KR20160082287A - 플렉서블 oled소자의 기재용 평탄화 필름 및 이를 포함하는 플렉서블 oled소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플렉서블 OLED 소자의 기재용 평탄화 필름 및 이를 포함하는 플렉서블 OLED 소자에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 설명하면, OLED 기재 소재로서, 페이퍼 소재를 도입시 이로 인한 OLED 소자의 전기적 특성이 저하되는 것을 방지 및/또는 최소화시킬 수 있도록 특정 소재 및 구조의 평탄화 필름을 기질 상단면에 평탄화층으로 도입함으로써, 저전압, 고효율, 고색순도의 물성을 확보한 플렉서블 OLED 소자를 제공할 수 있는 발명에 관한 것이다.
Description
본 발명은 플렉서블 OLED소자의 기재용 평탄화 필름 및 이를 포함하는 플렉서블 OLED소자에 관한 것으로서, 플렉서블을 구현시키기 위해 아라미드 페이퍼를 기재층으로 도입시, 아라미드 페이퍼의 높은 표면 거칠기로 인해 OLED 소자의 전기적 특성이 저하되는 것을 최소화 및/또는 방지할 수 있는 평탄화 필름 및 이를 포함하는 플렉서블 OLED 소자에 관한 것이다.
최근 스마트 의류(smart wear)에 대한 관심 및 연구가 증대하고 있는데, 스마트 의류란, 섬유 도는 의류의 속성을 유지하면서도 전기, 전자 소재 등을 접목시켜서, 디지털 기능을 구현할 수 있는 기능성 의류를 의미하며, 이는 군사용으로 개발되어 현재에는 의류 분야, 의료 분야 등으로 확대 적용하기 위해 지속적으로 연구 및 투자가 이루어지고 있는 추세에 있다. 예를 들어, 프린팅 전자 기술을 이용하여 웨어러블 컴퓨터(wearable computer)와 의류를 접목시킬 수가 있다.
또한, 최근 디스플레이와 관련하여, 사람들이 휴대성이 용이하면서도 좀 더 큰 화면을 원하기 때문에 접거나 구부리거나, 말 수 있는 플렉서블 디스플레이의 개발이 요구되고 있다. OLED나 LCD 같은 평판 디스플레이는 고해상도와 저전력 구동을 위해서는 능동형(active matrix) 구동방식이 필요한데, 현재 사용되고 있는 실리콘과 같은 무기 박막트랜지스터는 제조온도가 높고, 휘거나 구부렸을 때 쉽게 깨어지기 때문에 플렉서블 디스플레이에 적용하기에는 한계가 있다.
이와 같이, 스마트 의류, 플렉서블 디스플레이 등의 플렉서블 전기·전자제품을 제공하기 위해서, 휘거나 구부렸을 때도 견딜 수 있는 유기박막트랜지스터(Organic Thin Film Transistor, OTFT), OLED 소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이와 같은 유기박막트랜지스터(OTFT) 또는 OLED 소자를 제조하는 방법으로, 유기반도체 박막 형성 공정 방법에 따라, 유기반도체 재료가 용매에 용해되어서 다양한 코팅법으로 박막을 도포할 수 있는 용액 공정용 유기반도체와 용매에 용해가 불가능하여 고진공 장치에서 열을 가하여 유기반도체를 승화 시켜서 박막을 형성하는 진공증착용 유기반도체로 분류된다. 용액공정으로 유기반도체 박막을 도포할 수 있는 방법이 진공증착법에 비해서는 제조단가가 매우 낮고, 다양한 코팅법에 의해서 유연 기판 위에 롤투롤(Roll to Roll) 연속 공정이 가능하여 최근 활발히 연구되고 있다.
롤투롤 공정의 경우, 플렉서블 유기박막트랜지스터를 보다 낮은 가격으로 대량 생산할 수 있다. 하지만 이를 위해서는 플라스틱이나 스테인리스 스틸과 같이 휠 수 있는 기판을 사용해야 하는데, 이를 위해서는 공정온도를 300℃ 이하의 온도로 낮추거나, 또는 높은 공정온도에서도 견딜 수 있는 내열성이 우수하면서도 유연성 및 전기적 특성이 우수한 소재를 도입해야 하는 문제가 있다. 이에 기존에는 유기박막트랜지스터 및/또는 OLED 소자의 기재(substrate)로서 PET 소재의 필름, 섬유 등을 도입을 했었는데, 내열성이 부족한 한계가 있다.
본 발명자들은 기존 플레서블 OLED 소자의 문제점인 내열성 한계를 해결하기 위해 연구한 결과, 내열성 및 유연성 향상을 위해 도입한 아라미드 페이퍼로 인해 플렉서블 OLED 소자의 전기적 특성이 저하시키는 것을 최소화 및/또는 방지하기 위해 각층이 특정 물질로 이루어진 2개층 구조의 평탄화층을 형성시키면, 내열성 및 우수한 전기적, 광학적 특성을 확보할 수 있는 새로운 플렉서블 OLED 소자 기질용 평탄화 필름 및 이를 이용한 플렉서블 OLED 소자를 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 플렉서블 OLED 소자의 기재용 평탄화 필름에 관한 것으로서, 단층구조 또는 다층 구조를 포함할 수 있으며, 단층구조인 경우, 제1평탄화층만으로 이루어져 있으며, 다층 구조인 경우, 제1평탄화층 및 제2평탄화층이 적층된 구조를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 제1평탄화층은 PMF(Poly(melamine-co-formaldehyde), PVP(Poly(4-vinylphenol)), PGMEA(Propylene glycol monomethyl ether acetate), PEGDMA(Poly ethylene glycol dimethacrylate), PPGDMA(Poly propylene glycol dimethacrylate), PPGDA(poly propylene glycol diacrylate), PDEGDA(Poly diethylene glycol diacrylate), 하기 화학식 1로 표시되는 POSS계 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 실라잔계 화합물 및 폴리실라잔계 화합물 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징을 할 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서, E는 
, 
또는 
이고, R1, R3 및 R4는 각각은 독립적인 것으로서, 탄소수 2 ~ 5의 알킬렌기이며, R2는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 5의 알킬기이고, X는 -NHR5이고, 상기 R5는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 5의 알킬기이며,
[화학식 2]
상기 화학식 2에 있어서, R1 내지 R9 각각은 독립적으로, 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이며, B는 -NHR10이고, 상기 R10은 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 5의 알킬기이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 제1평탄화층의 상기 폴리실라잔계 화합물은 하기 화학식 4-1로 표시되는 단량체의 중합체; 하기 화학식 4-1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 4-2로 표시되는 화합물을 포함하는 공중합체; 및 하기 화학식 4-3으로 표시되는 중합체;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[화학식 4-1]
상기 화학식 4-1에 있어서, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이고,
[화학식 4-2]
상기 화학식 4-2에 있어서, R1은 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이며,
[화학식 4-3]
상기 화학식 4-3에 있어서, 상기 R1은 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이며, R2는 탄소수 2 ~ 5의 알킬렌기이고, R3 및 R4는 독립적인 것으로서, 수소원자, 탄소수 1 ~ 3의 알킬기 또는 탄소수 1 ~ 3의 알콕시기이며, R5는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 제1평탄화층의 상기 폴리실라잔계 화합물로서, 상기 공중합체는 화학식 4-1로 표시되는 단량체 및 화학식 4-2로 표시되는 단량체를 1 : 2 ~ 6 몰비로 공중합시킨 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 제1평탄화층은 PEGDMA 및 PPGDMA 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 디메타크릴레이트계 화합물; 및 상기 POSS계 화합물, 상기 실라잔 및 상기 폴리실라잔 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 혼합물;을 1 : 0.1 ~ 1.5 중량비로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 제2평탄화층은 하기 화학식 3으로 표시되는 중합체를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[화학식 3]
상기 화학식 3에 있어서, R1 내지 R8 각각은 독립적인 것으로서, 수소원자, 할로겐원자, 카복실기(carboxyl group), 아마이드기(amide group), -CF3, -Si(OR)mH3-m, 포밀기(formyl group) 또는 아실기(acyl group)이고, 상기 n은 중량평균분자량 50,000 ~ 200,000을 만족하는 유리수이며, m은 0 ~ 3의 정수이다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 평탄화 필름은 평균두께 0.1 ㎛ ~ 10 ㎛인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 평탄화 필름에 있어서, 제1평탄화층 및 제2평탄화층은 두께비가 1 : 0.1 ~ 10인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 평탄화 필름은 OLED 소자의 기재 및 양극 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 플렉서블 OLED 소자의 기재용 평탄화 필름에 있어서, 플렉서블 OLED 소자의 기재는 메타 아라미드 페이퍼, 파라 아라미드 페이퍼 및 메타-파라 아라미드 페이퍼 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 플렉서블 OLED 소자의 기재로서, 메타 아라미드 페이퍼를 사용하는 경우, 상기 메타 아라미드 페이퍼는 겉보기 밀도는 0.20 g/㎤ ~ 0.40 g/㎤이고, ASTM D-828에 의거하여 측정시 두께가 60 ~ 130 ㎛일 때, MD 방향 인장강도가 25 N/㎝ 이상이고, MD 방향 신장율이 5.0% 이상이며, TAPPI T414에 의거하여 측정시 MD 방향 인열강도가 0.95 N이상을 갖을 수 있다. 