KR102612082B1

KR102612082B1 - wearable strain sensor and method for manufacturing thereof

Info

Publication number: KR102612082B1
Application number: KR1020220001478A
Authority: KR
Inventors: 류승윤; 이창민; 김태욱; 조현우; 김영범; 하인성
Original assignee: 고려대학교 세종산학협력단
Priority date: 2021-11-04
Filing date: 2022-01-05
Publication date: 2023-12-08
Also published as: KR20230065120A

Abstract

웨어러블 스트레인 센서가 제공된다. 상기 웨어러블 스트레인 센서는, 대상체에 부착되며, 빛을 발생시키되, 상기 대상체의 변형 시 유발되는 상기 빛의 색 변화를 통하여, 상기 대상체의 변형 정도를 측정하는 웨어러블 스트레인 센서로서, 스트레쳐블 주름을 가지며, 소정 두께 이하로 형성되는 스트레쳐블 기판; 상기 스트레쳐블 기판 상에 형성되는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향되게 형성되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되는 유기 발광층을 포함하되, 상기 제1 전극, 제2 전극 및 유기 발광층의 형상은 상기 스트레쳐블 기판의 형상에 종속되며, 상기 제1 전극은, 상기 유기 발광층으로부터 방출되는 빛의 색이 상기 대상체에 의해 상기 웨어러블 스트레인 센서에 가해지는 스트레인(strain)에 따라 변화되도록 미세 공동(micro-cavity)을 발생시키는 반투명 전극으로 이루어질 수 있다.A wearable strain sensor is provided. The wearable strain sensor is a wearable strain sensor that is attached to an object, generates light, and measures the degree of deformation of the object through a color change in the light caused when the object is deformed, and has stretchable wrinkles. , a stretchable substrate formed to a predetermined thickness or less; a first electrode formed on the stretchable substrate; a second electrode formed to face the first electrode; and an organic light-emitting layer formed between the first electrode and the second electrode, wherein the shapes of the first electrode, the second electrode, and the organic light-emitting layer are dependent on the shape of the stretchable substrate, and the first electrode includes, It may be made of a translucent electrode that generates a micro-cavity so that the color of light emitted from the organic light-emitting layer changes depending on the strain applied to the wearable strain sensor by the object.

Description

Wearable strain sensor and method for manufacturing the same}

본 발명은 웨어러블 스트레인 센서 및 그 제조방법에 관련된 것으로 보다 구체적으로는, 부착되는 대상체의 변형 시 유발되는 빛의 색 변화를 통하여, 대상체의 물리적 변형을 직관적으로 인식 가능하게 함은 물론, 대상체의 물리적 변형 정도를 측정할 수 있는, 웨어러블 스트레인 센서 및 그 제조방법에 관련된 것이다.The present invention relates to a wearable strain sensor and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a wearable strain sensor and a method of manufacturing the same, and more specifically, enables intuitive recognition of the physical deformation of the object through a change in the color of light caused when the attached object is deformed, as well as the physical deformation of the object. It relates to a wearable strain sensor capable of measuring the degree of deformation and a method of manufacturing the same.

전통적인 디스플레이는 단순히 전기 신호를 시각적인 형태로 출력하는 장치를 의미하였다. 그러나, 최근 디스플레이는 단순히 정보를 표시하는 장치로만 발전하는 것이 아니라, 플렉서블 특성까지 보유하는 형태로 발전하고 있다.Traditional displays simply meant devices that output electrical signals in visual form. However, recently, displays are not only developing as devices that simply display information, but are also developing into a form that has flexible characteristics.

플렉서블 디스플레이는, 소정 형상으로 휘어지고 구부러질 수 있는 벤더블(bendable stage), 두루마리처럼 말 수 있는 롤러블 단계(rollable stage), 마치 종이처럼 접을 수 있는 폴더블 단계(foldable stage)로 진화하고 있다. 그러나 더욱 최근의 디스플레이는 1축 또는 2축으로 늘렸다 줄였다 하면서 크기를 바꿀 수 있는 스트레쳐블 단계(stretchable stage)로 진화를 계속하고 있다.Flexible displays are evolving into a bendable stage that can bend and bend into a predetermined shape, a rollable stage that can be rolled up like a scroll, and a foldable stage that can be folded like paper. . However, more recent displays continue to evolve into stretchable stages that can change size by stretching or shrinking on one or two axes.

특히, 신축성 디스플레이는 웨어러블 디바이스와 같은 신축성을 요구하는 시장 특성에 부합한다는 점에서 주목을 끌고 있다.In particular, stretchable displays are attracting attention because they meet market characteristics that require elasticity such as wearable devices.

한편, 피부는 신체에서 가장 바깥에 있는 예민한 감각 기관으로, 피부에 손상이 갈 경우 주변 환경을 인식하는데 어려움이 있어 위험한 상황에 노출될 수 있으며, 고통을 유발할 수 있다.Meanwhile, the skin is the outermost sensitive sensory organ in the body, and if the skin is damaged, it may be difficult to perceive the surrounding environment, exposing oneself to dangerous situations and causing pain.

이와 같이, 촉각을 느끼기 어려운 사람들에게는 시각적인 자극을 통하여 상황 판단을 용이하게 할 수 있도록 해줄 수 있는데, 상기 시각적인 자극을 발생시키는 수단으로, 신축성 디스플레이를 활용하는 방안이 요구되고 있다.In this way, it is possible to facilitate situational judgment through visual stimulation for people who have difficulty feeling the sense of touch, and there is a need for a method of utilizing a stretchable display as a means of generating the visual stimulation.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 부착되는 대상체의 변형 시 유발되는 빛의 색 변화를 통하여, 대상체의 물리적 변형을 직관적으로 인식 가능하게 함은 물론, 대상체의 물리적 변형 정도를 측정할 수 있는, 웨어러블 스트레인 센서 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.The technical problem that the present invention aims to solve is to intuitively recognize the physical deformation of the object through the change in the color of light caused when the attached object is deformed, as well as to measure the degree of physical deformation of the object. , to provide a wearable strain sensor and a manufacturing method thereof.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problems to be solved by the present invention are not limited to those described above.

상기 일 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 웨어러블 스트레인 센서를 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present invention provides a wearable strain sensor.

일 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 스트레인 센서는, 대상체에 부착되며, 빛을 발생시키되, 상기 대상체의 변형 시 유발되는 상기 빛의 색 변화를 통하여, 상기 대상체의 변형 정도를 측정하는 웨어러블 스트레인 센서로서, 스트레쳐블 주름을 가지며, 소정 두께 이하로 형성되는 스트레쳐블 기판; 상기 스트레쳐블 기판 상에 형성되는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향되게 형성되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되는 유기 발광층을 포함하되, 상기 제1 전극, 제2 전극 및 유기 발광층의 형상은 상기 스트레쳐블 기판의 형상에 종속되며, 상기 제1 전극은, 상기 유기 발광층으로부터 방출되는 빛의 색이 상기 대상체에 의해 상기 웨어러블 스트레인 센서에 가해지는 스트레인(strain)에 따라 변화되도록 미세 공동(micro-cavity)을 발생시키는 반투명 전극으로 이루어질 수 있다.According to one embodiment, the wearable strain sensor is attached to an object, generates light, and measures the degree of deformation of the object through a color change in the light caused when the object is deformed. A stretchable substrate having stretchable wrinkles and formed to a predetermined thickness or less; a first electrode formed on the stretchable substrate; a second electrode formed to face the first electrode; and an organic light-emitting layer formed between the first electrode and the second electrode, wherein the shapes of the first electrode, the second electrode, and the organic light-emitting layer are dependent on the shape of the stretchable substrate, and the first electrode includes, It may be made of a translucent electrode that generates a micro-cavity so that the color of light emitted from the organic light-emitting layer changes depending on the strain applied to the wearable strain sensor by the object.

일 실시 예에 따르면, 상기 유기 발광층으로부터 방출되는 빛의 색좌표(CIE)에서 CIE x는 하기의 수식 1로 정의되고, CIE y는 하기의 수식 2로 정의될 수 있다.According to one embodiment, in the color coordinates (CIE) of light emitted from the organic emission layer, CIE x may be defined by Equation 1 below, and CIE y may be defined by Equation 2 below.

[수식 1][Formula 1]

[수식 2][Formula 2]

여기서, 상기 x는 CIE x, 상기 y는 CIE y, 상기 t는 스트레인, 상기 m_x는 상기 스트레인의 변화에 따라 측정된 다수 개의 상기 x에 대한 기울기, 상기 m_y는 상기 스트레인의 변화에 따라 측정된 다수 개의 상기 y에 대한 기울기, 상기 b_x는 상기 m_x의 y축 교차점, 상기 b_y는 상기 m_y의 y축 교차점일 수 있다.Here, x is CIE _x , y is CIE y, t is strain, _m In the plurality of slopes with respect to y, b _x may be a y-axis intersection point of m _x , and b _y may be a y-axis intersection point of m _y .

일 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 스트레인 센서에 가해지는 스트레인(t)은 상기 유기 발광층으로부터 방출되는 빛에 대해 측정한 색좌표(CIE)에 기반하여 하기의 수식 3을 통하여 계산될 수 있다.According to one embodiment, the strain (t) applied to the wearable strain sensor can be calculated through Equation 3 below based on the color coordinate (CIE) measured for the light emitted from the organic emission layer.

[수식 3][Formula 3]

일 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 스트레인 센서에 가해지는 스트레인(t)이 증가할수록 상기 CIE x는 점차 증가되고, 상기 CIE y는 점차 감소될 수 있다.According to one embodiment, as the strain (t) applied to the wearable strain sensor increases, the CIE x may gradually increase, and the CIE y may gradually decrease.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극은 반사 특성을 가지는 금속 전극으로 이루어질 수 있다.According to one embodiment, the first electrode may be made of a metal electrode having reflective properties.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극은 Ag, Au, Al, Cu 및 Mg을 포함하는 금속 전극 후보 물질군 중 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어질 수 있다.According to one embodiment, the first electrode may be made of any one or a combination of two or more selected from a group of metal electrode candidate materials including Ag, Au, Al, Cu, and Mg.

