becomes very poor.

이를 해결하기 위해, 도 10에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(PR)를 증착하여 레이저 커팅 시 발생하는 표면 문제를 완화시킬 수 있다.To solve this problem, as shown in FIG. 10, photoresist (PR) can be deposited to alleviate surface problems that occur during laser cutting.

도 11은 일 실시예에 따른 레이저 커팅에 따른 플라스틱 기판의 표면의 SEM 이미지를 나타내는 도면이고, 도 12는 일 실시예에 따른 희생층 제거 과정을 거친 후 레이저 커팅에 따른 플라스틱 기판의 표면의 SEM 이미지를 나타내는 도면이다. FIG. 11 is a diagram showing an SEM image of the surface of a plastic substrate following laser cutting according to an embodiment, and FIG. 12 is a SEM image of the surface of a plastic substrate following laser cutting after a sacrificial layer removal process according to an embodiment. This is a drawing showing .

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 실시예들은 레이저 커팅을 활용하여 쉽게 스트레처블 플랫폼을 제작할 수 있다. 이 때, 플라스틱 기판의 표면이 거칠어지는 문제점을 해결하기 위해 레이저 커팅 후 표면의 평탄화를 진행할 수 있다. As shown in Figures 11 and 12, embodiments can easily manufacture a stretchable platform using laser cutting. At this time, in order to solve the problem of the surface of the plastic substrate becoming rough, the surface can be flattened after laser cutting.

도 13은 일 실시예에 따른 기판 모듈러스에 따라 플라스틱 기판에 인가되는 스트레인 시뮬레이션을 설명하기 위한 도면이고, 도 14는 일 실시예에 따른 기판 모듈러스를 나타내는 스트레스-스트레인 곡선을 나타내는 도면이며, 도 15는 일 실시예에 따른 시뮬레이션으로 도출한 플라스틱 기판의 스트레스-스트레인 곡선을 나타내는 도면이다.FIG. 13 is a diagram illustrating a strain simulation applied to a plastic substrate according to the substrate modulus according to an embodiment, FIG. 14 is a diagram showing a stress-strain curve indicating the substrate modulus according to an embodiment, and FIG. 15 is a diagram illustrating This is a diagram showing the stress-strain curve of a plastic substrate derived through simulation according to one embodiment.

도 13을 참조하면, 기판 모듈러스(modulus)에 따른 PI에 인가되는 스트레인(strain) 시뮬레이션을 나타낸다. 모델링에는 하이브리드 엘라스토머 기판에 패턴화된 PI가 포함된다. 이는 양방향으로 1000um 뻗어 있다. 시뮬레이션의 조건은 다음과 같다.Referring to FIG. 13, a simulation of strain applied to PI according to the substrate modulus is shown. Modeling involves patterned PI on a hybrid elastomer substrate. It extends 1000um in both directions. The conditions of the simulation are as follows.

PI : 25um (E = 2.0 GPa, ρ= 0.33)PI: 25um (E = 2.0 GPa, ρ= 0.33)

Silbione: 150 um (ρ= 0.49) Silbione: 150 um (ρ= 0.49)

PDMS : 250 um (ρ= 0.49)PDMS: 250 um (ρ= 0.49)

여기서, Silbione® RT Gel 4717의 베이스(base)와 경화제의 비율에 따라 모듈러스가 달라진다.Here, the modulus varies depending on the ratio of the base and hardener of Silbione® RT Gel 4717.

도 14를 참조하면, 기판 모듈러스를 나타내는 스트레스-스트레인 곡선(stress-strain curve)을 나타내는 것으로, 엘라스토머 기판의 모듈러스를 보여준다. Referring to FIG. 14, it shows a stress-strain curve indicating the modulus of the substrate, showing the modulus of the elastomer substrate.