또한, 상기 기재층 소재인 상기 메타 아라미드 페이퍼는 두께가 0.14 mm일 때, MD 방향 비인열강도가 20 N㎡/㎏ ~ 30 N㎡/㎏인 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 메타 아라미드 페이퍼는 평량이 35 g/㎡ ~ 50 g/㎡일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 메타 아라미드 페이퍼는 메타아라미드 플록 및 메타아마리드 피브리드를 포함하며, 상기 플록 및 피브리드는 고유점도(I.V)가 1.5 ~ 2.0인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 목적인 플렉서블 OLED 소자는 앞서 설명한 다양한 형태의 평탄화 필름을 포함하며, 상기 아라미드 페이퍼를 포함하는 기재(또는 기재층), 상기 평탄화층, 양극층, 정공주입-수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 및 음극층이 차례대로 적층된 구조를 포함할 수 있고, 또한, 상기 양극층 및 정공주입-수송층 사이에 캡핑층을 더 포함하고, 상기 음극층의 상단면에 캡핑층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 플렉서블 OLED 소자에 있어서, 상기 기재층은 평균두께 0.1㎛ ~ 150㎛이고, 상기 평탄화층은 평균두께 0.1 ㎛ ~ 10 ㎛인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 플렉서블 OLED 소자에 있어서, 상기 평탄화층은 RMS 표면 거칠기(root mean square surface roughness)가 0.1㎚ ~ 300 ㎚인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하며, 상기 호스트는 CBP(4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl)를 포함하며, 상기 도펀트는 Ir(ppy)3)(Tris[2-phenylpyridinato-C2, N]iridium(III))를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 전자수송층은 TPBi(N, N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 캡핑층은 TAPC(Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexane)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 플렉서블 OLED 소자는 전압이 (Luminance 1nit일때), 3.0 V ~ 6.0 V 이고, 전류밀도가 0.1 mA/㎠ ~ 0.2 mA/㎠일 때, 휘도가 50 cd/㎡ ~ 100 cd/㎡를 갖을 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 플렉서블 OLED 소자는 전류밀도가 0.1 mA/㎠ ~ 0.2 mA/㎠일 때, 외부양자효율(External Quantum Efficiency, E.Q.E)이 3% ~ 20% 인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 플렉서블 OLED 소자는 전계 발광스펙트럼 측정시 PL파장 세기가 4 ~ 95 (arb. unit)인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 앞서 설명한 다양한 형태의 플렉서블 OLED 소자를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 아라미드 소재의 기재 일면에 평탄화층을 형성시킨 후, OLED 소자를 형성시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 플렉서블 OLED 소자의 제조방법은 메타 아라미드 페이퍼, 파라 아라미드 페이퍼 및 메타-파라 아라미드 페이퍼 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 아라미드 페이퍼 소재의 기재 일면에 PMF, PVP, PGMEA, PEGDMA, PPGDMA, PPGDA, PDEGDA, 하기 화학식 1로 표시되는 POSS계 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 실라잔 및 폴리실라잔 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 제1평탄화 수지를 코팅 및 건조시켜서 제1평탄화층을 형성시키는 단계; 상기 제1평탄화층의 상단면에 하기 화학식 3으로 표시되는 중합체를 포함하는 제2평탄화수지를 코팅 및 건조시켜서 제2평탄화층을 형성시키는 단계; 상기 제2평탄화층의 상단면에 양극층, 양극층, 정공주입-수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 및 음극층이 차례대로 증착시키는 단계;를 포함하는 공정을 수행하여 플렉서블 OLED 소자를 제조할 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서, E는 
, 
또는 
이고, R1, R3 및 R4는 각각은 독립적인 것으로서, 탄소수 2 ~ 5의 알킬렌기이며, R2는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 5의 알킬기이고, X는 -NHR5이고, 상기 R5는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 5의 알킬기이다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에 있어서, R1 내지 R9 각각은 독립적으로, 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이며, B는 -NHR10이고, 상기 R10은 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 5의 알킬기이다.
[화학식 3]
상기 화학식 3에 있어서, R1 내지 R8 각각은 독립적인 것으로서, 수소원자, 할로겐원자, 카복실기(carboxyl group), 아마이드기(amide group), -CF3, -Si(OR)mH3-m, 포밀기(formyl group) 또는 아실기(acyl group)이고, 상기 n은 중량평균분자량 50,000 ~ 200,000을 만족하는 유리수이며, m은 0 ~ 3의 정수이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 기재 소재로 사용하는 상기 아라미드 페이퍼는 캘린더링 공정을 포함하지 않는 공정을 수행하여 제조하며, 상기 아라미드 페이퍼는 메타아라미드 플록 및 메타아마리드 피브리드를 포함하는 지료를 투입하여 습지필(wet-web)을 제조하는 1단계; 상기 습지필을 탈수하는2단계; 탈수된 습지필을 1차 열풍 건조하는 3단계; 건조된 습지필을 2차 건조하여 지필을 제조하는 4단계; 및 건조된 지필을 250℃ ~ 320℃에서 3차 건조하는 5단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 아라미드 페이퍼 제조시, 상기 1차 열풍건조는 195℃ ~ 250℃에서 열풍 건조를 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 아라미드 페이퍼 제조시, 상기 2차 건조는 100℃ ~ 150℃에서 수행하며, 상기 3차 건조는 10초 ~ 80초간 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 아라미드 페이퍼 제조시, 상기 2 단계와 3 단계 사이 또는 3 단계와 4 단계 사이에 습지필을 압축탈수하는 단계;를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 평탄화 필름은 플렉서블 OLED 소자로서 아라미드 페이퍼 소재의 기재를 사용하는 경우, 페이퍼 소재의 기재의 문제점인 높은 표면 거칠기를 크게 감소시켜서 OLED 소자의 전기적 특성의 저하를 방지할 수 있는 바, 전기적, 광학적 특성이 우수한 플렉서블 OLED 소자, 나아가 롤러블 디스플레이 소자, 웨어러블 디스플레이 소자, 웨어러블 조명기기 등을 제공할 수 있다.
도 1은 준비예 1-1에서 실시한 아라미드 페이퍼의 제조공정의 개략도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 플렉서블 OLED 소자의 개략도이다.
도 3은 실험예 1에서 실시한 실시예 1의 플렉서블 OLED 소자의 평탄화층의 RMS 표면 거칠기를 측정한 AFM 측정 사진이다.
도 4는 실험예 1에서 실시한 실시예 8 및 비교예 5의 플렉서블 OLED 소자의 평탄화층의 RMS 표면 거칠기를 측정한 AFM 측정 사진이다.
도 5는 실험예 2에서 실시한 실시예 8 및 비교예 5의 플렉서블 OLED 소자의 전계 발광 스펙트럼 측정 그래프이다.
도 6은 실험예 2에서 실시한 실시예 2, 실시예 6, 비교예 1, 비교예 3 및 비교예 4의 플렉서블 OLED 소자의 전계 발광 스펙트럼 측정 그래프이다.
도 7은 실험예 3에서 실시한 실시예 8 및 비교예 5의 플렉서블 OLED 소자의 외부양자효율(E.Q.E) 측정 그래프이다.
도 8은 실험예 3에서 실시한 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 4의 외부양자효율(E.Q.E) 측정 그래프이다.
도 9는 실험예 3에서 실시한 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 4의 휘도(cd/m2) 측정 그래프이다.
도 2는 본 발명의 플렉서블 OLED 소자의 개략도이다.
도 3은 실험예 1에서 실시한 실시예 1의 플렉서블 OLED 소자의 평탄화층의 RMS 표면 거칠기를 측정한 AFM 측정 사진이다.
도 4는 실험예 1에서 실시한 실시예 8 및 비교예 5의 플렉서블 OLED 소자의 평탄화층의 RMS 표면 거칠기를 측정한 AFM 측정 사진이다.
도 5는 실험예 2에서 실시한 실시예 8 및 비교예 5의 플렉서블 OLED 소자의 전계 발광 스펙트럼 측정 그래프이다.
도 6은 실험예 2에서 실시한 실시예 2, 실시예 6, 비교예 1, 비교예 3 및 비교예 4의 플렉서블 OLED 소자의 전계 발광 스펙트럼 측정 그래프이다.
도 7은 실험예 3에서 실시한 실시예 8 및 비교예 5의 플렉서블 OLED 소자의 외부양자효율(E.Q.E) 측정 그래프이다.
도 8은 실험예 3에서 실시한 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 4의 외부양자효율(E.Q.E) 측정 그래프이다.
도 9는 실험예 3에서 실시한 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 4의 휘도(cd/m2) 측정 그래프이다.
본 발명에서 사용하는 용어인 "필름"은 당업계에서 일반적으로 사용하는 필름 형태뿐만 아니라, 시트(sheet) 형태, 코팅 형태를 포함하는 폭 넓은 의미이다.
본 발명에서 사용하는 용어인 "C1", "C2" 등은 탄소수를 의미하는 것으로서, 예를 들어 "C1 ~ C5의 알킬기"는 탄소수 1 ~ 5의 알킬기를 의미한다.
본 발명에서 
로 표현된 화학식에서, [R1은 독립적으로 수소원자, 메틸기 또는 에틸기이며, a는 1 ~ 3이다.]라고 치환기에 대해 표현되어 있을 때, a가 3인 경우, 복수의 R1, 즉 R1 치환기가 3개가 있고, 이들 복수 개의 R1들 각각은 서로 같거나 다른 것으로서, R1들 각각은 모두 수소원자, 메틸기 또는 에틸기일 수 있으며, 또는 R1들 각각은 다른 것으로서, R1 중 하나는 수소원자, 다른 하나는 메틸기 및 또 다른 하나는 에틸기일 수 있음을 의미하는 것이다. 그리고, 상기 내용은 본 발명에서 표현된 치환기를 해석하는 일례로서, 다른 형태의 유사 치환기도 동일한 방법으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에서 사용하는 용어인 "플록"이라 함은 스테이플 섬유보다 더 짧은 길이의 섬유를 의미하며, 플록의 길이는 약 0.5mm 내지 약 15 mm이고 직경은 4 내지 50 ㎛이며, 바람직하게는 길이는 1mm 내지 12 mm이고 직경은 8㎛ 내지 40 ㎛일 수있다. 아라미드 플록은 예를 들어 미국등록특허 제3,063,966호, 제3,133,138호, 제3,767,756호 및 제3,869,430호에 기재된 방법에 의해 제조된 것과 같이 유의한 또는 임의의 피브릴화 없이 아라미드 섬유를 짧은 길이로 절단하여 제조될 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용하는 용어인 "피브리드"라 함은 비(非)과립형의 펄프 또는 필름-유사 입자를 의미하며, 바람직하게는, 이의 융점 또는 분해점이 320 ℃를 초과할 수 있다. 피브리드는 평균 길이가 0.5 mm 내지 2 mm이고 종횡비는 15:1 내지 50:1이다. 미국 특허 제3,018,091호에 개시된 유형의 피브리드화 장치를 사용하는 것을 포함하고, 중합체 용액이 단일 단계로 침전 및 전단되는 임의의 방법에 의해 제조될 수 있다.