일 실시 예에 따르면, 상기 유기 발광층으로부터 방출되는 빛은 시야각에 따라 색좌표가 변화될 수 있다.According to one embodiment, the color coordinates of light emitted from the organic light-emitting layer may change depending on the viewing angle.

일 실시 예에 따르면, 상기 스트레쳐블 기판은 100㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있다.According to one embodiment, the stretchable substrate may be formed to have a thickness of 100 μm or less.

한편, 본 발명은 웨어러블 스트레인 센서 제조방법을 제공한다.Meanwhile, the present invention provides a method for manufacturing a wearable strain sensor.

일 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 스트레인 센서 제조방법은, 대상체에 부착되며, 빛을 발생시키되, 상기 대상체의 변형 시 유발되는 상기 빛의 색 변화를 통하여, 상기 대상체의 변형 정도를 측정하는 웨어러블 스트레인 센서를 제조하는 방법으로서, 공정용 캐리어 기판 상에 스트레쳐블 기판을 형성하는, 스트레쳐블 기판 형성 단계; 상기 스트레쳐블 기판 상에 제1 전극, 유기 발광층 및 제2 전극을 차례로 증착하여 소자층을 형성하는, 소자층 형성 단계; 상기 스트레쳐블 기판의 테두리에 부착된 연신 가능한 접착 부재를 매개로, 상기 스트레쳐블 기판과, 상기 제2 전극 상부에 배치되는 스트레쳐블 필름을 접착시키는 제1 봉지 공정 및 상기 접착 부재의 외측면에 밀봉재를 도포하는 제2 봉지 공정을 포함하는, 인캡슐레이션 단계; 및 상기 스트레쳐블 기판으로부터 상기 공정용 캐리어 기판을 제거하는, 공정용 캐리어 기판 제거 단계를 포함하며, 상기 소자층 형성 단계에서는 상기 유기 발광층으로부터 방출되는 빛의 색이 상기 대상체에 의해 상기 웨어러블 스트레인 센서에 가해지는 스트레인(strain)에 따라 변화되도록 미세 공동(micro-cavity)을 발생시키는 반투명 전극으로 상기 제1 전극을 형성할 수 있다.According to one embodiment, the method of manufacturing a wearable strain sensor includes a wearable strain sensor that is attached to an object, generates light, and measures the degree of deformation of the object through a color change in the light caused when the object is deformed. A method of manufacturing a , comprising: forming a stretchable substrate on a carrier substrate for processing; A device layer forming step of forming a device layer by sequentially depositing a first electrode, an organic light emitting layer, and a second electrode on the stretchable substrate; A first encapsulation process of adhering the stretchable substrate to the stretchable film disposed on the second electrode via a stretchable adhesive member attached to an edge of the stretchable substrate, and an outer surface of the adhesive member. An encapsulation step including a second encapsulation process of applying a sealant to the side; and a process carrier substrate removal step of removing the process carrier substrate from the stretchable substrate, wherein in the device layer forming step, the color of light emitted from the organic light-emitting layer is determined by the wearable strain sensor by the object. The first electrode may be formed as a translucent electrode that generates a micro-cavity that changes depending on the strain applied to the electrode.

일 실시 예에 따르면, 상기 스트레쳐블 기판 형성 단계 전, 발수 코팅제를 이용하여 상기 공정용 캐리어 기판의 표면을 극소수성 처리하는 극소수성 처리 단계를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, before the step of forming the stretchable substrate, an ultrahydrophobic treatment step of treating the surface of the process carrier substrate to make it ultrahydrophobic using a water-repellent coating agent may be further included.

일 실시 예에 따르면, 상기 스트레쳐블 기판 형성 단계에서는, 상기 공정용 캐리어 기판 상에 상기 스트레쳐블 기판을 100㎛ 이하의 두께로 형성할 수 있다.According to one embodiment, in the step of forming the stretchable substrate, the stretchable substrate may be formed to a thickness of 100 μm or less on the process carrier substrate.

일 실시 예에 따르면, 상기 소자층 형성 단계에서는 반사 특성을 가지는 금속 전극으로 상기 제1 전극을 형성할 수 있다.According to one embodiment, in the device layer forming step, the first electrode may be formed with a metal electrode having reflective characteristics.

일 실시 예에 따르면, 상기 소자층 형성 단계에서는 Ag, Au, Al, Cu 및 Mg를 포함하는 금속 전극 후보 물질군 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 선택하여 상기 제1 전극을 형성할 수 있다.According to one embodiment, in the device layer forming step, the first electrode may be formed by selecting any one or a combination of two or more of a group of metal electrode candidate materials including Ag, Au, Al, Cu, and Mg.

본 발명의 실시 예에 따르면, 대상체에 부착되며, 빛을 발생시키되, 상기 대상체의 변형 시 유발되는 상기 빛의 색 변화를 통하여, 상기 대상체의 변형 정도를 측정하는 웨어러블 스트레인 센서로서, 스트레쳐블 주름을 가지며, 소정 두께 이하로 형성되는 스트레쳐블 기판; 상기 스트레쳐블 기판 상에 형성되는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향되게 형성되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되는 유기 발광층을 포함하되, 상기 제1 전극, 제2 전극 및 유기 발광층의 형상은 상기 스트레쳐블 기판의 형상에 종속되며, 상기 제1 전극은, 상기 유기 발광층으로부터 방출되는 빛의 색이 상기 대상체에 의해 상기 웨어러블 스트레인 센서에 가해지는 스트레인(strain)에 따라 변화되도록 미세 공동(micro-cavity)을 발생시키는 반투명 전극으로 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a wearable strain sensor is attached to an object, generates light, and measures the degree of deformation of the object through a change in the color of the light caused when the object is deformed, comprising: a stretchable wrinkle A stretchable substrate formed to a predetermined thickness or less; a first electrode formed on the stretchable substrate; a second electrode formed to face the first electrode; and an organic light-emitting layer formed between the first electrode and the second electrode, wherein the shapes of the first electrode, the second electrode, and the organic light-emitting layer are dependent on the shape of the stretchable substrate, and the first electrode includes, It may be made of a translucent electrode that generates a micro-cavity so that the color of light emitted from the organic light-emitting layer changes depending on the strain applied to the wearable strain sensor by the object.

이에 따라, 부착되는 대상체의 변형 시 유발되는 빛의 색 변화를 통하여, 대상체의 물리적 변형을 직관적으로 인식 가능하게 함은 물론, 대상체의 물리적 변형 정도를 측정할 수 있는, 웨어러블 스트레인 센서 및 그 제조방법이 제공될 수 있다.Accordingly, a wearable strain sensor that enables intuitive recognition of the physical deformation of an object through a change in the color of light caused when the attached object is deformed, as well as a wearable strain sensor that can measure the degree of physical deformation of the object, and a method of manufacturing the same. This can be provided.

즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 변형이 발생하면 안되는 위치에 웨어러블 스트레인 센서가 부착되어 있을 때, 웨어러블 스트레인 센서로부터 방출되는 빛의 색이 변하면, 해당 위치에 물리적 변형이 발생된 것으로 직관적으로 인식하여 빠른 조치를 취할 수 있다.That is, according to an embodiment of the present invention, when a wearable strain sensor is attached to a location where deformation should not occur, if the color of light emitted from the wearable strain sensor changes, it is intuitively recognized that physical deformation has occurred at that location. So you can take quick action.

본 발명의 실시 예에 따르면, 예를 들어, 촉각을 느끼기 어려운 사람들에게 시각적인 자극, 즉, 방출되는 빛의 색 변화를 통해 상황 판단을 용이하게 할 수 있도록 해줄 수 있다.According to an embodiment of the present invention, for example, it is possible to enable people who have difficulty feeling the sense of touch to easily judge the situation through visual stimulation, that is, a change in the color of emitted light.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 바라보는 위치 및 상황에 따라 달라지는 물체에 대한 시각적인 정보를 제공할 수 있다.Additionally, according to an embodiment of the present invention, visual information about an object that varies depending on the viewing position and situation can be provided.