도 15를 참조하면, 시뮬레이션으로 도출한 PI의 스트레스-스트레인 곡선(stress-strain curve)을 나타내는 것으로, 시뮬레이션 결과를 보여준다. Free standing 상태에서 가장 낮은 스트레인 값을 가지며 엘라스토머의 계수가 감소할수록 Free standing 상태와 유사한 그래프가 된다.Referring to Figure 15, it shows the stress-strain curve of PI derived through simulation and shows the simulation results. It has the lowest strain value in the free standing state, and as the modulus of the elastomer decreases, the graph becomes similar to the free standing state.

도 16은 일 실시예에 따른 시뮬레이션으로 도출한 플라스틱 기판의 거동 변화를 나타내는 도면이다.Figure 16 is a diagram showing changes in the behavior of a plastic substrate derived from simulation according to an embodiment.

도 16을 참조하면, 낮은 E 층 상의 PI를 나타내며, 시뮬레이션으로 도출한 PI의 거동 변화를 확인할 수 있다. PDMS의 경우 높은 모듈러스 값을 갖고 있으며, PI의 거동을 Free standing과 비교하면 Z축으로 이동이 거의 없으며 이에 따라 스트레스(stress)가 크게 인가되는 것을 확인할 수 있다. 이와 비슷하게 silbione의 경화제 비율이 낮아짐에 따라 Z축 이동이 자유로워지며 인가되는 스트레스 또한 낮아짐을 확인할 수 있다.Referring to Figure 16, the PI on the low E layer is shown, and the change in the behavior of PI derived from simulation can be confirmed. In the case of PDMS, it has a high modulus value, and when comparing the behavior of PI with free standing, it can be seen that there is almost no movement in the Z axis, and accordingly, a large amount of stress is applied. Similarly, as the curing agent ratio of silbione decreases, Z-axis movement becomes free and the applied stress also decreases.

즉, Free standing 상태에서는 인터커넥터가 구속되지 않은 상태로 늘어나지만 PDMS에서는 완전 결합 상태이므로 Z축 변형이 거의 없다. 그러나 시뮬레이션 결과는 또한 PDMS에 완전히 결합될 때 단단한 아일랜드(rigid island)가 회전하지 않고 독립 상태일 때 회전한다는 것을 보여준다. 이러한 경향은 실비온의 계수에 따라서도 나타난다.In other words, in the free standing state, the interconnector is stretched in an unrestrained state, but in PDMS, there is almost no Z-axis deformation because it is in a fully coupled state. However, the simulation results also show that the rigid island does not rotate when fully bound to PDMS, but rotates when in an independent state. This tendency also appears depending on the coefficient of silvion.

도 17은 일 실시예에 따른 신축 유기 발광 다이오드의 구조를 나타내는 도면이고, 도 18은 일 실시예에 따른 가공된 신축 유기 발광 다이오드를 나타내는 도면이다.FIG. 17 is a diagram showing the structure of a stretchable organic light-emitting diode according to an embodiment, and FIG. 18 is a view showing a processed stretchable organic light-emitting diode according to an embodiment.

도 17을 참조하면, 일 실시예에 따른 신축 유기 발광 다이오드의 구조를 나타내며, NPB/alq3 기반 형광물질을 사용했다. 도 18에 도시된 바와 같이, 가공된 신축 유기 발광 다이오드를 나타낼 수 있다. Referring to FIG. 17, the structure of a stretchable organic light emitting diode according to an example is shown, and an NPB/alq3-based fluorescent material was used. As shown in FIG. 18, a processed stretchable organic light emitting diode can be represented.

도 19는 일 실시예에 따른 J-V-L 특성 그래프를 나타내는 도면이고, 도 20은 일 실시예에 따른 EQE 특성을 나타내는 도면이다.FIG. 19 is a diagram showing a J-V-L characteristic graph according to an embodiment, and FIG. 20 is a diagram showing EQE characteristics according to an embodiment.