이하에서는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명을 한다.
본 발명의 평탄화 필름은 도 2에 개략도로 도시한 바와 같이, 플렉서블 OLED 소자의 기재(또는 기재층)의 상단면에 형성되며, 단층구조 또는 도 2에 개략도로 도시한 바와 같이, 다층구조로서, 평탄화층(20)은 제1평탄화층(21) 및 제2평탄화층(22)으로 형성시킬 수 있다.
본 발명의 평탄화 필름이 단층구조인 경우, PMF(Poly(melamine-co-formaldehyde), PVP(Poly(4-vinylphenol)), PGMEA(Propylene glycol monomethyl ether acetate), PEGDMA(Poly ethylene glycol dimethacrylate), PPGDMA(Poly propylene glycol dimethacrylate), PPGDA(poly propylene glycol diacrylate), PDEGDA(Poly diethylene glycol diacrylate), 하기 화학식 1로 표시되는 POSS계 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 실라잔 및 폴리실라잔 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상으로 혼합한 수지를 이용하여 평탄화층을 형성시킬 수 있다.
또한, 평탄화층을 다층구조로 형성시키는 경우, 상기 제1평탄화층은 PMF, PVP, PGMEA, PEGDMA, PPGDMA, PPGDA, PDEGDA, 하기 화학식 1로 표시되는 POSS계 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 실라잔계 화합물 및 폴리실라잔계 화합물 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 상기 PEGDMA 및 EGDMA중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 디메타크릴레이트계 화합물; 및 상기 POSS계 화합물, 상기 실라잔계 화합물 및 상기 폴리실라잔계 화합물 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 혼합물;을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 디메타크릴레이트계 화합물; 및 상기 혼합물을 1 : 0.1 ~ 1.5 중량비로, 바람직하게는 1 : 0.2 ~ 1.2 중량비로, 더욱 바람직하게는 1 : 0.5 ~ 1.2 중량비로 포함하는 것이 유연성 및 내열성 면에서 유리하다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서, E는 
, 
또는 
이고, 바람직하게는 
또는 
이다. 그리고, 상기 R1, R3 및 R4 각각은 독립적인 것으로서, 탄소수 2 ~ 5의 알킬렌기이며, 바람직하게는 탄소수 2 ~ 3의 알킬렌기이다. 또한, 상기 R2는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 5의 알킬기이고, 바람직하게는 탄소수 1 ~ 3의 알킬기, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 ~ 2의 알킬기이다. 그리고, 상기 X는 -NHR5이고, 상기 R5는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 5의 알킬기이며, 바람직하게는 수소원자이다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에 있어서, R1 내지 R9 각각은 독립적으로, 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이며, 바람직하게는 수소원자이다. 그리고, B는 -NHR10이고, 상기 R10은 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 5의 알킬기이며, 바람직하게는 R10은 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 2의 알킬기이다.
그리고, 상기 폴리실라잔계 화합물은 하기 화학식 4-1로 표시되는 단량체의 중합체; 하기 화학식 4-1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 4-2로 표시되는 화합물을 포함하는 공중합체; 및 하기 화학식 4-3으로 표시되는 중합체 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 하기 화학식 4-1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 4-2로 표시되는 화합물을 포함하는 공중합체를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 화학식 4-1로 표시되는 단량체 및 상기 화학식 4-2로 표시되는 단량체를 1 : 2 ~ 6 몰비로 공중합시킨 공중합체를 포함할 수 있다.
[화학식 4-1]
상기 화학식 4-1에 있어서, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이고, 바람직하게는 수소원자 또는 탄소수 1의 알킬기이다.
[화학식 4-2]
상기 화학식 4-2에 있어서, R1은 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이고, 바람직하게는 탄소수 1의 알킬기이다.
[화학식 4-3]
상기 화학식 4-3에 있어서, 상기 R1은 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이며, 바람직하게는 탄소수 1의 알킬기이다. 그리고, R2는 탄소수 2 ~ 5의 알킬렌기이고, 바람직하게는 탄소수 2 ~ 3의 알킬렌기이다. 또한, R3 및 R4는 독립적인 것으로서, 수소원자, 탄소수 1 ~ 3의 알킬기 또는 탄소수 1 ~ 3의 알콕시기이며, 바람직하게는 탄소수 탄소수 1 ~ 3의 알콕시기이다. 그리고, R5는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이며, 바람직하게는 탄소수 1의 알킬기이다.
본 발명의 평탄화층은 상기 제1평탄화층의 상단면에 특정 물질을 포함하는 제2평탄화층을 도입함으로서, 표면 거칠기를 크게 개선시켜서, 외부양자효율(External Quantum Efficiency, E.Q.E)을 향상시킬 수도 있다.
본 발명에서 상기 제2평탄화층은 하기 화학식 3으로 표시되는 중합체를 포함할 수 있다.
[화학식 3]
상기 화학식 3에 있어서, R1 내지 R8 각각은 독립적인 것으로서, 수소원자, 할로겐원자, 카복실기(carboxyl group), 아마이드기(amide group), -CF3, -Si(OR)mH3-m, 포밀기(formyl group) 또는 아실기(acyl group)이이며, 바람직하게는 R1 내지 R8 각각은 독립적으로 불소원자, 염소원자 또는 포밀기이며, 더욱 바람직하게는 R1 내지 R8 각각은 모두 불소원자이다. 그리고, 상기 n은 화학식 3으로 표시되는 중합체는 중량평균분자량 50,000 ~ 200,000을 만족하는 유리수이고, 바람직하게는 중량평균분자량 70,000~ 150,000을 만족하는 유리수이다. 또한, 상기 m은 0 ~ 3의 정수이고 바람직하게는 2 ~ 3의 정수, 더욱 바람직하게는 3이다.
그리고, 상기 평탄화층은 전체 평균두께 0.1 ㎛ ~ 10 ㎛로, 바람직하게는 평균두께 0.2㎛ ~ 5㎛로, 더욱 바람직하게는 0.2㎛ ~ 1㎛로 형성시킬 수 있다. 이때, 제1평탄화층 및 제2평탄화층을 포함하는 평탄화층의 전체 두께가 0.1 ㎛ 미만이면 표면 거칠기가 증가하여 OLED 소자의 전기적 특성에 영향을 줄 수 있으며, 평탄화층의 전체 두께가 10 ㎛를 초과하여 두껍게 할 필요는 없다.
또한, 상기 평탄화층에 있어서, 제1평탄화층과 제2평탄화층은 두께비가 1 : 0.1 ~ 10가 되도록 형성시키는 것이 좋으며, 이때, 제2평탄화층이 제1평탄화층 대비 1 : 0.1 두께비로 너무 얇으면 표면 거칠기 감소 효과가 떨어질 수 있으며, 1 : 10두께비로 제2평탄화층을 형성시키는 것을 불필요하게 너무 두껍게 제2평탄화층을 형성시키는 것이며, 오히려 박육화에 불리하므로, 상기 두께비를 갖도록 제1평탄화층 및 제2평탄화층을 형성시키는 것이 유리하다.
이와 같이, 기재층의 상단면에 단층의 평탄화층 및/또는 복수층의 제1평탄화층 및 제2평탄화층을 형성시키는 경우, 본 발명에서 있어서, 평탄화층의 표면 거칠기는 0.1㎚ ~ 300 ㎚, 바람직하게는 1㎚ ~ 100 ㎚, 더욱 바람직하게는 2㎚ ~ 50㎚일 수 있다.
본 발명의 플렉서블 OLED 소자는 기재층으로서, 아라미드 페이퍼를 기재로 도입하여 OLED 소자의 플렉서블을 가능케 하고, 유리 기판이 아닌 페이퍼 소재의 기재층으로 인해 표면이 거칠어서 OLED 소자의 전기적 특성이 저하되는 것을 방지하기 위해 특정 소재를 평탄화 필름을 평탄화층으로서 도입한 발명이다.
이러한, 본 발명의 플렉서블 OLED 소자는 상기 기재층 및 평탄화층을 다양한 형태의 플렉서블 OLED 소자에 도입할 수 있으며, 본 발명의 이해를 돕기 위해 일례를 들면, 도 2에 도시한 개략도와 같이 기재층(10), 제1평탄화층(21) 및 제2평탄화층(22)으로 구성된 평탄화층(20), 양극층(30), 정공주입-수송층(40), 발광층(60), 전자수송층(70) 및 음극층(90)이 적층된 형태일 수 있다. 또한, 캡핑층(50, 50')을 상기 정공주입-수송층(40)과 발광층(60) 사이에 및/또는 음극층(90)의 상단면에 도입할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 상기 기재층은 메타 아라미드 페이퍼, 파라 아라미드 페이퍼 및 메타-파라 아라미드 페이퍼 중에서 선택된 1종 이상의 아라미드 페이퍼를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 메타 아라미드 페이퍼를 기재층 소재로 사용할 수 있다. 그리고, 상기 기재층은 평균두께 0.1 ㎛ ~ 150 ㎛인 것이, 바람직하게는 0.1 ㎛ ~ 100 ㎛인 것이, 더욱 바람직하게는 0.2 ㎛ ~ 80 ㎛인 것이 좋으며, 이때, 기재층의 평균두께가 0.1 ㎛ 미만이면 페이퍼가 찢어지는 문제가 있을 수 있고, 150 ㎛를 초과하면 OLED 소자의 유연성이 떨어지는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내의 두께를 갖는 것이 좋다.