이러한 본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서는 감각 통합 장애(sensory integration disorder)를 대상으로 한 제품에 활용될 수 있다.The wearable strain sensor according to this embodiment of the present invention can be used in products targeting sensory integration disorder.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서를 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 도 1의 측면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서가 손가락에 부착된 모습을 촬영한 이미지들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서에서 빛이 방출되는 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전극으로 구비되는 은(Ag) 전극의 변형률 별 파장에 따른 발광 세기 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전극으로 구비되는 은(Ag) 전극의 변형률에 따른 색 변화를 설명하기 위한 색좌표계이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전극으로 구비되는 은(Ag) 전극의 변형률에 따른 색 좌표 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 은(Ag) 전극을 제1 전극으로 구비하는 웨어러블 스트레인 센서로부터 방출되는 빛에 대한 시야각 별 파장에 따른 발광 세기 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따라 은(Ag) 전극을 제1 전극으로 구비하는 웨어러블 스트레인 센서로부터 방출되는 빛에 대한 시야각에 따른 색 좌표 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법을 공정순으로 나타낸 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법의 스트레쳐블 기판 형성 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법의 소자층 형성 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법의 인캡슐레이션 단계를 설명하기 위한 공정 모식도들이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법의 공정용 캐리어 기판 제거 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법의의 스트레쳐블 주름 형성 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법을 통하여 제조된 웨어러블 스트레인 센서를 나타낸 모식도이다.Figure 1 is a schematic diagram for explaining a wearable strain sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a side schematic diagram of Figure 1.
Figure 3 shows images of a wearable strain sensor attached to a finger according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram for explaining the mechanism by which light is emitted from a wearable strain sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a graph showing the change in light emission intensity according to the wavelength for each strain rate of the silver (Ag) electrode provided as the first electrode according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a color coordinate system for explaining the color change according to the strain rate of the silver (Ag) electrode provided as the first electrode according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a graph showing the change in color coordinates according to the strain rate of the silver (Ag) electrode provided as the first electrode according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a graph showing the change in light emission intensity according to the wavelength for each viewing angle for light emitted from a wearable strain sensor having a silver (Ag) electrode as a first electrode according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a graph showing the change in color coordinates according to the viewing angle for light emitted from a wearable strain sensor including a silver (Ag) electrode as a first electrode according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a flowchart showing the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention in process order.
Figure 11 is a process schematic diagram for explaining the step of forming a stretchable substrate in the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a process schematic diagram for explaining the element layer forming step of the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
Figures 13 and 14 are process schematic diagrams for explaining the encapsulation step of the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
Figure 15 is a process schematic diagram for explaining the process carrier substrate removal step of the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
Figure 16 is a process schematic diagram for explaining the stretchable wrinkle forming step of the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
Figure 17 is a schematic diagram showing a wearable strain sensor manufactured through a wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and so that the spirit of the invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be formed directly on the other element or that a third element may be interposed between them. Additionally, in the drawings, the shape and size are exaggerated for effective explanation of technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Additionally, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. Additionally, in this specification, 'and/or' is used to mean including at least one of the components listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.In the specification, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as “include” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, components, or a combination thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features, numbers, steps, or components. It should not be understood as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. Additionally, in this specification, “connection” is used to mean both indirectly connecting and directly connecting a plurality of components.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.Additionally, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서를 설명하기 위한 모식도이고, 도 2는 도 1의 측면 모식도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서가 손가락에 부착된 모습을 촬영한 이미지들이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서에서 빛이 방출되는 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다.Figure 1 is a schematic diagram for explaining a wearable strain sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a side schematic diagram of Figure 1, and Figure 3 is a wearable strain sensor according to an embodiment of the present invention attached to a finger. These are images taken, and Figure 4 is a schematic diagram to explain the mechanism by which light is emitted from a wearable strain sensor according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서(100)는 예를 들어, 손가락과 같은 대상체에 부착될 수 있다. 이러한 웨어러블 스트레인 센서(100)는 빛을 발생시키는데, 대상체의 물리적 변형, 예를 들어, 손가락이 구부러지거나 펴질 때마다 상기 빛의 색은 변화될 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 3 , the wearable strain sensor 100 according to an embodiment of the present invention may be attached to an object such as a finger. This wearable strain sensor 100 generates light, and the color of the light may change whenever the object physically deforms, for example, a finger is bent or straightened.

본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서(100)는 이와 같이 대상체의 물리적 변형이 발생되는 경우 유발되는 빛의 색 변화를 통하여, 대상체의 변형 정도를 측정할 수 있다.The wearable strain sensor 100 according to an embodiment of the present invention can measure the degree of deformation of the object through a change in the color of light caused when physical deformation of the object occurs.

이때, 대상체의 물리적 변형이 발생되는 경우, 웨어러블 스트레인 센서(100)로부터 방출되는 빛의 색이 변하게 되면, 사용자는 대상체의 물리적 변형을 직관적으로 인식할 수 있게 된다.At this time, when physical deformation of the object occurs and the color of light emitted from the wearable strain sensor 100 changes, the user can intuitively recognize the physical deformation of the object.

예를 들어, 변형이 발생하면 안되는 위치에 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서(100)가 부착되어 있을 때, 어느 순간 웨어러블 스트레인 센서(100)로부터 방출되는 빛의 색이 변하면, 사용자는 웨어러블 스트레인 센서(100)가 부착되어 있는 위치, 즉, 변형이 발생하면 안되면 위치에 물리적 변형이 발생된 것으로 직관적으로 인식하여, 빠른 조치를 취할 수 있게 된다.For example, when the wearable strain sensor 100 according to an embodiment of the present invention is attached to a location where deformation should not occur, if the color of light emitted from the wearable strain sensor 100 changes at any moment, the user It is intuitively recognized that physical deformation has occurred at the location where the wearable strain sensor 100 is attached, that is, when deformation should not occur, and quick action can be taken.

이때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서(100)로부터 방출되는 빛의 색은 시야각에 따라서도 변화될 수 있다.At this time, the color of light emitted from the wearable strain sensor 100 according to an embodiment of the present invention may change depending on the viewing angle.

이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서(100)는 2축 연신이 가능한 스트레쳐블 광 소자, 특히, 스트레쳐블 유기발광소자를 기반으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 스트레쳐블 유기발광소자는 전면 발광형 또는 배면 발광형으로 구비될 수 있다.The wearable strain sensor 100 according to an embodiment of the present invention may be formed based on a stretchable optical device capable of biaxial stretching, in particular, a stretchable organic light emitting device. At this time, the stretchable organic light emitting device may be provided as a top emitting type or a bottom emitting type.

하기에서는 설명의 편의를 위하여, 배면 발광형 스트레쳐블 유기발광소자를 기반으로 하는 웨어러블 스트레인 센서(100)를 예시하기로 한다.In the following, for convenience of explanation, a wearable strain sensor 100 based on a bottom-emitting stretchable organic light emitting device will be exemplified.

본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서(100)는 스트레쳐블 기판(110) 및 소자층(120)을 포함할 수 있다.The wearable strain sensor 100 according to an embodiment of the present invention may include a stretchable substrate 110 and a device layer 120.

이때, 도 2를 참조하면, 스트레쳐블 기판(110)은 접착 부재(125)를 매개로 이와 대향되게 배치되는 스트레쳐블 필름(124)과 접착될 수 있다.At this time, referring to FIG. 2, the stretchable substrate 110 may be adhered to the stretchable film 124 disposed opposite to the stretchable substrate 110 via an adhesive member 125.

이에 따라, 스트레쳐블 기판(110), 접착 부재(125) 및 스트레쳐블 필름(124)으로 구획되는 공간 내부에 위치하는 소자층(120)은 이들에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)될 수 있다.Accordingly, the device layer 120 located inside the space divided by the stretchable substrate 110, the adhesive member 125, and the stretchable film 124 can be encapsulated by these. .

이때, 소자층(120)이 인캡슐레이션된 공간 내부는 질소와 같은 불활성 기체로 채워지거나 진공 분위기로 조성될 수 있다.At this time, the inside of the space where the device layer 120 is encapsulated may be filled with an inert gas such as nitrogen or may be created in a vacuum atmosphere.

스트레쳐블 기판(110)은 굽힘 방향의 유연성은 물론, 당겨지는 방향의 유연성까지 갖춘 기판을 의미할 수 있다. 이에 따라, 스트레쳐블 기판(100)은 웨어러블 스트레인 센서(100)에 신축성을 부여하면서, 소자층(120)이 형성되는 지지 기판으로서 기능할 수 있다.The stretchable substrate 110 may refer to a substrate that has flexibility in the bending direction as well as flexibility in the pulling direction. Accordingly, the stretchable substrate 100 can function as a support substrate on which the device layer 120 is formed while providing elasticity to the wearable strain sensor 100.

본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 기판(110)은 스트레쳐블 주름을 가질 수 있다. 사전 인장된 엘라스토머 필름(130)에 스트레쳐블 기판(110)을 부착시킨 상태에서, 엘라스토머 필름(130)에 가해지는 인장력을 제거하면, 엘라스토머 필름(130)은 자연 수축하게 된다. 이에 따라, 스트레쳐블 기판(110)도 엘라스토머 필름(130)에 의해 수축되어 스트레쳐블 주름을 가지게 된다.The stretchable substrate 110 according to an embodiment of the present invention may have stretchable wrinkles. When the stretchable substrate 110 is attached to the pre-tensioned elastomer film 130 and the tensile force applied to the elastomer film 130 is removed, the elastomer film 130 naturally contracts. Accordingly, the stretchable substrate 110 is also contracted by the elastomer film 130 and has stretchable wrinkles.

스트레쳐블 기판(110)은 PI(polyimide), PET(polyethylenterephthalate), PEN(polyethylennaphthalate) 중 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.The stretchable substrate 110 may be made of any one of polyimide (PI), polyethylenterephthalate (PET), and polyethylennaphthalate (PEN).

또한, 스트레쳐블 기판(110)은 광학적으로 투명한 고분자 물질 중 신축성이 낮은 고 내열성 고분자 물질로 이루어질 수 있으며, 감광성 고분자, 예컨대, 감광성 PI로 이루어질 수 있다. 이와 달리, 스트레쳐블 기판(110)은 비감광성 고분자 물질로 이루어질 수도 있다.Additionally, the stretchable substrate 110 may be made of a high heat-resistant polymer with low elasticity among optically transparent polymer materials, and may be made of a photosensitive polymer, such as photosensitive PI. Alternatively, the stretchable substrate 110 may be made of a non-photosensitive polymer material.

일례로, 스트레쳐블 기판(110)은 자외선 경화 고분자 물질인 NOA63(Norland Optical Adhesive 63)로 이루어질 수 있다. NOA63은 기계적 안정성을 가지는 것은 물론, 친수성으로 인해 전극과의 우수한 접착력을 갖는 물질로 알려져 있다.For example, the stretchable substrate 110 may be made of NOA63 (Norland Optical Adhesive 63), an ultraviolet curable polymer material. NOA63 is known as a material that not only has mechanical stability but also has excellent adhesion to electrodes due to its hydrophilic nature.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 스트레쳐블 기판(110)이 예컨대, 자외선 경화 고분자 물질인 NOA63으로 이루어지는 경우, 스트레쳐블 기판(110)은 100㎛ 이하의 두께, 바람직하게는 대략 10㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the stretchable substrate 110 is made of, for example, NOA63, an ultraviolet curing polymer material, the stretchable substrate 110 has a thickness of 100 μm or less, preferably approximately 10 μm or less. It can be formed to a thickness of .