도 19 및 도 20을 참조하면, reference OLED와 일 실시예에 따른 신축 유기 발광 다이오드(stretchable OLED)의 J-V-L과 EQE 특성을 나타낸다. Reference OLED는 Glass와 Bare PI Film 위에 제작되며, reference OLED와 stretchable OLED의 차이는 없다.Referring to Figures 19 and 20, the J-V-L and EQE characteristics of a reference OLED and a stretchable organic light emitting diode (stretchable OLED) according to an embodiment are shown. Reference OLED is produced on glass and bare PI Film, and there is no difference between reference OLED and stretchable OLED.

기존에는 스트레처블 플랫폼으로 활용이 가능한 영역이 SU-8과 같은 포토레지스트로 제한이 되어 있지만, 실시예들은 레이저 패터닝이 가능한 모든 영역으로 확장이 가능하며, 또한 신축 기판 위에 제작한 스트레처블 플랫폼 위에 OLED를 증착해야 하는 단점을 개선하여 단일 PI 위에 OLED 증착이 가능하다는 장점이 있다. 또한 캡슐화를 통해 다양한 어플리케이션으로 활용이 가능하다.Previously, the area that could be used as a stretchable platform was limited to photoresist such as SU-8, but embodiments can be expanded to all areas where laser patterning is possible, and also a stretchable platform manufactured on a stretchable substrate. There is an advantage in that OLED deposition is possible on a single PI by improving the disadvantage of having to deposit OLED on top. Additionally, it can be used in various applications through encapsulation.

도 21은 일 실시예에 따른 신축 테스트를 통한 안정성 확인 결과를 나타내는 도면이다.Figure 21 is a diagram showing the results of stability confirmation through a stretching test according to one embodiment.

도 21의 (a)에 도시된 바와 같이, 신축 테스트 동안의 OLED 특성의 normalized value를 보여주고 있다. 매우 작은 차이로 매우 일정한 값을 갖는다. 또한, (b)에 도시된 바와 같이, 1000 주기 스트레칭 테스트 후 특성의 변동이 매우 적다. (c)는 신축 정도를 확인할 수 있다.As shown in Figure 21 (a), it shows the normalized value of OLED characteristics during the stretching test. It has a very constant value with very small differences. Additionally, as shown in (b), there is very little variation in properties after the 1000 cycle stretching test. In (c), the degree of expansion can be confirmed.

도 22는 일 실시예에 따른 캡슐화를 통해 확인한 신축 유기 발광 다이오드의 수명을 나타내는 도면이다.Figure 22 is a diagram showing the lifespan of a stretchable organic light emitting diode confirmed through encapsulation according to an embodiment.

도 22에 도시된 바와 같이, 캡슐화(봉지막 형성)를 통해 신축 유기 발광 다이오드의 수명을 연장시킬 수 있다. 신축 유기 발광 다이오드가 안정적으로 제작이 되어야 캡슐화층(Encapsulation layer)을 형성을 통해 수명을 연장시킬 수 있다.As shown in FIG. 22, the lifespan of the stretchable organic light emitting diode can be extended through encapsulation (formation of an encapsulation film). Stretchable organic light emitting diodes must be manufactured stably to extend their lifespan by forming an encapsulation layer.

도 23은 일 실시예에 따른 신축 유기 발광 다이오드를 활용한 PM OLED의 제작을 나타내는 도면이고, 도 24는 일 실시예에 따른 PM OLED를 활용한 숫자 표현을 나타내는 도면이다. FIG. 23 is a diagram showing the production of PM OLED using a stretchable organic light-emitting diode according to an embodiment, and FIG. 24 is a diagram showing numerical expression using PM OLED according to an embodiment.

도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 신축 유기 발광 다이오드를 활용하여 수동형 유기 발광 다이오드(Passive-Matrix Organic Light-Emitting Diode, PM OLED)를 제작할 수 있다.As shown in FIGS. 23 and 24, a passive organic light-emitting diode (Passive-Matrix Organic Light-Emitting Diode, PM OLED) can be manufactured using a stretchable organic light-emitting diode according to an embodiment.