그리고, 상기 기재층 소재로서, 메타 아라미드 페이퍼를 사용하는 경우, 상기 메타 아라미드 페이퍼는 겉보기 밀도가 0.20 g/㎤ ~ 0.40 g/㎤이고, ASTM D-828에 의거하여 측정시 두께가 60 ㎛ ~ 130 ㎛일 때, MD 방향 인장강도가 25 N/㎝ 이상, 바람직하게는 25 ~ 35 N/㎝ 이고, MD 방향 신장율이 5.0% 이상, 바람직하게는 5.0% ~ 10.0%이며, TAPPI T414에 의거하여 측정시 MD 방향 인열강도가 0.95 N 이상인 것을, 바람직하게는 1.00 N ~ 1.20 N인 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 메타 아라미드 페이퍼는 두께가 0.14 mm일 때, MD 방향 비인열강도가 20 ~ 30 N㎡/㎏을, 바람직하게는 비인열강도 22 N㎡/㎏ ~ 28 N㎡/㎏을 갖을 수 있으며, 상기 메타 아라미드 페이퍼는 평량이 35 g/㎡ ~ 50 g/㎡, 바람직하게는 38 g/㎡ ~ 45 g/㎡을 갖을 수 있다.
그리고, 상기 메타 아라미드 페이퍼는 메타아라미드 플록 및 메타아마리드 피브리드를 포함하며, 상기 플록 및 피브리드는 고유점도(I.V)가 1.5 ~ 2.0인 것을 특징으로 할 수 있다.
기재층 성분인 아라미드 페이퍼를 제조하는 방법에 대하여 설명하면 아래와 같다.
구체적으로 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 아라미드 페이퍼 제조방법을 위한 공정도로서, 이를 제조하는 바람직한 일례를 설명하면 아래와 같다.
아라미드 플록 및 아마리드 피브리드를 포함하는 지료를 투입하여 습지필(wet-web)을 제조하는 1단계; 습지필을 탈수하는 2단계; 탈수된 습지필을 1차 열풍 건조하는 3단계; 건조된 습지필을 2차 건조하는 4단계; 및 건조된 지필을 250 ~ 320℃에서 3차 건조하는 5단계를 포함하는 공정을 통하여 아라미드 페이퍼를 제조할 수 있다.
상기 습지필을 제조하는 단계에 있어서, 상기 아라미드 플록 및 아라미드 피브리드는 메타 아라미드 페이퍼를 제조하고자 하는 경우, 메타 아리미드 플록 및 메타 아라미드 피브리드를 사용할 수 있다. 그리고, 그 사용량은 메타아라미드 플록 100 중량부에 대하여 메타아라미드 피브리드 80 ~ 200 중량부를 혼합하여 사용할 수 있다. 메타 아라미드 피브리드 및 메타 아라미드 플록에 유용에 적합한 메타 아라미드 중합체는 아미드 (-CO-NH-) 결합의 적어도 85%가 2개의 방향족 고리에 직접 부착되는 폴리아미드일 수 있고, 첨가제가 함께 사용될 수 있으며, 최대 10중량% 만큼 많은 다른 중합체성 재료가 메타 아라미드와 블렌딩될 수 있다. 구체적인 예를 들면, 아라미드의 다이아민을 치환하는 10%만큼 이산 클로라이드를 갖는 공중합체가 사용 될 수 있다. 그리고, 메타 아라미드 중합체는 폴리(메타페닐렌 아이소프탈아미드), 4,4-다이아미노다이페닐 설폰 및/또는 3,3-다이아미노다이페닐 설폰의 중합체일 수 있으며, 바람직하게는 폴리(메타페닐렌아이소프탈아미드)의 중합체일 수 있다.
한편, 메타 아라미드 피브리드 및 메타 아라미드 플록에 포함된 상기 메타 아라미드 중합체의 고유점도(I.V)는 1.5 ~ 2.0인 것이 1차 열풍건조, 2차 건조 및 3차건조와 관련하여 페이퍼의 물성을 향상시키는데 매우 유리하다. 만일, 메타 아라미드 중합체의 고유점도(I.V)가 1.5 미만이거나 2.0을 초과하면 물성향상의 정도가 현저하게 떨어지게 된다.
한편, 1 단계에서는 고해기(Refiner: 100)를 이용하여 아라미드 플록 및 아라미드 피브리드를 물에 혼합하여 지료를 제조할 수 있다. 상기 아라미드 플록 및 피브리드는 전체 지료 조성물에 대하여 1 ~ 10 중량%일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 고해기(100)을 통과한 지료는 헤드박스(120)를 거쳐 금망부 (wire part: 210)로 이송된다. 상기 금망부(210)는 엔드리스상(endless 狀)으로 형성된 장망식 초지기(fourdrinier machine)와, 큰 원통형으로 형성된 환망식 초지기(cylinder machine), 경사식 초지기 (Inclined machine), 금망부가 상하로 형성된 쌍망식 초지기(Gap Former)로 구분될 수 있으며 본 발명에서는 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로 헤드박스(120)에서 토출된 지료는 금망부의 지합판(forming board: 211)을 통해 습지필(wet web)을 형성한다.
다음으로, 2 단계에서 습지필을 탈수시키는데, 상기 습지필은 금망부(210)에 구비된 다수의 롤러에 의해 이송하게 되며, 이때 탈수부(212)를 통과하면서 탈수공정이 수행된다. 상기 탈수부는 석션박스(suction box)를 통해 달성될 수 있으며, 상기 석션박스는 복수개가 구비될 수 있다. 상기 석션박스는 금망 하부에 접하도록 설치되며, 탈수된 물은 금망 외부로 배출한다.
다음으로 3 단계에서 상기 탈수된 습지필을 열풍건조부(220)에서 1차 열풍건조를 수행하는데, 상기 3 단계는 습지필의 수분제거를 증대시키고 습지 구조의 두께 감소를 최소화하기 위해 수행하는 것으로서 이를 수행하지 않은 페이퍼에 비하여 벌크(Bulk), 통기도 및 흡수성 증가 등 물성이 향상된다. 한편, 상기 3단계는 바람직하게는 195℃ ~ 250℃의 온도에서 수행하는 것이 유리하다. 만일, 상기 온도범위를 벗어나서 열풍건조를 수행하면 물성향상의 정도가 미미해지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 3 단계는 반드시 열풍건조를 통해 달성되어야 하며, 열풍건조기의 예시로서 테트(Through Air Dryer), 스푸너(Spooner) 등이 포함될 수 있다. 만일 열풍건조가 아닌 다른 종류의 건조기(예를 들어, 접촉식 건조기의 일종인 Cylinder Dryer, Yankee Dryer, Lab. 수초지 건조기 등)를 사용하는 경우에는 지필 내의 수분이 포켓 형태로 잔류해 건조가 불량해지며, 건조 펠트(Felt)에 의해 습지가 압착된 상태로 건조됨에 따라 두께 감소가 되는 문제가 발생할 수 있으며, 온도조건을 만족하는 경우에도 본 발명의 목적을 달성하기 어려울 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 2 단계와 3 단계 사이 또는 3 단계와 4 단계 사이에 습지필을 압축탈수부(230)에서 압축탈수하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우에도 압축탈수는 메타 아라미드 페이퍼의 저밀도 범위를 만족하는 정도인 경우 선택적으로 진행될 수 있다.
다음으로, 4 단계로서 상기 열풍건조된 습지필을 2차 건조부(240)에서2차 건조를 실시하여 지필을 제조한다. 이는 습지필을 수분을 효과적으로 제거하기 위한 것으로, 건조온도는 100℃ ~ 150℃일 수 있다. 만일 건조온도가 100℃ 미만이면 원하는 만큼 건조가 되지 않아 건조불량 문제가 발생할 수 있고, 150℃를 초과하면 급격한 건조로 습지필 내부의 수분이 포켓(Pocket)형태로 잔류되는 문제가 발생할 수 있다. 건조시간은 30초 내지 600초일 수 있다.
다음으로, 5 단계는 상기 열풍건조된 지필을 250℃ ~ 320℃에서 3차 건조부(250)에서 3차 건조한다. 종래의 아라미드 페이퍼는 3단계, 5 단계를 거치지 않고 단순히 4 단계의 단순히 100℃ ~ 150℃에서 건조공정을 통해 아마리드 페이퍼를 수득하였다. 그 결과, 캘린더링을 거치지 않으므로 저밀도를 유지하면서도 신장율, 인열강도 등이 기존의 아라미드 페이퍼에 비하여 현저하게 향상되는 것을 확인하였다. 구체적으로 상기 3차 건조는 250℃ ~ 320℃에서 수행되는 것이 물성향상에 매우 유리하다. 만일 3차 건조온도가 250℃ 미만이거나 320℃를 초과하면 원하는 물성을 만족하게 어렵다. 한편, 상기 3차 건조는 10초 ~ 80초간 수행될 수 있다. 만일 10초 미만이면 원하는 목적을 달성하기 어렵고 80초를 초과하면 지필의 유연성이 감소하여 제품 가공성에 문제가 발생할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 OLED 소자는 기재층(10), 제1평탄화층(21) 및 제2평탄화층(22)으로 구성된 평탄화층(20), 양극층(30), 정공주입-수송층(40), 발광층(60), 전자수송층(70) 및 음극층(90)이 적층된 형태일 수 있으며, 또한, 캡핑층(50, 50')을 상기 정공주입-수송층(40)과 발광층(60) 사이에 및/또는 음극층(90)의 상단면에 도입할 수도 있다.
상기 양극층(30)은 당업계에서 사용하는 일반적인 전극 소재를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 알루미늄(Al) 및/또는 은(Ag)을 사용하여 5×10-6 torr 이하의 고진공 하에서, 2 Å/s ~ 5 Å/s속도로 진공열증착 방식으로 양극층을 형성시킬 수 있다.
그리고, 상기 정공주입-수송층(40)은 당업계에서 사용하는 일반적인 소재를 사용하여 형성시킬 수 있으며, 예를 들면, 산화몰리브덴(MoO3) 및 TAPC(Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexane)를 포함하는 수지를 5×10-6 torr 이하의 고진공 하에서, 0.5 Å/s ~ 1 Å/s속도로 진공열증착시켜서 정공주입-수송층(40)을 100 ㎚ ~ 300 ㎚의 두께로 형성시킬 수 있다.