도 4를 참조하면, 소자층(120)은 스트레쳐블 기판(110) 상에 형성될 수 있다. 즉, 소자층(120)은 스트레쳐블 기판(110)에 의해 지지될 수 있다. 이때, 소자층(120)의 형상은 스트레쳐블 주름을 가지는 스트레쳐블 기판(110)의 형상에 종속될 수 있다. 즉, 스트레쳐블 기판(110)이 2축 연신될 때, 다시 말해, 스트레쳐블 주름이 펼쳐질 때, 소자층(120) 또한 이에 맞게 펼쳐질 수 있다.Referring to FIG. 4 , the device layer 120 may be formed on the stretchable substrate 110 . That is, the device layer 120 can be supported by the stretchable substrate 110. At this time, the shape of the device layer 120 may depend on the shape of the stretchable substrate 110 having stretchable wrinkles. That is, when the stretchable substrate 110 is biaxially stretched, that is, when the stretchable wrinkles are spread out, the device layer 120 can also be stretched accordingly.

또한, 스트레쳐블 기판(110)이 스트레쳐블 주름을 갖도록 변형될 때, 소자층(120) 또한 이에 맞게 변형될 수 있다.Additionally, when the stretchable substrate 110 is deformed to have stretchable wrinkles, the device layer 120 may also be deformed accordingly.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이러한 소자층(120)은 제1 전극(121), 제2 전극(122) 및 유기 발광층(123)을 포함하여 형성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, this device layer 120 may be formed including a first electrode 121, a second electrode 122, and an organic light emitting layer 123.

제1 전극(121)은 스트레쳐블 기판(110) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(121)은 유기 발광층(123)으로의 정공 주입이 잘 일어나도록 일함수(work function)가 큰 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.The first electrode 121 may be formed on the stretchable substrate 110. The first electrode 121 is preferably made of a material with a high work function to facilitate hole injection into the organic light-emitting layer 123.

이때, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극(121)은, 상기 유기 발광층(123)으로부터 방출되는 빛의 색이 대상체에 의해 웨어러블 스트레인 센서(100)에 가해지는 스트레인(strain)에 따라 변화되도록 미세 공동(micro-cavity)을 발생시키는 반투명 전극으로 이루어질 수 있다. 여기서, 미세 공동을 발생시켜 유기 발광층(123)으로부터 방출되는 빛의 색이 변화되도록 한다는 것은 미세 공동을 발생시켜 시야각에 따른 빛의 파장 피크를 색좌표계 상의 레드(red) 영역으로 시프트(shift)시킨다는 의미일 수 있다.At this time, according to an embodiment of the present invention, the first electrode 121 adjusts the color of light emitted from the organic light-emitting layer 123 to the strain applied to the wearable strain sensor 100 by the object. It may be made of a translucent electrode that generates a micro-cavity that changes accordingly. Here, changing the color of light emitted from the organic light-emitting layer 123 by generating microcavities means generating microcavities and shifting the wavelength peak of light according to the viewing angle to the red region on the color coordinate system. It could mean something.

이와 같이, 미세 공동을 발생시키기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 전극(121)은 반사 특성을 가지는 금속 전극으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(121)은 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 마그네슘(Mg)을 포함하는 금속 전극 후보 물질군 중 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어질 수 있다.In this way, in order to generate microcavities, according to an embodiment of the present invention, the first electrode 121 may be made of a metal electrode having reflective characteristics. For example, the first electrode 121 is one or two selected from a group of metal electrode candidate materials including silver (Ag), gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), and magnesium (Mg). It can be achieved by a combination of the above.

여기서, 유기 발광층(123)으로부터 방출되는 빛의 색좌표(CIE)에서 CIE x는 하기의 수식 1로 정의될 수 있다.Here, in the color coordinates (CIE) of the light emitted from the organic emission layer 123, CIE x may be defined by Equation 1 below.

[수식 1][Formula 1]

여기서, 상기 x는 CIE x, 상기 m_x는 스트레인의 변화에 따라 측정된 다수 개의 상기 x에 대한 기울기, 상기 t는 웨어러블 스트레인 센서(100)에 가해지는 스트레인, 상기 b_x는 색좌표계에서 상기 m_x의 y축 교차점일 수 있다. _Here , _x is CIE It can be the intersection of _x and y-axis.

또한, 유기 발광층(123)으로부터 방출되는 빛의 색좌표(CIE)에서 CIE y는 하기의 수식 2로 정의될 수 있다.Additionally, in the color coordinates (CIE) of light emitted from the organic emission layer 123, CIE y may be defined by Equation 2 below.

[수식 2][Formula 2]

여기서, 상기 y는 CIE y, 상기 m_y는 스트레인의 변화에 따라 측정된 다수 개의 상기 y에 대한 기울기, 상기 t는 웨어러블 스트레인 센서(100)에 가해지는 스트레인, 상기 b_y는 색좌표계에서 상기 m_y의 y축 교차점일 수 있다.Here, y is CIE y, m _y is the slope for a plurality of y measured according to changes in strain, t is the strain applied to the wearable strain sensor 100, and b _y is the m in the color coordinate system. It may be the y-axis intersection point of _y .

제1 전극(121)이 은(Ag) 전극으로 이루어진 경우, 실험을 통하여, 상기 m_x는 0.000418, 상기 m_y는 -0.000327, 상기 b_x는 0.399, 상기 b_y는 0.588로, 상수 값을 도출할 수 있다.When the first electrode 121 is made of a silver (Ag) electrode, constant values are derived through experiment as m _x is 0.000418, m _y is -0.000327, b _x is 0.399, and b _y is 0.588. can do.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 스트레인 센서(100)에 가해지는 스트레인(t)은 유기 발광층(123)으로부터 방출되는 빛에 대해 측정한 색좌표(CIE)에 기반하여 하기의 수식 3을 통하여 계산될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the strain (t) applied to the wearable strain sensor 100 is calculated using Equation 3 below based on the color coordinate (CIE) measured for the light emitted from the organic light-emitting layer 123. It can be.

[수식 3][Formula 3]

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 스트레인 센서(100)에 가해지는 스트레인에 따른 CIE의 x, y 좌표를 예측할 수 있다. 이때, 상기 웨어러블 스트레인 센서(100)에 가해지는 스트레인(t)이 증가할수록 CIE x는 점차 증가되고, CIE y는 점차 감소될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the x and y coordinates of the CIE according to the strain applied to the wearable strain sensor 100 can be predicted. At this time, as the strain (t) applied to the wearable strain sensor 100 increases, CIE x may gradually increase and CIE y may gradually decrease.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 반대로, CIE의 x, y 좌표를 통하여, 대상체의 변형 정도를 수학적으로 계산할 수 있다.Additionally, according to an embodiment of the present invention, on the contrary, the degree of deformation of the object can be mathematically calculated through the x and y coordinates of the CIE.

제2 전극(122)은 제1 전극(121)과 대향되게 형성될 수 있다. 제2 전극(122)은 유기 발광층(123) 상에 형성될 수 있다.The second electrode 122 may be formed to face the first electrode 121. The second electrode 122 may be formed on the organic light emitting layer 123.

제2 전극(122)은 저 저항 물질이면서 신축성을 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 전극(122)은 유기 발광층(123)으로부터 발생된 빛을 스트레쳐블 기판(110) 측으로 반사시키는 물질 중 유기 발광층(123)으로의 전자 주입이 잘 일어나도록 일함수가 작고 반사도가 높은 물질로 이루어질 수 있다. 제2 전극(122)은 알루미늄, 은, 마그네슘과 은으로 구성된 합금 중 적어도 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.The second electrode 122 may be made of a low-resistance material and a material that has elasticity. In addition, the second electrode 122 is a material that reflects light generated from the organic light-emitting layer 123 toward the stretchable substrate 110, and has a small work function and high reflectivity to facilitate electron injection into the organic light-emitting layer 123. It can be made of high-quality materials. The second electrode 122 may be made of at least one material selected from the group consisting of aluminum, silver, magnesium, and silver.

예를 들어, 제2 전극(122)은 알루미늄(Al) 박막과 리튬 플로라이드(Lithium fluoride; LiF) 박막의 적층 구조로 이루어질 수 있다.For example, the second electrode 122 may be made of a stacked structure of an aluminum (Al) thin film and a lithium fluoride (LiF) thin film.

만약, 스트레쳐블 기판(110) 상에 형성되는 제1 전극(121)이 캐소드로 사용되고, 제2 전극(122)이 애노드로 사용되는 역구조(배면/전면) 발광형인 경우, 제1 전극(121)이 일함수가 작고 반사도가 높은 물질로 이루어지고, 제2 전극(122)이 일함수가 큰 물질로 이루어져야 한다.If the first electrode 121 formed on the stretchable substrate 110 is used as a cathode and the second electrode 122 is used as an anode, and has a reverse structure (back/front) light emitting type, the first electrode ( 121) should be made of a material with a small work function and high reflectivity, and the second electrode 122 should be made of a material with a large work function.

유기 발광층(123)은 제1 전극(121)과 제2 전극(122) 사이에 형성될 수 있다. 이러한 유기 발광층(123)은 제1 전극(121)과 제2 전극(122 사이에 위치하는 발광층(123b), 제1 전극(121)과 발광층(123b) 사이에 위치하는 정공 수송층(123a), 제2 전극(122)과 발광층(123b) 사이에 위치하는 전자 수송층(123c)을 포함할 수 있다. 이때, 도시하지는 않았지만, 유기 발광층(123)은 발광층(123b)과 정공 수송층(123a) 사이에 위치하는 엑시톤 차폐층(exciton blocking layer)을 더 포함할 수 있다.The organic light emitting layer 123 may be formed between the first electrode 121 and the second electrode 122. This organic light emitting layer 123 includes a light emitting layer 123b located between the first electrode 121 and the second electrode 122, a hole transport layer 123a located between the first electrode 121 and the light emitting layer 123b, and a light emitting layer 123b located between the first electrode 121 and the second electrode 122. It may include an electron transport layer 123c located between the two electrodes 122 and the light emitting layer 123b. At this time, although not shown, the organic light emitting layer 123 is located between the light emitting layer 123b and the hole transport layer 123a. It may further include an exciton blocking layer.