도 25는 일 실시예에 따른 신축 유기 발광 다이오드의 인장 테스트 및 적용 예시를 나타내는 도면이다. 도 25에 도시된 바와 같이 신축 유기 발광 다이오드는 x축 및 y축으로 인장이 가능하며, 사용자의 피부 등에 부착하여 사용 가능하다.Figure 25 is a diagram showing an example of tensile testing and application of a stretchable organic light emitting diode according to an embodiment. As shown in Figure 25, the stretchable organic light emitting diode can be stretched in the x-axis and y-axis, and can be used by attaching it to the user's skin.

플렉시블 디스플레이 또는 전자소자의 개발에 의해 휘어진 스마트 워치가 출시되고, 폴더블 스마트폰의 출시도 목전에 두고 있다. 스트레처블 플랫폼은 이러한 제품보다 자유로운 디자인과 편의성을 제공하고, 이후의 모바일 전자기기 시장을 이어받을 것이다. 이외에도 웨어러블, 인체 부착형 전자기기는 일상생활 중 진단 및 치료가 가능한 스마트 헬스케어 분야와 접목될 수 있다. Thanks to the development of flexible displays or electronic devices, curved smart watches have been released, and the launch of foldable smartphones is also imminent. The stretchable platform provides more freedom of design and convenience than these products and will take over the future mobile electronic device market. In addition, wearable and body-attached electronic devices can be combined with the smart healthcare field, which allows diagnosis and treatment during daily life.

실시예들에 따르면 신축성 전자소자의 아직까지 제작 공정이 정형화되어 있지 않고, 다양한 방법이 제시되었다. 실시예들에 따르면 보다 신축성이 높은 플랫폼을 간단하고 높은 수율의 공정으로 제작 가능하다. 따라서 다양한 기술 및 제품의 개발에 응용될 수 있고, 신축성 디스플레이 인체부착형 전자패치와 같은 차세대 기술의 빠른 발전과 제품개발로 이어질 수 있다.According to the examples, the manufacturing process for stretchable electronic devices has not yet been standardized, and various methods have been proposed. According to the embodiments, a more elastic platform can be manufactured through a simple and high-yield process. Therefore, it can be applied to the development of various technologies and products, and can lead to the rapid development and product development of next-generation technologies such as stretchable display and body-worn electronic patches.

이상에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.In the above, when a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected to or connected to the other component, but other components may exist in between. It must be understood that there is. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, terms such as “…unit” and “…module” used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.In addition, the components of the embodiments described with reference to each drawing are not limited to the corresponding embodiments, and may be implemented to be included in other embodiments within the scope of maintaining the technical spirit of the present invention, and may also be included in separate embodiments. Even if the description is omitted, it is natural that a plurality of embodiments may be re-implemented as a single integrated embodiment.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, when describing with reference to the accompanying drawings, identical or related reference numerals will be given to identical or related elements regardless of the reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited examples and drawings, various modifications and variations can be made by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the claims described below.

Claims (15)