또한, 상기 발광층(60)은 당업계에서 사용하는 일반적인 소재를 사용하여 형성시킬 수 있으며, 예를 들면, 상기 호스트로서 CBP(4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl)를, 도펀트로서, Ir(ppy)3)(Tris[2-phenylpyridinato-C2, N]iridium(III))를 5×10-6 torr 이하의 고진공 하에서, 0.5 Å/s ~ 1 Å/s 속도로 동시에 진공열증착시켜서 발광층을 20 ㎚ ~ 50 ㎚ 두께로 형성시킬 수 있다.
그리고, 상기 전자수송층(70) 또한 당업계에서 사용하는 일반적인 소재를 사용하여 형성시킬 수 있으며, 예를 들면, TPBi(N, N'-Di(1-naphthyl)-N, N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine)을 5×10-6 torr 이하의 고진공 하에서, 0.5 Å/s ~ 1 Å/s 속도로 동시에 진공열증착시켜서 전자수송층을 20 ㎚ ~ 80 ㎚ 두께로 형성시킬 수 있다.
또한, 상기 음극층(90) 역시 당업계에서 사용하는 일반적인 소재를 사용하여 형성시킬 수 있으며, 예를 들면, 알루미늄 및/또는 은(Ag)을 사용하여 형성시킬 수 있으며, 바람직하게는 5×10-6 torr 이하의 고진공 하에서, 알루미늄을 2 Å/s ~ 5 Å/s 속도로 열 증착시켜서, 1㎚ ~ 5㎚ 두께의 알루미늄층을 형성시킨 다음, 알루미늄층의 상단면에 은을 2 Å/s ~ 2.5 Å/s 속도로 10㎚ ~ 20㎚ 두께의 은(Ag)층을 형성시켜서 2개층 형태의 음극층을 형성시킬 수 있다.
또한, TAPC(Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexane)를 포함하는 수지를 진공열증착시켜서, 상기 정공주입-수송층(40)과 발광층(60) 사이 및/또는 음극층(90)의 상단면에 캡핑층(50, 50')을 형성시켜서 발광층의 광학적 공진을 맞춰주는 역할, 즉, 내부 유기물층과 굴절률(refractive index)를 맞춰주는 역할로 원하는 파장대 색이 나오도록 조절하는 역할을 하도록 제조할 수도 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
[
실시예
]
준비예
1-1 :
아라미드
페이퍼의 제조
고유점도 1.8의 메타아라미드(폴리 메타 페닐렌이소프탈아미드) 도프(mA Dope)를 제조하였고, 피브릴 제조장치를 이용하여 여수도(Canadian Standard Freeness)가 150 ㎖인 메타아라미드 피브리드(Fibrid)를 제조하였다. 제조된 피브리드는 습식 부직포 제조 공정성 향상 및 최종 제품인 분리막의 물리적 특성 향상을 위하여 리파이너(Double Disk Refiner)를 이용하여 0.8% 농도로 고해를 실시하여 피브리드의 여수도를 80 ㎖로 조정하였다.
한편, 동일 폴리머를 이용하여 2.0데니어의 섬유를 생산한 후, 섬유장이 7 mm가 되도록 제단하여 플럭(Floc)을 제조하였으며, 이 플럭의 강도는 5.3g/de이고 신도는 35%였다.
이후 물에 상기 피브리드와 플록을 6 : 4의 중량비로 혼합하고, 이를 물에 대하여 0.5중량%가 되도록 첨가하여 지료를 제조하였다.
상기 지료를 도 1의 페이퍼 제조장치에 투입하여 습지필을 제조하였다. 이 후, 열풍 건조기에서 200℃에서 30초간 1차 열풍건조를 수행하였으며, 120℃에서60초간 2차 건조 이후 지필을 실린더 건조기에서 300℃로 20초간 3차 건조를 수행하고 이를 냉각하여 메타 아라미드 페이퍼(평균두께 60㎛)를 제조하였다.
준비예
1-2
열풍건조기의 온도가 235℃이고, 메타 아라미드 페이퍼의 평균두께가 80㎛인 것을 제외하고는 준비예 1-1과 동일하게 실시하여 메타 아라미드 페이퍼를 제조하였다.
준비예
1-3
고유점도가 1.5의 메타아라미드를 사용한 것을 제외하고는 준비예 1-1과 동일하게 실시하여 메타아라미드 페이퍼(평균두께 60㎛)를 제조하였다.
준비예
1-4
고유점도가 2.0의 메타 아라미드를 사용하고, 메타 아라미드 페이퍼의 평균두께가 80㎛인 것을 제외하고는 준비예 1-1과 동일하게 실시하여 메타아라미드 페이퍼를 제조하였다.
준비예
1-5
메타 아라미드 페이퍼의 평균두께가 130㎛인 것을 제외하고는 준비예 1-1과 동일하게 실시하여 메타 아라미드 페이퍼를 제조하였다.
비교준비예
1-1
메타 아라미드 페이퍼의 평균두께가 170㎛인 것을 제외하고는 준비예 1-1과 동일하게 실시하여 메타 아라미드 페이퍼를 제조하였다.
비교준비예
1-2
메타 아라미드 페이퍼의 평균두께가 0.07㎛로 제조하고자 했으나, 페이퍼가 부서지고 가공하기 어려운 문제가 발생했다.
실험예
1 :
아라미드
페이퍼의 물성 측정
상기 준비예 1-1 ~ 준비예 1-5및 비교준비예 1-1에서 제조한 아라미드 페이퍼의 물성을 하기와 같이 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(1)
인장강도
(N/
cm
) 및
신장율
(%)
인장강도와 신장율은 ASTM D-828에 의거하여 항온항습 조건에서 24시간 조습처리를 실시한 후 시료를 기계방향으로 재단하여 수평형 인장강도 측정기에서 MD(기계방향) 방향으로 하중을 가하였을 때 최대강도로 측정하였고, 신장율은 인장파단 시까지 시편이 늘어난 길이비로 측정하였다.
(2)
인열강도
(N)
인열강도는 TAPPI T414에 의거하여 항온항습 조건에서 24시간 조습 처리를 실시한 후 시료를 폭방향으로 재단하여 엘멘도르프(Elmendorf) 인열강도 측정기에서 MD(기계방향) 인열강도를 측정하였다.
(3) 비인열강도(
Nm
2
/
kg
)
비인열강도는 측정된 평량 및 인열강도 값을 이용하여 하기 수학식 1로 산출하였다.
[수학식 1]
비인열강도(Nm2/kg) = [인열강도(N)×1000] / 평량(g/㎡)
(4) 흡수량
흡수량은 TAPPI T441에 의거하여 면적 100 ㎠ 크기의 콥(Cobb) 테스트기에 항온항습 처리 후 칭량된 시료를 장착한 후 테스트기에 물 100ml을 붓고 60초 후에 흡수되지 않은 물을 버리고 합습지로 시료 표면의 물기를 제거한 후, 칭량을 실시하였고, 흡수량은 하기 수학식 2로 산출하였다.
[수학식 2]
흡수량(g/㎡) = (최종 시편의 무게(g) - 항온항습처리된 시편의 무게(g))×100
| 구분 | 평량 (g/㎡) |
두께 (㎛) |
겉보기 밀도 (g/㎠) |
MD 인장강도 (N/cm) |
MD 신장율 (%) |
MD 인열강도 (N) |
MD 비인열강도 (Nm2/kg) |
흡수량 (g/㎡) |
| 준비예 1-1 | 41.3 | 60 | 0.29 | 29.45 | 6.79 | 1.08 | 26.2 | 13.5 |
| 준비예 1-2 | 41.6 | 80 | 0.30 | 29.59 | 7.26 | 1.07 | 25.8 | 13.5 |
| 준비예 1-3 | 41.4 | 60 | 0.28 | 32.72 | 7.36 | 1.15 | 27.8 | 13.7 |
| 준비예 1-4 | 42.0 | 80 | 0.28 | 31.03 | 7.14 | 1.13 | 26.9 | 14.1 |
| 준비예 1-5 | 41.8 | 130 | 0.28 | 30.12 | 6.92 | 1.08 | 25.8 | 13.0 |
| 비교준비예 1-1 | 42.0 | 170 | 0.40 | 36.12 | 7.62 | 1.33 | 28.8 | 16.0 |
준비예
2 -1: 제1평탄화 수지의 제조
PEGDMA(Poly ethylene glycol dimethacrylate) 및 하기 화학식 1-1로 표시되는 POSS계 화합물(hybrid plastics사 제품)을 1 : 1중량비로 혼합한 혼합물 96중량%와 광개시제인 Darocur1173 (Ciba specialty chemicals 社)를 4 중량%를 혼합하고, 코팅 후 UV경화하여 무용제 타입의 제1평탄화 수지를 제조하였다.
[화학식 1-1]
상기 화학식 1에 있어서, E는 
이고, R1은 -CH2CH2-이고, R2는 메틸기이다.
준비예
2-2
PEGDMA(Poly ethylene glycol dimethacrylate) 및 하기 화학식 1-2로 표시되는 POSS계 화합물을 1 : 0.1 중량비로 혼합하여 혼합물 98 중량%와 광개시제인 Irgacure 250 (Ciba specialty chemicals 社)를 2 중량%를 혼합하고, 코팅 후 UV경화하여, 무용제 타입의 제1평탄화 수지를 제조하였다.
[화학식 1-2]
상기 화학식 1에 있어서, E는 
이고, R3는 -CH2CH2-이고, R4는 -CH2-이다.
준비예
2-3
하기 화학식 4-1로 표시되는 화합물 및 화학식 4-2로 표시되는 화합물 0.8 : 0.2 몰비로 포함하는 공중합 형태의 폴리실라잔계 화합물(상품명:KION 1800)을 준비하였다.