여기서, 발광층(123b)은 인광 호스트 물질로서 아릴아민계, 카바졸계 및 스피로계로 이루어진 물질 군에서 선택되는 하나의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인광 호스트 물질로는 CBP(4,4-N, N dicarbazole-biphenyl), CBP 유도체, mCP(N, N-dicarbazolyl-3, 5-benzene) mCP 유도체가 사용될 수 있다. 또한, 발광층(123b)은 형광 호스트 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 형광 호스트 물질로는 tris(8-hydroxy-quinolatealuminum; Alq3)가 사용될 수 있다. 또한, 발광층(123b)은 인광 도펀트 물질 및 형광 도펀트 물질을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 인광 도펀트 물질로는 Ir, Pt, Eu, Os, Au, Ti, Zr, Hf, Tb 또는 Tm을 포함하는 착체가 사용될 수 있고, 형광 도펀트 물질로는 카바졸릴 다이시아노벤젠계 유도체들 (carbazolyl dicyanobenzene derivatives, CDCB derivatives)이 사용될 수 있다.Here, the light-emitting layer 123b may include a phosphorescent host material selected from the group of arylamine-based, carbazole-based, and spiro-based materials. For example, CBP (4,4-N, N dicarbazole-biphenyl), CBP derivatives, and mCP (N, N-dicarbazolyl-3, 5-benzene) mCP derivatives may be used as the phosphorescent host material. Additionally, the light-emitting layer 123b may include a fluorescent host material. For example, tris(8-hydroxy-quinolatealuminum; Alq3) may be used as a fluorescent host material. Additionally, the light emitting layer 123b may further include a phosphorescent dopant material and a fluorescent dopant material. For example, a complex containing Ir, Pt, Eu, Os, Au, Ti, Zr, Hf, Tb or Tm may be used as the phosphorescent dopant material, and a carbazolyl dicyanobenzene derivative may be used as the fluorescent dopant material. (carbazolyl dicyanobenzene derivatives, CDCB derivatives) may be used.

또한, 정공 수송층(123a)은 NPB(N, N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine), TAPC(1, 1-Bis[(di-4-tolylamino)phenyl]cyclohexane), TPD, NPD, m-MTDATA, 2-TNATA, Spiro-TAD, TCTA(Tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl) amine)와 같은 저분자 재료와 PEDOT: PSS와 같은 스핀 코팅(spin coating) 방식에 의한 고분자층으로 이루어질 수 있다. 엑시톤 차폐층은 TCTA 등 발광층(123b)의 인광 도펀트보다 삼중항 에너지가 높은 층으로 이루어질 수 있다.In addition, the hole transport layer 123a is NPB (N, N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine), TAPC (1, 1-Bis[(di-4-tolylamino)phenyl]cyclohexane ), TPD, NPD, m-MTDATA, 2-TNATA, Spiro-TAD, TCTA (Tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl) amine) and spin coating methods such as PEDOT: PSS. It may be made of a polymer layer. The exciton shielding layer may be made of a layer with a higher triplet energy than the phosphorescent dopant of the light-emitting layer 123b, such as TCTA.

그리고 전자 수송층(123c)은 PBD, TAZ, Alq3, BAlq, TPBi(2,2', 2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)), Bepp2와 같은 저분자 또는 고분자 재료로 이루어질 수 있다.And the electron transport layer (123c) is PBD, TAZ, Alq3, BAlq, TPBi(2,2', 2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)), Bepp2 It may be made of low molecular or high molecular materials such as.

이와 같은 구조로 유기 발광층(123)이 이루어짐에 따라, 애노드인 제1 전극(121)과 캐소드인 제2 전극(122) 사이에 순방향 전압이 인가되면, 제2 전극(122)으로부터 전자가 전자 수송층(123c)을 통해 발광층(123b)으로 이동하게 되고, 제1 전극(121)으로부터 정공이 정공 수송층(123a)을 통해 발광층(123b)으로 이동하게 된다.As the organic light emitting layer 123 is formed with this structure, when a forward voltage is applied between the first electrode 121, which is an anode, and the second electrode 122, which is a cathode, electrons are transferred from the second electrode 122 to the electron transport layer. Holes move to the light-emitting layer 123b through 123c, and holes from the first electrode 121 move to the light-emitting layer 123b through the hole transport layer 123a.

발광층(123b) 내로 주입된 전자와 정공은 발광층(123b)에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기 상태(excited state)에서 기저 상태(ground state)로 전이하면서 빛을 방출하게 되는데, 이때, 방출되는 빛의 밝기는 애노드인 제1 전극(121)과 캐소드인 제2 전극(122) 사이에 흐르는 전류량에 비례하게 된다.Electrons and holes injected into the light-emitting layer 123b recombine in the light-emitting layer 123b to generate excitons, and these excitons transition from the excited state to the ground state and emit light. , At this time, the brightness of the emitted light is proportional to the amount of current flowing between the first electrode 121, which is the anode, and the second electrode 122, which is the cathode.

만약, 역구조(배면/전면 발광)를 사용하게 되면, 제1 전극(121)으로부터 전자가 전자 수송층을 통해 발광층(123b)으로 이동하게 되고, 제2 전극(122)으로부터 정공이 정공 수송층을 통해 발광층(123b)으로 이동하게 되어 발광층(123b)에서 엑시톤을 생성하게 된다.If the reverse structure (back/front emission) is used, electrons from the first electrode 121 move to the light-emitting layer 123b through the electron transport layer, and holes from the second electrode 122 move through the hole transport layer. It moves to the light-emitting layer 123b and generates excitons in the light-emitting layer 123b.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서의 특성에 대하여 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the characteristics of a wearable strain sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 9.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전극으로 구비되는 은(Ag) 전극의 변형률 별 파장에 따른 발광 세기 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 5 is a graph showing the change in light emission intensity according to the wavelength for each strain rate of the silver (Ag) electrode provided as the first electrode according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 제1 전극을 이루는 은(Ag) 전극이 0%, 30%, 65%, 100% 변형(연신)된 경우, 파장(wavelength)에 따른 발광 세기(Normalized EL Intensity)는 변형률에 따라 달라지는 것으로 확인되었다.Referring to Figure 5, when the silver (Ag) electrode forming the first electrode is strained (stretched) by 0%, 30%, 65%, or 100%, the luminescence intensity (Normalized EL Intensity) according to the wavelength is the strain rate. It was confirmed that it varies depending on.

즉, 은(Ag) 전극의 변형률이 0%인 경우, 방출 파장은 ~560㎚인 것으로 나타났으며, 은(Ag) 전극의 변형률이 30%인 경우, 약간 더 긴 파장인 ~570㎚로 이동되는 것으로 확인되었다.In other words, when the strain of the silver (Ag) electrode was 0%, the emission wavelength was found to be ~560 nm, and when the strain of the silver (Ag) electrode was 30%, it moved to a slightly longer wavelength of ~570 nm. It has been confirmed that this is the case.

은(Ag) 전극의 변형률이 65%인 경우, 미세 공동 효과가 지배적이었던 것으로 추측된다. 이에 따라, 은(Ag) 전극의 변형률이 65%가 되면, 방출 스펙트럼이 더 긴 파장(~590㎚)으로 더 이동했으며, 이러한 방출되는 빛의 색 변화는 그래프에 삽입된 이미지와 같이, 육안으로 충분히 구분할 수 있는 것으로 확인되었다.It is assumed that when the strain rate of the silver (Ag) electrode was 65%, the microcavity effect was dominant. Accordingly, when the strain of the silver (Ag) electrode became 65%, the emission spectrum shifted further to a longer wavelength (~590 nm), and this change in the color of the emitted light was visible to the naked eye, as shown in the image inserted in the graph. It was confirmed that sufficient distinction was possible.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전극으로 구비되는 은(Ag) 전극의 변형률에 따른 색 변화를 설명하기 위한 색좌표계이다.Figure 6 is a color coordinate system for explaining the color change according to the strain rate of the silver (Ag) electrode provided as the first electrode according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 제1 전극을 이루는 은(Ag) 전극의 변형률 증가에 따라 방출 파장의 증가가 관찰되는 발광 세기 프로파일(도 5)과 CIE 1931 색상 분석 결과 또한 일치하는 것으로 확인되었다. CIE 1931 색상 분석에서 은(Ag) 전극의 변형률이 0%인 경우 상대적으로 녹색 광을 방출하였으며, 변형률이 증가할수록 방출되는 빛의 색은 황색을 띠는 것으로 나타났다. 또한, 은(Ag) 전극의 변형률이 100%인 경우, 방출 파장은 황색으로 더 이동했지만 약간의 차이가 있는데, 이는 은(Ag) 전극의 변형률이 65% ~ 100%인 범위에서 미세 공동의 최대 효과가 달성되었음을 나타낸다.Referring to FIG. 6, it was confirmed that the emission intensity profile (FIG. 5), in which an increase in the emission wavelength was observed as the strain of the silver (Ag) electrode constituting the first electrode increased, was consistent with the CIE 1931 color analysis results. CIE 1931 color analysis showed that when the strain rate of the silver (Ag) electrode was 0%, relatively green light was emitted, and as the strain rate increased, the color of the emitted light became yellow. Additionally, when the strain of the silver (Ag) electrode was 100%, the emission wavelength shifted further to yellow, but there was a slight difference, which was the maximum of the microcavity in the range of 65% to 100% of the strain of the silver (Ag) electrode. Indicates that the effect has been achieved.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전극으로 구비되는 은(Ag) 전극의 변형률에 따른 색 좌표 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 7 is a graph showing the change in color coordinates according to the strain rate of the silver (Ag) electrode provided as the first electrode according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 제1 전극을 이루는 은(Ag) 전극의 변형률 증가할수록 CIE x는 점차 증가되고, 상기 CIE y는 점차 감소되는 것을 확인되었다. 이와 같이, 은(Ag) 전극의 변형률에 따라 색 좌표가 변화되므로, 그래프에 삽입된 이미지와 같이, 웨어러블 스트레인 센서로부터 방출되는 빛의 색 변화는 육안으로 충분히 구분할 수 있는 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 7, it was confirmed that as the strain rate of the silver (Ag) electrode forming the first electrode increases, CIE x gradually increases and CIE y gradually decreases. In this way, since the color coordinates change depending on the strain rate of the silver (Ag) electrode, it was confirmed that the color change of the light emitted from the wearable strain sensor can be sufficiently distinguished with the naked eye, as shown in the image inserted in the graph.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 은(Ag) 전극을 제1 전극으로 구비하는 웨어러블 스트레인 센서로부터 방출되는 빛에 대한 시야각 별 파장에 따른 발광 세기 변화를 나타낸 그래프이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따라 은(Ag) 전극을 제1 전극으로 구비하는 웨어러블 스트레인 센서로부터 방출되는 빛에 대한 시야각에 따른 색 좌표 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 8 is a graph showing the change in luminous intensity according to the wavelength for each viewing angle for light emitted from a wearable strain sensor having a silver (Ag) electrode as a first electrode according to an embodiment of the present invention, and Figure 9 is a graph showing the change in light emission intensity according to the wavelength according to the present invention. This is a graph showing the change in color coordinates according to the viewing angle for light emitted from a wearable strain sensor having a silver (Ag) electrode as a first electrode, according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 은(Ag) 전극을 제1 전극으로 구비하는 웨어러블 스트레인 센서로부터 방출되는 빛의 파장에 따른 발광 세기는 시야각 변화에 따라 달라지는 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 8, it was confirmed that the intensity of light depending on the wavelength of light emitted from a wearable strain sensor including a silver (Ag) electrode as a first electrode varies depending on the change in viewing angle.