레이저 커팅된 플라스틱 기판을 활용한 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법에 있어서,
플라스틱 기판을 준비하는 단계;
표면 평탄화 작업을 위해 상기 플라스틱 기판 상에 희생층을 형성하는 단계;
레이저 커팅을 이용하여 상기 플라스틱 기판을 패터닝하는 단계; 및
상기 희생층을 제거하여 스트레처블 기판을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 플라스틱 기판 상에 희생층을 형성하는 단계는,
상기 레이저 커팅을 수행하기 이전에 상기 플라스틱 기판 상에 포토레지스트(photoresist)를 코팅하여 상기 희생층을 형성하는 단계
를 포함하며,
상기 스트레처블 기판 상에 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 증착하는, 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법.In a method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode using a laser cut plastic substrate,
Preparing a plastic substrate;
forming a sacrificial layer on the plastic substrate for surface planarization;
patterning the plastic substrate using laser cutting; and
Forming a stretchable substrate by removing the sacrificial layer
Including,
The step of forming a sacrificial layer on the plastic substrate,
Forming the sacrificial layer by coating photoresist on the plastic substrate before performing the laser cutting.
Includes,
A method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode, depositing an organic light emitting diode (OLED) on the stretchable substrate. 제1항에 있어서,
상기 플라스틱 기판을 준비하는 단계는,
유리 기판 상에 상기 플라스틱 기판을 형성하는 단계
를 포함하는, 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법.According to paragraph 1,
The step of preparing the plastic substrate is,
Forming the plastic substrate on a glass substrate
A method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode, comprising: 제1항에 있어서,
상기 스트레처블 기판 상에 안정화층(Passivation layer)을 형성하는 단계; 및
상기 안정화층 상에 유기 발광 다이오드(OLED)를 증착하는 단계
를 더 포함하는, 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법.According to paragraph 1,
forming a stabilization layer (passivation layer) on the stretchable substrate; and
Depositing an organic light emitting diode (OLED) on the stabilization layer
A method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode, further comprising: 제3항에 있어서,
상기 유기 발광 다이오드 상에 캡슐화층(Encapsulation layer)을 형성하는 단계
를 더 포함하는, 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법.According to paragraph 3,
Forming an encapsulation layer on the organic light emitting diode
A method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode, further comprising: 제2항에 있어서,
상기 스트레처블 기판에서 상기 유리 기판을 제거하고, 상기 스트레처블 기판을 탄성 중합체(elastomer)층으로 전사하는 단계
를 더 포함하는, 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법.According to paragraph 2,
Removing the glass substrate from the stretchable substrate and transferring the stretchable substrate to an elastomer layer.
A method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode, further comprising: 제5항에 있어서,
상기 탄성 중합체층을 구비하기 위해, 탄성 중합체층을 준비하는 단계; 및
상기 탄성 중합체층 상에 상기 플라스틱 기판이 배치되도록 상기 스트레처블 기판을 전사하는 단계
를 포함하는, 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법.According to clause 5,
In order to provide the elastic polymer layer, preparing an elastic polymer layer; and
Transferring the stretchable substrate so that the plastic substrate is disposed on the elastic polymer layer.
A method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode, comprising: 제5항에 있어서,
상기 탄성 중합체층을 구비하기 위해, 탄성 중합체층을 준비하는 단계;
상기 탄성 중합체층 상에 실리콘층을 형성하는 단계; 및
상기 실리콘층 상에 상기 플라스틱 기판이 배치되도록 상기 스트레처블 기판을 전사하는 단계
를 포함하는, 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법.According to clause 5,
In order to provide the elastic polymer layer, preparing an elastic polymer layer;
forming a silicone layer on the elastic polymer layer; and
Transferring the stretchable substrate so that the plastic substrate is placed on the silicon layer.
A method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode, comprising: 제1항에 있어서,
상기 플라스틱 기판을 준비하는 단계는,
PI(Polyimide)를 도포 및 경화하여 상기 플라스틱 기판을 준비하는 단계
를 포함하는, 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법.According to paragraph 1,
The step of preparing the plastic substrate is,
Preparing the plastic substrate by applying and curing PI (Polyimide)
A method of manufacturing a stretchable organic light emitting diode, comprising: 삭제delete 제1항에 있어서,
제작된 상기 유기 발광 다이오드를 패시브 매트릭스(passive matrix) 구동이 가능하도록 제작하여 정보 표시부로 사용하는 것
을 특징으로 하는, 신축 유기 발광 다이오드 제작 방법.According to paragraph 1,
Manufacturing the organic light emitting diode so that it can be driven as a passive matrix and using it as an information display unit.
A method of manufacturing a stretchable organic light-emitting diode, characterized by: 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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