그리고, PEGDMA및 상기 폴리실라잔을 1 : 1중량비로 혼합하여 혼합물 96 중량%와 광개시제인 Darocur1173 (Ciba specialty chemicals 社)를 4 중량%를 혼합하고, 코팅 후 UV경화하여 무용제 타입의 제1평탄화 수지를 제조하였다.
[화학식 4-1]
상기 화학식 4-1에 있어서, 상기 R1은 메틸기이며, R2는 수소원자이다.
[화학식 4-2]
상기 화학식 4-2에 있어서, R1은 메틸기이다.
준비예
2-4
PPGDA(Poly propylene glycol diacrylate) 및 상기 화학식 1-1의 POSS 계 화합물을 1 : 1중량비로 혼합하여 혼합물 96 중량%와 광개시제인 Darocur1173 (Ciba specialty chemicals 社)를 4 중량%를 혼합하고, 코팅 후 UV경화하여, 무용제 타입의 평탄화 수지를 준비하였다.
비교준비예
2-1
3작용성 산에스테르(Trifunctional Acid Ester, SARTOMER 사의 CD9051) 96 중량%와 광개시제인 Darocur1173(Ciba specialty chemicals 社)를 4 중량%를 혼합하고, 코팅 후 UV 경화하여, 무용제 타입의 평탄화 수지를 준비하였다.
비교준비예
2-2
상기 준비예 2-1의 화학식 1-1로 표시되는 POSS계 화합물 96 중량% 및 광개시제인 Darocur1173 (Ciba specialty chemicals 社)를 4 중량%를 혼합하고, 코팅 후 UV 경화하여 제1평탄화 수지를 제조하였다.
비교준비예
2-3
상기 준비예 2-3의 폴리실라잔계 화합물(상품명:KION 1800) 96중량% 및 광개시제인 Darocur1173 (Ciba specialty chemicals 社)를 4 중량%를 혼합하고, 코팅 후 UV 경화하여 제1평탄화 수지를 제조하였다.
준비예
3 : 제2평탄화 수지의 제조
플루로카본용제(fluorocarbon solvent, CT-solv.180, asahi glass)와 하기 화학식 3-1로 표시되는 중합체를 1 : 0.5 부피비로 혼합하여, 제2평탄화 수지를 제조하였다.
[화학식 3-1]
상기 화학식 3-1에 있어서, R1 내지 R8은 모두 불소원자이다.
실시예
1 :
플렉서블
OLED
소자의 제조(다층구조의
평탄화층
)
상기 준비예 1-1에서 제조한 아라미드 페이퍼를 글라스의 상면에 고정시켰다. 다음으로 준비예 2-1에서 제조한 제1평탄화 수지를 아라미드 페이퍼 상단면에 코팅시킨 후, UV경화시켜서, 평균두께 0.5㎛의 제1평탄화층을 형성시켰다.
다음으로 상기 제1평탄화층의 상단면에 준비예 3에서 제조한 제2평탄화 수지를 2,000 rpm/60sec의 조건으로 스핀코팅시켜서 평균두께 360 ㎚의 제2평탄화층을 형성시켰다.
다음으로, 상기 2평탄화층의 상단면에 알루미늄 소재의 양극을 5×10-6 torr 이하의 진공 하에서 3.4 Å/s ~ 3.5 Å/s 속도로 고진공 열 증착시켜서 5 ㎚ 두께의 양극층을 형성시켰다.
다음으로, 상기 양극층의 상단면에 5×10-6 torr 이하의 고진공 상태 하에서 산화몰리브덴(MoO3) 및 TAPC(Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexane)를 이용하여 0.7 Å/s ~ 0.8 Å/s 속도로 열 증착시켜서 150 ㎚ 두께의 정공주입-수송층을 형성시켰다.
다음으로, 정공주입-수송층의 상단면에 5×10-6 torr 이하의 고진공 상태 하에서 호스트로서 CBP(4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), 도펀트로서 Ir(ppy)3(Tris[2-phenylpyridinato-C2, N]iridium(III))를 동시에 사용하여 0.7 Å/s ~ 0.8 Å/s속도로 동시에 열 증착시켜서 30 ㎚ 두께의 발광층을 형성시켰다.
다음으로, 상기 발광층의 상단면에 5×10-6 torr 이하의 고진공 상태 하에서, TPBi(N, N'-Di(1-naphthyl)-N, N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine)를 이용하여 0.7 Å/s ~ 0.8 Å/s 속도로 열 증착시켜서 40 ㎚ 두께의 전자수송층을 형성시켰다.
다음으로, 상기 전자수송층의 상단면에 5×10-6 torr 이하의 고진공 상태 하에서, LiF((Lithium fluoride)을 사용하여, 0.7 Å/s ~ 0.8 Å/s 속도로 열 증착시켜서 1 ㎚ 두께의 전자주입층을 형성시켰다.
다음으로, 5×10-6 torr 이하의 고진공 상태 하에서, 알루미늄(Al)을 3.4 Å/s ~ 3.5 Å/s 속도로 고진공 열 증착시켜서 1 ㎚ 두께로 알루미늄층을 형성시킨 후, 그 상단면에 은(Ag) 2.2 Å/s ~ 2.4 Å/s 속도로 고진공 열 증착시켜서 15 ㎚ 두께로 Ag 층을 형성시켜서 음극층을 제조하였다.
다음으로 상기 음극층의 상단면에 TAPC(Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexane)를 이용하여 0.7 Å/s ~ 0.8 Å/s 속도로 열 증착시켜서 45 ㎚ 두께의 캡핑층을 형성시켜서 플렉서블 OLED 소자를 제조하였다.
실시예
2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 플렉서블 OLED 소자를 제조하되, 제1평탄화층 형성시, 상기 준비예 2-1의 제1평탄화 수지(화학식 1-1의 POSS 평탄화 수지) 대신 상기 준비예 2-2에서 제조한 제1평탄화 수지(화힉식 1-2의 POSS평탄화 수지)를 사용하여 제1평탄화층을 형성시켜서, 플렉서블 OLED 소자를 제조하였다.
실시예
3
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 플렉서블 OLED 소자를 제조하되, 제1평탄화층 형성시, 상기 준비예 2-1의 제1평탄화 수지(화학식 1-1의 POSS계 평탄화 수지) 대신 상기 준비예 2-3에서 제조한 제1평탄화 수지(폴리실라잔계 평탄화 수지)를 사용하여 제1평탄화층을 형성시켜서, 플렉서블 OLED 소자를 제조하였다.
실시예
4 ~
실시예
7
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 플렉서블 OLED 소자를 제조하되, 기재층 소재로서, 준비예 1-1의 메타 아라미드 페이퍼가 아닌 준비예 1-2 ~ 준비예 1-5의 메타 아라미드 페이퍼를 사용하여 플렉서블 OLED 소자를 각각 제조하여, 실시예 4 ~ 실시예 7을 실시하였다.
실시예
8
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 플렉서블 OLED 소자를 제조하되, 상기 준비예 2-1 대신 준비예 2-4의 평탄화 수지를 아라미드 페이퍼 상단면에 코팅시킨 후, UV경화시켜서, 평균두께 0.54㎛의 단층의 평탄화층을 형성시켰다.
그리고, 상기 평탄화층의 상단면에 실시예 1과 동일한 방법으로 양극층, 정공수입-수송층, 전자수송층, 전자주입층, 음극층 및 캡핑층을 형성시켜서 플렉서블 OLED 소자를 제조하였다.
비교예
1
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 플렉서블 OLED 소자를 제조하되, 메타 아라미드 페이퍼 소재의 기재층 대신 유리기판을 기질로 사용하고, 평탄화층을 형성시키지 않고서 플렉서블 OLED 소자를 제조하였다.
비교예
2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 플렉서블 OLED 소자를 제조하되, 기재층 소재로서, 준비예 1-1의 메타 아라미드 페이퍼가 아닌 비교준비예 1-1의 메타 아라미드 페이퍼를 사용하여 플렉서블 OLED 소자를 각각 제조하여, 비교예 2를 실시하였다.
비교예
3
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 플렉서블 OLED 소자를 제조하되, 제1평탄층 소재로서, 비교준비예 2-2에서 제조한 제1평탄화 수지를 사용하여 제1평탄화층을 형성시켜서 플렉서블 OLED 소자를 제조하였다.
비교예
4
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 플렉서블 OLED 소자를 제조하되, 제1평탄층 소재로서, 비교준비예 2-3에서 제조한 제1평탄화 수지를 사용하여 제1평탄화층을 형성시켜서 플렉서블 OLED 소자를 제조하였다.
비교예
5
상기 실시예 8과 동일한 방법으로 플렉서블 OLED 소자를 제조하되, 평탄층 소재로서 상기 화학식 1-1의 POSS계 화합물과 비교준비예 2-1에서 제조한 3작용성 산에스테르 소재를 1:1중량비로 혼합한 평탄화 수지를 사용하여 평균두께 0.55㎛의 단층구조의 평탄화층을 형성시켜서 플렉서블 OLED 소자를 제조하였다.
비교예
6
상기 실시예 8과 동일한 방법으로 플렉서블 OLED 소자를 제조하되, 기재층 소재로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(제조사 Toray chemical 社)를 사용하여, 평균두께 60 ㎛의 기재층 제조한 후, 상기 기재층에 상단면에 제1평탄화층, 제2평탄화층, 양극층, 정공수입-수송층, 전자수송층, 전자주입층, 음극층 및 캡핑층을 형성시켜서 플렉서블 OLED 소자를 제조하였다.
비교예
7
상기 실시예 8과 동일한 방법으로 플렉서블 OLED 소자를 제조하되, 기재층 소재로서, 폴리우레탄 필름 및 PET직물(Toray chemical社)이 적층된 소재를 사용하여, 평균두께 60㎛의 기재층 제조한 후, 상기 기재층에 상단면에 제1평탄화층, 제2평탄화층, 양극층, 정공수입-수송층, 전자수송층, 전자주입층, 음극층 및 캡핑층을 형성시켜서 플렉서블 OLED 소자를 제조하였다.