또한, 도 9를 참조하면, 은(Ag) 전극을 제1 전극으로 구비하는 웨어러블 스트레인 센서로부터 방출되는 빛의 색 좌표는 시야각에 따라 편차가 큰 것으로 확인되었다. 이는, 은(Ag)의 반투과 특성으로 인해 강한 미세 공동 효과가 유도되기 때문이다.Additionally, referring to FIG. 9, it was confirmed that the color coordinates of light emitted from a wearable strain sensor having a silver (Ag) electrode as a first electrode have a large deviation depending on the viewing angle. This is because a strong microcavity effect is induced due to the semi-transmissive properties of silver (Ag).

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법에 대하여, 도 10 내지 도 17을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a wearable strain sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 17.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법을 공정순으로 나타낸 흐름도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법의 스트레쳐블 기판 형성 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이며, 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법의 소자층 형성 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이고, 도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법의 인캡슐레이션 단계를 설명하기 위한 공정 모식도들이며, 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법의 공정용 캐리어 기판 제거 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이고, 도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법의의 스트레쳐블 주름 형성 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이며, 도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법을 통하여 제조된 웨어러블 스트레인 센서를 나타낸 모식도이다.Figure 10 is a flow chart showing the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention in process order, and Figure 11 is a flowchart for explaining the stretchable substrate forming step of the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention. It is a process schematic diagram, and Figure 12 is a process schematic diagram for explaining the device layer forming step of the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, and Figures 13 and 14 are a wearable strain sensor according to an embodiment of the present invention. These are process schematic diagrams for explaining the encapsulation step of the manufacturing method. Figure 15 is a process schematic diagram for explaining the process carrier substrate removal step of the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, and Figure 16 is a process schematic diagram for explaining the process carrier substrate removal step of the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention. It is a process schematic diagram for explaining the stretchable wrinkle forming step of the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, and Figure 17 shows a wearable strain manufactured through the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention. This is a schematic diagram showing the sensor.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법은 부착되는 대상체의 변형 시 유발되는 빛의 색 변화를 통하여, 대상체의 물리적 변형을 직관적으로 인식 가능하게 함은 물론, 대상체의 물리적 변형 정도를 측정할 수 있는 웨어러블 스트레인 센서(도 17의 100)를 제조하기 위한 방법이다.Referring to FIG. 10, the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention not only enables intuitive recognition of the physical deformation of the object through the color change of light caused when the attached object is deformed, but also This is a method for manufacturing a wearable strain sensor (100 in FIG. 17) that can measure the degree of physical deformation.

이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법은, 스트레쳐블 기판 형성 단계(S110), 소자층 형성 단계(S120), 인캡슐레이션 단계(S130) 및 공정용 캐리어 기판 제거 단계(S140)를 포함할 수 있다.To this end, the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes a stretchable substrate forming step (S110), a device layer forming step (S120), an encapsulation step (S130), and a process carrier substrate removal step. (S140) may be included.

먼저, 도 11을 참조하면, 스트레쳐블 기판 형성 단계(S110)는 공정용 캐리어 기판(30) 상에 스트레쳐블 기판(110)을 형성하는 단계이다.First, referring to FIG. 11 , the stretchable substrate forming step (S110) is a step of forming the stretchable substrate 110 on the carrier substrate 30 for processing.

여기서, 공정용 캐리어 기판(30)은 스트레쳐블 기판(110)에 대해 소정의 지지력을 제공할 수 있는 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 공정용 캐리어 기판(30)은 유리, 플라스틱, 금속판 및 실리콘 웨이퍼 중 적어도 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다. 하지만, 이는 일례일 뿐, 공정용 캐리어 기판(30)은 이들 물질에 한정되는 것은 아니다.Here, the carrier substrate 30 for processing may be made of a material that can provide a predetermined support force to the stretchable substrate 110. For example, the carrier substrate 30 for processing may be made of at least one of glass, plastic, metal plate, and silicon wafer. However, this is only an example, and the carrier substrate 30 for processing is not limited to these materials.

스트레쳐블 기판 형성 단계(S110)에서는 먼저, 투명하고 굽힘 방향의 유연성을 가진 자외선 경화 고분자 물질, 예컨대, NOA63을 공정용 캐리어 기판(30) 상에 5,000rpm으로 20초 동안 스핀 코팅할 수 있다.In the stretchable substrate forming step (S110), first, an ultraviolet curable polymer material that is transparent and has flexibility in the bending direction, for example, NOA63, may be spin coated on the process carrier substrate 30 at 5,000 rpm for 20 seconds.

그 다음, 스트레쳐블 기판 형성 단계(S110)에서는 스핀 코팅된 NOA63을 187㎚ 파장에서 5분 동안 자외선 경화시켜, 100㎛ 이하, 바람직하게는 10㎛ 이하, 보다 바람직하게는 9.2㎛의 두께를 가지는 NOA63으로 이루어진 스트레쳐블 기판(110)을 공정용 캐리어 기판(30) 상에 형성할 수 있다.Next, in the stretchable substrate forming step (S110), the spin-coated NOA63 is cured with ultraviolet rays at a wavelength of 187 nm for 5 minutes to form a film having a thickness of 100 ㎛ or less, preferably 10 ㎛ or less, more preferably 9.2 ㎛. A stretchable substrate 110 made of NOA63 can be formed on the carrier substrate 30 for processing.

여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법은 스트레쳐블 기판 형성 단계(S110) 전에 실행되는 극소수성 처리 단계(S109)를 더 포함할 수 있다.Here, the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention may further include an ultrahydrophobic treatment step (S109) performed before the stretchable substrate forming step (S110).

극소수성 처리 단계(S109)는 스트레쳐블 기판 형성 단계(S110) 전, 발수 코팅제를 이용하여 공정용 캐리어 기판(30)의 표면을 극소수성 처리하는 단계이다.The ultra-hydrophobic treatment step (S109) is a step of treating the surface of the process carrier substrate 30 to make it ultra-hydrophobic using a water-repellent coating agent before the stretchable substrate forming step (S110).

극소수성 처리 단계(S109)에서는 먼저, 공정용 캐리어 기판(30), 예컨대, 유리 기판을 아세톤(acetone) 및 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)로 각각 10분 동안 초음파 처리한 다음 질소 분위기에서 건조시킬 수 잇다.In the ultrahydrophobic treatment step (S109), the process carrier substrate 30, for example, a glass substrate, can be sonicated with acetone and isopropyl alcohol for 10 minutes each and then dried in a nitrogen atmosphere. connect.

그 다음, 극소수성 처리 단계(S109)에서는 표면 개질을 위해, 세척된 유리 기판을 발수 코팅제에 대략 2분간 침지(dipping)시킬 수 있다. 예를 들어, 극소수성 처리 단계(S109)에서는 플루오린화 나노실리카가 함유된 발수 코팅제를 통해 유리 기판 표면에 물리적인 나노 실리카의 배치와 더불어 전기 음성도가 큰 플루오린의 화학적 처리를 통해 유리 기판의 표면이 극소수성을 가지도록 만들 수 있다.Next, in the ultrahydrophobic treatment step (S109), the cleaned glass substrate can be dipped into a water-repellent coating agent for approximately 2 minutes for surface modification. For example, in the ultrahydrophobic treatment step (S109), physical nano-silica is placed on the surface of the glass substrate through a water-repellent coating containing fluorinated nano-silica, and chemical treatment of fluorine, which has a high electronegativity, is applied to the glass substrate. The surface can be made to have extremely hydrophobic properties.

특히, 극소수성 처리 단계(S109)에서는 일반적인 회전 코팅법(spin-coating)의 방식이 아닌 침지(dipping) 후 건조를 통하여 충분한 표면 처리가 될 수 있도록 하며, 최종적으로 낮은 표면 에너지를 갖도록 할 수 있다.In particular, in the ultrahydrophobic treatment step (S109), sufficient surface treatment is achieved through dipping and then drying rather than the general spin-coating method, and ultimately, low surface energy can be achieved. .