비교예
8
상기 실시예 8과 동일한 방법으로 플렉서블 OLED 소자를 제조하되, 기재층 소재로서, 아라미드 직물(Toray chemical社, ARAWIN)를 사용하여, 평균두께 60㎛의 기재층 제조한 후, 상기 기재층에 상단면에 제1평탄화층, 제2평탄화층, 양극층, 정공수입-수송층, 전자수송층, 전자주입층, 음극층 및 캡핑층을 형성시켜서 플렉서블 OLED 소자를 제조하였다.
실험예
1 :
플렉서블
OLED
소자의
평탄화층
RMS
표면 거칠기 측정 실험
평탄화층의 표면 거칠기는 OLED 소자의 전기적 특성에 영향을 주기 때문에, 표면 거칠기가 낮을수록 OLED 소자의 전기적, 전자적 특성에 악영향을 주지 않는다.
상기 실시예 1 ~ 실시예 3에서 제조한 플렉서블 OLED 소자의 RMS 표면 거칠기(root mean square surface roughness)를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
그리고, 실시예 1 및 실시예 2 에서 제조한 플렉서블 OLED 소자의 평탄화층의 표면 거칠기를 AFM(Atomic Force Microscope)측정하였으며, 그 결과를 도 3(실시예 1) 및 도 4(실시예 2)에 나타내었다.
이때, RMS 표면 거칠기는 AFM(Park Systems, XE-100)기기를 이용하였으며, 사용한 팁(tip)은 320 kHz, 42 N/m였고, 측정된 이미지는 Gwyddion 프로그램을 이용하여 영상처리하였다.
| 구분 | Rq, RMS 표면 거칠기(nm) |
기재 두께 (㎛) |
| 실시예 1 | 0.64 | 60 |
| 실시예 2 | 0.73 | 60 |
| 실시예 3 | 0.58 | 60 |
| 실시예 4 | 0.82 | 80 |
| 실시예 5 | 0.76 | 60 |
| 실시예 6 | 0.94 | 80 |
| 실시예 7 | 1.05 | 130 |
| 실시예 8 | 1.57 | 60 |
| 비교예 1 | 0.50 | 60 |
| 비교예 2 | 3.24 | 170 |
| 비교예 3 | 8.3 | 60 |
| 비교예 4 | 6.29 | 60 |
| 비교예 5 | 11.4 | 60 |
| 비교예 6 | 0.72 | 60 |
| 비교예 7 | 97 | 60 |
| 비교예 8 | 152 | 60 |
상기 표 2의 실험결과를 살펴보면, 실시예 1 ~ 8의 경우, RMS 표면 거칠기가 0.58 ~ 1.57 nm로 매우 작은 값을 갖는 것을 확인할 수 있었으며, 반면에, 비교예 2 ~ 비교예 5 및 비교예 7 ~ 비교예 8의 경우 매우 높은 표면거칠기 값을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
특히, 실시예 1 ~ 실시예 3의 경우, 표면 거칠기가 각각 0.64 nm, 0.73 nm 및 0.58 nm 를 보였는데, 이는 유리기판인 비교예 1(0.50)과 거의 유사한 표면 거칠기를 갖는 것을 확인할 수 있었으며, 또한, 필름소재인 PET 필름 소재의 비교예 6 와 비교할 때도 표면거칠기 유사하거나, 더 낮은 값을 보였다.
이를 통하여, 표면거칠기가 높은 페이퍼 소재의 기재를 사용함에도 불구하고, 특정 소재로 평탄화층을 형성시킴으로서, 표면 거칠기가 매우 크게 개선시킬 수 있음을 확인할 수 있었으며, 또한, 특정 물질로 제2평탄화 수지층을 형성시킴으로서, OLED 소자의 기재층 및 평탄화층에 의해 발생할 수 있는 전기적 영향을 최소화시킬 수 있음을 확인하였다.
실험예
2 :
플렉서블
OLED
소자의
전계
발광 스펙트럼 측정
상기 실시예 1 ~ 8 및 비교예 1 ~ 8의 플렉서블 OLED 소자의 전계 발광 스펙트럼을 분광기(spectroradiometer, Minolta CS-1000)로 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
| 구분 | 파장 (nm) |
PL 파장 세기 (arb.units) |
| 실시예 1 | 538 | 95 |
| 실시예 2 | 542 | 88 |
| 실시예 3 | 543 | 75 |
| 실시예 4 | 533 | 90 |
| 실시예 5 | 541 | 93 |
| 실시예 6 | 544 | 91 |
| 실시예 7 | 537 | 89 |
| 실시예 8 | 519 | 60 |
| 비교예 1 | 532 | 100 |
| 비교예 2 | 522 | 88 |
| 비교예 3 | 548 | 6 |
| 비교예 4 | 511 | 4 |
| 비교예 5 | 513 | 71 |
| 비교예 6 | 537 | 74 |
| 비교예 7 | 545 | 68 |
| 비교예 8 | 544 | 7 |
상기 표 3의 실험결과를 살펴보면, 실시예 1 ~ 8이 유기기판을 사용한 비교예 1과 같이 전반적으로 높은 PL 파장 세기를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 비교예 2 ~ 비교예 8의 경우, 실시예와 비교할 때, 매우 낮은 PL 파장세기를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
그리고, 실시예 1, 실시예 3, 비교예 1, 비교예 7 및 비교예 8의 측정 그래프를 도 5에 나타내었고, 실시예 8 및 비교예 5의 측정 그래프를 도 6에 나타내었다.
도 5를 살펴보면, 실시예 1 및 실시예 2은 유리기판을 사용한 비교예 1과 같이 높은 PL파장 세기를 보임을 확인할 수 있었다. 그러나, 폴리우레탄 필름 및 PET직물 기재를 사용한 비교예 7및 아라미드 직물로 기재를 비교예 8의 경우, 매우 낮은 PL 파장 세기를 보임을 확인할 수 있었다.
또한, 도 6을 살펴보면, PPGDA 및 POSS로 단층의 평탄화층을 형성시킨 실시예 8이 3작용성 산에스테르 소재로 단층의 평탄화층을 형성시켰던 비교예 5 보다 1.5배 정도 PL 파장 세기가 더 높은 결과를 보임을 확인할 수 있었다.
실험예
3 :
플렉서블
OLED
소자의 전류-휘도-전압 특성 평가
상기 실시예 1 ~ 실시예 8 및 비교예 1 ~ 비교예 8의 전류-휘도-전압 특성을 평가하기 위하여, KEITHLEY 236 SMU(source/measure unit)과 캘리브레이티드 Si 포토다이오드(calibrated Si photodiode, Hamamatsu S5227-1010BQ)를 이용하여 전류-휘도-전압 특성을 동시에 측정하였다.
또한, 상기와 동일한 방법을 실시예 1 ~ 실시예 8 및 비교예 1 ~ 비교예 8의 플렉서블 OLED 소자의 전류-휘도-전압 특성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 하기 표 3의 전류밀도(current density, mA/㎠), 휘도(luminance, cd/㎡)는 4.9V의 전압 하에서 전류밀도 0.15 mA/㎠ 측정한 값이고, 외부양자효율(External Quantum Efficiency, E.Q.E)은 전류밀도 전류밀도 0.15 mA/㎠ 에서 측정한 값을 나타내었다.
하기 표 4에서 휘도값(cd/㎡)을 도9를 통해 설명하면, 실시예 1의 경우, 전류밀도가 0.15 mA/㎠일 때, C.E.값이 48 cd/A이고, C.E.값을 전류밀도로 나누면, 휘도인 96 cd/㎡를 구할 수 있다.
| 구분 | 휘도 (cd/㎡) |
E.Q.E. (%) |
| 실시예 1 | 96 cd/㎡ | 12.4 % |
| 실시예 2 | 70.6 cd/㎡ | 7.4 % |
| 실시예 3 | 58.3 cd/㎡ | 5.1 % |
| 실시예 4 | 69 cd/㎡ | 8.7 % |
| 실시예 5 | 71 cd/㎡ | 10.8 % |
| 실시예 6 | 69 cd/㎡ | 8.5 % |
| 실시예 7 | 66 cd/㎡ | 8.3 % |
| 실시예 8 | 72 cd/㎡ | 9.2 % |
| 비교예 1 | 100 cd/㎡ | 13 % |
| 비교예 2 | 38 cd/㎡ | 2.8 % |
| 비교예 3 | 45 cd/㎡ | 3.2 % |
| 비교예 4 | 43 cd/㎡ | 3.1 % |
| 비교예 5 | 56 cd/㎡ | 7.0 % |
| 비교예 6 | 75 cd/㎡ | 11.3 % |
| 비교예 7 | 13 cd/㎡ | 2.1 % |
| 비교예 8 | 8 cd/㎡ | 0.75 % |
상기 표 4의 실험결과를 살펴보면, 본 발명은 실시예 1 ~ 실시예 8의 경우, 전류밀도 0.15 mA/㎠ 에서 58 cd/㎡ 이상의 매우 높은 휘도를 갖음을 확인할 수 있으며, 전류밀도 0.15 mA/㎠ 에서 5.0 % 이상의 매우 높은 외부양자효율을 갖음을 확인할 수 있었다. 그러나, 비교예 2 ~ 비교예 4및 비교예 7 및 비교예 8의 경우, 45 cd/㎡ 이하의 낮은 휘도 및 3.5% 이하의 낮은 외부양자효율 측정 결과를 보였다.
특히, 실시예 1의 경우, 유리기판인 비교예 1과 거의 유사한 휘도 및 E.Q.E값을 보였다.
그리고, 실시예 8 및 비교예 5에 대한 측정결과를 도 7 에 나타내었는데, 도 7을 살펴보면, 전류 밀도(current density)가 증가함에 따라, E.Q.E. 값(%)이 감소하는데, 비교예 5 보다 실시예 8의 OLED 소자가 전반적으로 1.8 ~ 2.0% 정도 우수한 외부양자효율(External Quantum Efficiency, E.Q.E)을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 도 8에 나타낸 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 7 의 외부양자효율(E.Q.E) 측정 그래프를 살펴보면, 유리기판을 사용한 비교예 1과 실시예 1은 매우 유사한 E.Q.E 측정 결과를 보였다. 그러나, 비교예 7의 경우, 0.5% 이하의 E.Q.E 값을 보여서, 매우 낮은 외부양자효율을 보임을 확인할 수 있었다.
그리고, 도 9에 나타낸 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 7 의 휘도 측정 결과를 살펴보면, 도 8의 외부양자효율과 유사한 경향을 보였는데, 실시예 1 은 비교예 1의 측정 값과 큰 차이를 보이지 않았으나, 비교예 7 은 매우 낮은 측정 결과를 보였다.
상기 실시예 및 실험예를 통하여, 본 발명의 플렉서블 OLED 소자는 아라미드 페이퍼 소재의 기질을 사용하는 바, 유연성을 확보하여 플렉서블 OLED 기반의 웨어러블(wearable) 디스플레이, 롤러블(rollable) 디스플레이, 웨어러블 조명기기 등을 제공할 수 있으며, 특정 소재를 평탄화층으로 도입하여, 아라미드 페이퍼 소재의 기질의 도입으로 인한 전기적, 광학적 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 전기적, 광학적 특성이 우수한 플렉서블 OLED 소자 및 이를 이용한 디바이스를 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다.
10 : 기재층 20 : 평탄화층 21 : 제1평탄화층
22 : 제2평탄화층 30 : 양극층 40 : 정공주입-수송층
50, 50' : 캡핑층 60 : 발광층 70 : 전자수송층
80 : 전자주입층 90 : 음극층 100 : 고해기
120 : 헤드박스 210 : 금망부 211 : 지합판
212 : 탈수부 220 : 열풍건조부 230 : 압축탈수부
240 : 2차 건조부 250 : 3차 건조부
22 : 제2평탄화층 30 : 양극층 40 : 정공주입-수송층
50, 50' : 캡핑층 60 : 발광층 70 : 전자수송층
80 : 전자주입층 90 : 음극층 100 : 고해기
120 : 헤드박스 210 : 금망부 211 : 지합판
212 : 탈수부 220 : 열풍건조부 230 : 압축탈수부
240 : 2차 건조부 250 : 3차 건조부
Claims (17)
- PMF(Poly(melamine-co-formaldehyde), PVP(Poly(4-vinylphenol)), PGMEA(Propylene glycol monomethyl ether acetate), PEGDMA(Poly ethylene glycol dimethacrylate), PPGDMA(Poly propylene glycol dimethacrylate), PPGDA(poly propylene glycol diacrylate), PDEGDA(Poly diethylene glycol diacrylate), 하기 화학식 1로 표시되는 POSS계 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 실라잔계 화합물 및 폴리실라잔계 화합물 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 평탄화 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 OLED(orgaic light emitting diodes) 소자의 기재용 평탄화 필름;
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서, E는,
또는
이고, R1, R3 및 R4는 각각은 독립적인 것으로서, 탄소수 2 ~ 5의 알킬렌기이며, R2는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 5의 알킬기이고, X는 -NHR5이고, 상기 R5는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 5의 알킬기이며,
[화학식 2]
상기 화학식 2에 있어서, R1 내지 R9 각각은 독립적으로, 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이며, B는 -NHR10이고, 상기 R10은 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 5의 알킬기이다.
- 제1항에 있어서,
상기 평탄화 소재를 포함하는 제1평탄화층; 및
하기 화학식 3으로 표시되는 중합체를 포함하는 제2 평탄화층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 OLED 소자의 기재용 평탄화 필름;
[화학식 3]
상기 화학식 3에 있어서, R1 내지 R8 각각은 독립적인 것으로서, 수소원자, 할로겐원자, 카복실기(carboxyl group), 아마이드기(amide group), -CF3, -Si(OR)mH3-m, 포밀기(formyl group) 또는 아실기(acyl group)이고, 상기 n은 중량평균분자량 50,000 ~ 200,000을 만족하는 유리수이며, m은 0 ~ 3의 정수이다.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리실라잔계 화합물은
하기 화학식 4-1로 표시되는 단량체의 중합체;
하기 화학식 4-1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 4-2로 표시되는 화합물을 포함하는 공중합체; 및
하기 화학식 4-3으로 표시되는 중합체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 OLED소자의 기재용 평탄화 필름;
[화학식 4-1]
상기 화학식 4-1에 있어서, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이고,
[화학식 4-2]
상기 화학식 4-2에 있어서, R1은 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이며,
[화학식 4-3]
상기 화학식 4-3에 있어서, 상기 R1은 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이며, R2는 탄소수 2 ~ 5의 알킬렌기이고, R3 및 R4는 독립적인 것으로서, 수소원자, 탄소수 1 ~ 3의 알킬기 또는 탄소수 1 ~ 3의 알콕시기이며, R5는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이다.
- 제3항에 있어서, 상기 공중합체는 화학식 4-1로 표시되는 단량체 및 화학식 4-2로 표시되는 단량체를 1 : 2 ~ 6 몰비로 공중합시킨 것을 특징으로 플렉서블 OLED소자의 기재용 평탄화 필름.
- 제1항에 있어서, 상기 평탄화 소재는
PEGDMA 및 PPGDMA 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 디메타크릴레이트계 화합물; 및
상기 POSS계 화합물, 상기 실라잔 및 상기 폴리실라잔 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 혼합물;을 1 : 0.1 ~ 1.5 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 OLED소자의 기재용 평탄화 필름.
- 제2항에 있어서, 평균두께 0.1 ㎛ ~ 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 플렉서블 OLED소자의 기재용 평탄화 필름.
- 제2항에 있어서, 상기 제1평탄화층 및 제2평탄화층은 두께비가 1 : 0.1 ~ 10인 것을 특징으로 하는 플렉서블 OLED소자의 기재용 평탄화 필름.
- 제1항에 있어서, 상기 평탄화 필름은 OLED 소자의 기재 및 양극 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플렉서블 OLED소자의 기재용 평탄화 필름.
- 제1항에 있어서, 상기 플렉서블 OLED소자의 기재는 메타 아라미드 페이퍼, 파라 아라미드 페이퍼 및 메타-파라 아라미드 페이퍼 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 OLED소자의 기재용 평탄화 필름.
- 제9항에 있어서, 상기 기재는 평균두께 0.1㎛ ~ 150㎛인 것을 특징으로 하는 플렉서블 OLED소자의 기재용 평탄화 필름.
- 제9항에 있어서, 상기 기질은 메타 아라미드 페이퍼이며, 상기 메타 아라미드 페이퍼는 겉보기 밀도는 0.20 g/㎤ ~ 0.40 g/㎤이고, ASTM D-828에 의거하여 측정시 두께가 60 ㎛ ~ 130 ㎛일 때, MD 방향 인장강도가 25 N/㎝ 이상이고, MD 방향 신장율이 5.0% 이상이며, TAPPI T414에 의거하여 측정시 MD 방향 인열강도가 0.95 N 이상인 것을 특징으로 하는 플렉서블 OLED소자의 기재용 평탄화 필름.
- 제9항에 있어서, 상기 메타 아라미드 페이퍼는 두께가 0.14 mm일 때, MD 방향 비인열강도가 20 N㎡/㎏ ~ 30 N㎡/㎏인 것을 특징으로 하는 플렉서블 OLED소자의 기재용 평탄화 필름.
- 제1항 내지 제12항 중에서 선택된 어느 한 항의 평탄화 필름을 포함하며,
상기 기재층, 평탄화층, 양극층, 정공주입-수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 및 음극층이 차례대로 적층된 구조를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 플렉서블 OLED 소자.
- 제13항에 있어서, 상기 양극층 및 정공주입-수송층 사이에 캡핑층을 더 포함하고, 상기 음극층의 상단면에 캡핑층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 OLED 소자.
- 제13항에 있어서, 상기 평탄화층은 RMS 표면 거칠기(root mean square surface roughness)가 0.1㎚ ~ 300 ㎚인 것을 특징으로 하는 플렉서블 OLED 소자.
- 제13항에 있어서, 전압이 (Luminance 1nit일때), 3.0 V ~ 6.0 V이고, 전류밀도가 0.1 mA/㎠ ~ 0.2 mA/㎠일 때, 휘도가 50 cd/㎡ ~ 100 cd/㎡인 것을 특징으로 하는 플렉서블 OLED 소자.
- 제13항에 있어서, 전류밀도가 0.1 mA/㎠ ~ 0.2 mA/㎠일 때, 외부양자효율(External Quantum Efficiency, E.Q.E)이 3% ~ 20% 이며, 전계 발광스펙트럼 측정시 PL파장 세기가 4 ~ 95 (arb. unit)인 것을 특징으로 하는 플렉서블 OLED 소자.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140193358A KR20160082287A (ko) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | 플렉서블 oled소자의 기재용 평탄화 필름 및 이를 포함하는 플렉서블 oled소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140193358A KR20160082287A (ko) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | 플렉서블 oled소자의 기재용 평탄화 필름 및 이를 포함하는 플렉서블 oled소자 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160082287A true KR20160082287A (ko) | 2016-07-08 |
Family
ID=56504232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140193358A KR20160082287A (ko) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | 플렉서블 oled소자의 기재용 평탄화 필름 및 이를 포함하는 플렉서블 oled소자 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20160082287A (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6107117A (en) | 1996-12-20 | 2000-08-22 | Lucent Technologies Inc. | Method of making an organic thin film transistor |
| KR20120021023A (ko) | 2010-08-31 | 2012-03-08 | 코오롱글로텍주식회사 | 발열원단 및 이의 제조방법 |
-
2014
- 2014-12-30 KR KR1020140193358A patent/KR20160082287A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6107117A (en) | 1996-12-20 | 2000-08-22 | Lucent Technologies Inc. | Method of making an organic thin film transistor |
| KR20120021023A (ko) | 2010-08-31 | 2012-03-08 | 코오롱글로텍주식회사 | 발열원단 및 이의 제조방법 |
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