이를 통해, 공정용 캐리어 기판(30)으로 사용되는 유리 기판과 스트레쳐블 기판(110) 간의 접착력을 감소될 수 있다. 이에 따라, 후속 공정으로 진행되는 공정용 캐리어 기판 제거 단계(S140)에서, 스트레쳐블 기판(110)을 단시간에 혹은 쉽게 공정용 캐리어 기판(30)으로 사용되는 유리 기판으로부터 분리시키는 것(peel-off process)이 가능해질 수 있다.Through this, the adhesive force between the glass substrate used as the carrier substrate 30 for processing and the stretchable substrate 110 can be reduced. Accordingly, in the subsequent process carrier substrate removal step (S140), the stretchable substrate 110 is quickly or easily separated from the glass substrate used as the process carrier substrate 30 (peel- off process) may become possible.

다음으로, 도 12를 참조하면, 소자층 형성 단계(S120)는 스트레쳐블 기판(110) 상에 제1 전극(121), 유기 발광층(123) 및 제2 전극(122)을 차례로 증착하여 소자층(120)을 형성하는 단계이다.Next, referring to FIG. 12, in the device layer forming step (S120), the first electrode 121, the organic light emitting layer 123, and the second electrode 122 are sequentially deposited on the stretchable substrate 110 to form a device. This is the step of forming the layer 120.

소자층 형성 단계(S120)에서는 먼저, 유기 발광층(123)으로부터 방출되는 빛의 색이 대상체에 의해 웨어러블 스트레인 센서(100)에 가해지는 스트레인(strain)에 따라 변화되도록 미세 공동(micro-cavity)을 발생시키는 반투명 전극으로 이루어진 제1 전극(121)을 형성할 수 있다.In the device layer forming step (S120), first, a micro-cavity is formed so that the color of light emitted from the organic light-emitting layer 123 changes according to the strain applied to the wearable strain sensor 100 by the object. The first electrode 121 made of a translucent electrode can be formed.

이를 위해, 소자층 형성 단계(S120)에서는 반사 특성을 가지는 금속 전극으로 이루어진 제1 전극(121)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 소자층 형성 단계(S120)에서는 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 마그네슘(Mg)을 포함하는 금속 전극 후보 물질군 중 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 제1 전극(121)을 형성할 수 있다.To this end, in the device layer forming step (S120), the first electrode 121 made of a metal electrode having reflective characteristics can be formed. For example, in the device layer forming step (S120), any one selected from a group of metal electrode candidate materials including silver (Ag), gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), and magnesium (Mg) The first electrode 121 can be formed by combining two or more electrodes.

계속해서, 소자층 형성 단계(S120)에서는 예를 들어, 제1 전극(121) 상에 NPB(N, N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine)를 40㎚ 두께로 증착시켜, 정공 수송층(123a)을 형성할 수 있다.Subsequently, in the device layer forming step (S120), for example, NPB (N, N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine) is formed on the first electrode 121 to a thickness of 40 nm. By depositing, the hole transport layer 123a can be formed.

그 다음, 소자층 형성 단계(S120)에서는 정공 수송층(123a) 상에 예를 들어, TCTA(Tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl) amine)를 10㎚ 두께로 증착시켜, 엑시톤 차폐층(미도시)을 형성할 수 있다.Next, in the device layer forming step (S120), for example, TCTA (Tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl) amine) is deposited to a thickness of 10 nm on the hole transport layer 123a to form an exciton shielding layer (not shown). ) can be formed.

그 다음, 소자층 형성 단계(S120)에서는 엑시톤 차폐층(미도시) 상에 예를 들어, CBP(4,4-N, N dicarbazole-biphenyl)를 15㎚ 두께로 증착시켜, 발광층(123b)을 형성할 수 있다. 이때, 소자층 형성 단계(S120)에서는 CBP에 도펀트 물질로서, Ir을 포함하는 착체를 첨가할 수 있다. 다른 예로, 소자층 형성 단계(S120)에서는 엑시톤 차폐층(미도시) 상에 tris(8-hydroxy-quinolatealuminum; Alq3)를 증착시키는 경우, 도펀트 물질로서, 카바졸릴 다이시아노벤젠계 유도체를 첨가할 수 있다.Next, in the device layer forming step (S120), for example, CBP (4,4-N, N dicarbazole-biphenyl) is deposited to a thickness of 15 nm on the exciton shielding layer (not shown) to form a light emitting layer (123b). can be formed. At this time, in the device layer forming step (S120), a complex containing Ir may be added to CBP as a dopant material. As another example, when depositing tris (8-hydroxy-quinolatealuminum; Alq3) on an exciton shielding layer (not shown) in the device layer forming step (S120), a carbazolyl dicyanobenzene derivative may be added as a dopant material. You can.

그 다음, 소자층 형성 단계(S120)에서는 발광층(123b) 상에 예를 들어, TPBi(2,2′, 2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole))을 40㎚ 두께로 증착시켜, 전자 수송층(123c)를 형성할 수 있다.Next, in the device layer forming step (S120), for example, TPBi(2,2′, 2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H) is formed on the light emitting layer 123b. -benzimidazole)) can be deposited to a thickness of 40 nm to form the electron transport layer 123c.

마지막으로, 소자층 형성 단계(S120)에서는 전자 수송층(123c) 상에 리튬 플로라이드(Lithium fluoride; LiF)를 1㎚ 두께로 증착시키고, 그 위에 알루미늄(Al)을 100㎚ 두께로 차례로 증착시켜, 캐소드인 제2 전극(122)을 형성할 수 있다.Finally, in the device layer forming step (S120), lithium fluoride (LiF) is deposited to a thickness of 1 nm on the electron transport layer 123c, and aluminum (Al) is sequentially deposited to a thickness of 100 nm on top of it, A second electrode 122, which is a cathode, can be formed.

다음으로, 도 13 및 도 14를 참조하면, 인캡슐레이션 단계(S130)는 스트레쳐블 기판(110) 상에 형성된 소자층(120)을 인캡슐레이션시키는 단계이다.Next, referring to FIGS. 13 and 14, the encapsulation step (S130) is a step of encapsulating the device layer 120 formed on the stretchable substrate 110.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 인캡슐레이션 단계(S130)는 제1 봉지 공정 및 제2 봉지 공정을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the encapsulation step (S130) may include a first encapsulation process and a second encapsulation process.

먼저, 도 13을 참조하면, 제1 봉지 공정에서는 소자층(120)의 둘레를 감싸는 형태로 스트레쳐블 기판(110)의 테두리에 접착 부재(125)를 부착시킨다. 이때, 접착 부재(125)로는 연신 가능한 소재가 사용될 수 있다.First, referring to FIG. 13, in the first encapsulation process, the adhesive member 125 is attached to the edge of the stretchable substrate 110 in a manner that surrounds the device layer 120. At this time, an extensible material may be used as the adhesive member 125.

그 다음, 제1 봉지 공정에서는 제2 전극(122)의 상부에 스트레쳐블 기판(110)과 대향되도록 스트레쳐블 필름(124)을 배치시킨 후, 접착 부재(125)를 매개로, 스트레쳐블 기판(110)과 스트레쳐블 필름(124)을 접착시킬 수 있다. 이때, 제1 봉지 공정에서는 스트레쳐블 기판(110)을 이루는 물질과 동일한 물질, 예컨대, NOA63으로 이루어진 스트레쳐블 필름(124)을 사용할 수 있다.Next, in the first encapsulation process, the stretchable film 124 is placed on the top of the second electrode 122 to face the stretchable substrate 110, and then stretched through the adhesive member 125. The chewable substrate 110 and the stretchable film 124 can be bonded. At this time, in the first encapsulation process, the stretchable film 124 made of the same material as that of the stretchable substrate 110, for example, NOA63, may be used.

다음으로, 도 14를 참조하면, 제2 봉지 공정에서는 사이드 페시베이션(side passivation)으로서, 접착 부재(125)의 외측면에 밀봉재(126)를 도포할 수 있다. 이때, 밀봉재(126)로는 에폭시(epoxy)가 사용될 수 있다.Next, referring to FIG. 14, in the second encapsulation process, a sealant 126 may be applied to the outer surface of the adhesive member 125 as a side passivation. At this time, epoxy may be used as the sealing material 126.

이와 같이, 에폭시로 이루어진 밀봉재(126)를 접착 부재(125)의 외측면에 도포하여, 소자층(120)을 밀봉하게 되면, 투습도가 최소화될 수 있다. 이에 따라, 제조되는 스트레쳐블 광 소자(도 17의 100)는 물속에서도 원활하게 구동될 수 있다.In this way, when the sealing material 126 made of epoxy is applied to the outer surface of the adhesive member 125 to seal the device layer 120, moisture permeability can be minimized. Accordingly, the manufactured stretchable optical device (100 in FIG. 17) can be operated smoothly even in water.

다음으로, 도 15를 참조하면, 공정용 캐리어 기판 제거 단계(S140)는 스트레쳐블 기판(110)으로부터 공정용 캐리어 기판(30)을 제거하는 단계이다.Next, referring to FIG. 15 , the process carrier substrate removal step (S140) is a step of removing the process carrier substrate 30 from the stretchable substrate 110.

공정용 캐리어 기판 제거 단계(S140)에서는 일측면에 증착된 소자층(120)이 인캡슐레이션되어 있는 스트레쳐블 기판(110)을 이의 타측면에 접착되어 있는 공정용 캐리어 기판(30)으로부터 분리시킬 수 있다.In the process carrier substrate removal step (S140), the stretchable substrate 110 encapsulated with the device layer 120 deposited on one side is separated from the process carrier substrate 30 adhered to the other side. You can do it.

이때, 공정용 캐리어 기판(30)의 표면은 전술한 극소수성 처리 단계(S109)를 통해 극소수성 처리되어 있다. 이에 따라, 공정용 캐리어 기판 제거 단계(S140)에서는 스트레쳐블 기판(110)을 단시간에 혹은 쉽게 공정용 캐리어 기판(30)으로 사용되는 유리 기판으로부터 분리시킬 수 있다.At this time, the surface of the process carrier substrate 30 is treated to make it ultrahydrophobic through the above-described ultrahydrophobic treatment step (S109). Accordingly, in the process carrier substrate removal step (S140), the stretchable substrate 110 can be separated from the glass substrate used as the process carrier substrate 30 in a short time or easily.

다시 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법은 스트레쳐블 주름 형성 단계(S150)를 더 포함할 수 있다.Referring again to FIG. 10, the method of manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention may further include a stretchable wrinkle forming step (S150).

도 16을 참조하면, 스트레쳐블 주름 형성 단계(S150)는 스트레쳐블 기판(110) 및 인캡슐레이션된 소자층(120)에 스트레쳐블 주름을 형성시키는 단계이다.Referring to FIG. 16, the stretchable wrinkle forming step (S150) is a step of forming stretchable wrinkles on the stretchable substrate 110 and the encapsulated device layer 120.

스트레쳐블 주름 형성 단계(S150)에서는 먼저, 공정용 캐리어 기판(30)이 분리된, 스트레쳐블 기판(110)의 타측면에, 사전 인장된 엘라스토머 필름(130)을 부착할 수 있다. 여기서, 엘라스토머 필름(130)으로는 신축성이 있는 3M tape, PU, SEBS, PDMS가 사용될 수 있다.In the stretchable wrinkle forming step (S150), the pre-stretched elastomer film 130 may first be attached to the other side of the stretchable substrate 110 from which the process carrier substrate 30 was separated. Here, the elastomer film 130 may be made of elastic 3M tape, PU, SEBS, or PDMS.

그 다음, 스트레쳐블 주름 형성 단계(S150)에서는 엘라스토머 필름(130)에 가해지는 인장력을 제거할 수 있다. 이로 인해, 엘라스토머 필름(130)은 인장 반대 방향으로 자연 수축될 수 있다.Next, in the stretchable wrinkle forming step (S150), the tensile force applied to the elastomer film 130 can be removed. Because of this, the elastomer film 130 may naturally contract in a direction opposite to the tension.

그 결과, 사전 인장된 엘라스토머 필름(130)에 부착되어 있는 스트레쳐블 기판(110)도 변형되어 스트레쳐블 주름을 가지게 된다. 마찬가지로, 스트레쳐블 기판(110) 상에 형성된 소자층(120) 또한 이에 맞게 변형될 수 있다.As a result, the stretchable substrate 110 attached to the pre-stretched elastomer film 130 is also deformed and has stretchable wrinkles. Likewise, the device layer 120 formed on the stretchable substrate 110 may also be modified accordingly.

이때, 스트레쳐블 주름 형성 단계(S150)에서는 소자층(120)에 역학적 데미지가 가해지지 않도록, 스트레인을 완화(release)시킨 후 스트레쳐블 주름을 생성하는 것이 바람직하다.At this time, in the stretchable wrinkle forming step (S150), it is preferable to release the strain and then create stretchable wrinkles to prevent mechanical damage to the device layer 120.

도 17을 참조하면, 스트레쳐블 주름 형성 단계(S150)가 완료되면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법을 통해 웨어러블 스트레인 센서(100)가 제조될 수 있다.Referring to FIG. 17, when the stretchable wrinkle forming step (S150) is completed, the wearable strain sensor 100 can be manufactured through the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법을 통하여 제조된 웨어러블 스트레인 센서(100)는, 예를 들어, 손가락과 같은 대상체에 부착되어 빛을 방출할 수 있다. 그리고 이러한 웨어러블 스트레인 센서(100)로부터 방출되는 빛의 색은 대상체의 물리적 변형, 예를 들어, 손가락이 구부러지거나 펴질 때마다 변화될 수 있다.The wearable strain sensor 100 manufactured through the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention may be attached to an object such as a finger and emit light. And the color of light emitted from the wearable strain sensor 100 may change whenever the object undergoes physical deformation, for example, a finger is bent or straightened.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 대상체에 물리적 변형이 발생되는 경우 웨어러블 스트레인 센서(100)로부터 방출되는 빛에 유발되는 색 변화를 통하여, 대상체의 변형 정도를 측정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when physical deformation occurs in an object, the degree of deformation of the object can be measured through a color change caused by light emitted from the wearable strain sensor 100.

이때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서(100)로부터 방출되는 빛의 색은 시야각에 따라서도 변화될 수 있으므로, 바라보는 위치 및 상황에 따라 달라지는 물체에 대한 시각적인 정보 또한 제공할 수 있다.At this time, the color of light emitted from the wearable strain sensor 100 according to an embodiment of the present invention may change depending on the viewing angle, so visual information about the object that varies depending on the viewing position and situation can also be provided. there is.

예를 들어, 촉각을 느끼기 어려운 사람들에게 시각적인 자극, 즉, 방출되는 빛의 색 변화를 통해 상황 판단을 용이하게 할 수 있도록 해줄 수 있다.For example, it can help people who have difficulty feeling the sense of touch to easily judge situations through visual stimulation, that is, changes in the color of emitted light.

이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 스트레인 센서 제조방법을 통하여 제조된 웨어러블 스트레인 센서(100)는 감각 통합 장애(sensory integration disorder)를 대상으로 한 제품에 활용될 수 있다.In this way, the wearable strain sensor 100 manufactured through the wearable strain sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention can be used in products targeting sensory integration disorder.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.Above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments and should be interpreted in accordance with the appended claims. Additionally, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

100; 웨어러블 스트레인 센서
110; 스트레쳐블 기판
120; 소자층
121; 제1 전극
122; 제2 전극
123; 유기 발광층
123a; 정공 수송층
123b; 발광층
123c; 전자 수송층
124; 스트레쳐블 필름
125; 접착 부재
126; 밀봉재
130; 엘라스토퍼 필름
20; 공정용 캐리어 기판100; wearable strain sensor
110; Stretchable substrate
120; device layer
121; first electrode
122; second electrode
123; organic light emitting layer
123a; hole transport layer
123b; luminescent layer
123c; electron transport layer
124; stretchable film
125; adhesive member
126; sealant
130; elastopper film
20; Carrier substrate for processing

Claims

A wearable strain sensor that is attached to an object, generates light, and measures the degree of deformation of the object through a change in color of the light caused when the object is deformed,
A stretchable substrate having stretchable wrinkles and formed to a predetermined thickness or less;
a first electrode formed on the stretchable substrate;
a second electrode formed to face the first electrode; and
Including an organic light-emitting layer formed between the first electrode and the second electrode,
The shapes of the first electrode, the second electrode, and the organic light emitting layer depend on the shape of the stretchable substrate,
The first electrode is made of a translucent electrode that generates a micro-cavity so that the color of light emitted from the organic light-emitting layer changes depending on the strain applied to the wearable strain sensor by the object. ,
In the color coordinate (CIE) of the light emitted from the organic light emitting layer, CIE x is defined by Equation 1 below, and CIE y is defined by Equation 2 below.

[Formula 1]

[Formula 2]

Here, x is CIE _x , y is CIE y, t is strain, _m A plurality of slopes for y, where b _x is the y-axis intersection point of m _x , and b _y is the y-axis intersection point of m _y .

delete

According to claim 1,
The strain (t) applied to the wearable strain sensor is calculated through Equation 3 below based on the color coordinate (CIE) measured for the light emitted from the organic light-emitting layer.

[Formula 3]

According to clause 3,
As the strain (t) applied to the wearable strain sensor increases, the CIE x gradually increases and the CIE y gradually decreases.

According to claim 1,
The first electrode is a wearable strain sensor made of a metal electrode having reflective properties.

According to clause 5,
The first electrode is a wearable strain sensor made of one or a combination of two or more selected from a group of metal electrode candidate materials including Ag, Au, Al, Cu, and Mg.

According to claim 1,
A wearable strain sensor in which the color coordinates of the light emitted from the organic light-emitting layer change depending on the viewing angle.

According to claim 1,
A wearable strain sensor wherein the stretchable substrate is formed to a thickness of 100㎛ or less.

A method of manufacturing a wearable strain sensor that is attached to an object, generates light, and measures the degree of deformation of the object through a change in color of the light caused when the object is deformed, comprising:
A stretchable substrate forming step of forming a stretchable substrate on a process carrier substrate;
A device layer forming step of forming a device layer by sequentially depositing a first electrode, an organic light emitting layer, and a second electrode on the stretchable substrate;
A first encapsulation process of adhering the stretchable substrate to the stretchable film disposed on the second electrode via a stretchable adhesive member attached to an edge of the stretchable substrate, and an outer surface of the adhesive member. An encapsulation step including a second encapsulation process of applying a sealant to the side; and
It includes a process carrier substrate removal step of removing the process carrier substrate from the stretchable substrate,
In the device layer forming step, the first device is used as a translucent electrode that generates a micro-cavity so that the color of light emitted from the organic light-emitting layer changes depending on the strain applied to the wearable strain sensor by the object. 1 Form an electrode,
In the color coordinate (CIE) of the light emitted from the organic light emitting layer, CIE x is defined by Equation 1 below, and CIE y is defined by Equation 2 below.

[Formula 1]

[Formula 2]

Here, x is CIE _x , y is CIE y, t is strain, _m A plurality of slopes for y, where b _x is the y-axis intersection point of m _x , and b _y is the y-axis intersection point of m _y .

According to clause 9,
Before forming the stretchable substrate, the wearable strain sensor manufacturing method further includes an ultrahydrophobic treatment step of treating the surface of the process carrier substrate to make it ultrahydrophobic using a water-repellent coating agent.

According to clause 9,
In the stretchable substrate forming step,
A method of manufacturing a wearable strain sensor, wherein the stretchable substrate is formed on the process carrier substrate to a thickness of 100 μm or less.

According to clause 9,
In the device layer forming step, the first electrode is formed with a metal electrode having reflective characteristics.

According to claim 12,
In the device layer forming step, the first electrode is formed by selecting one or a combination of two or more of a group of metal electrode candidate materials including Ag, Au, Al, Cu, and Mg.