KR20190000773A - 온도 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

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한양대학교 산학협력단
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Abstract

온도 센서가 제공된다. 상기 온도 센서는, 온도 전달층, 상기 온도 전달층 상에 배치되고, 지연형광물질을 포함하는 활성층, 상기 활성층 상에 배치되는 제1 전극층, 상기 활성층 상에 배치되고, 상기 제1 전극층과 이격된 제2 전극층, 및 상기 제1 및 제2 전극층 상에, 상기 활성층과 마주보도록 배치되는 보호층을 포함할 수 있다.

Description

온도 센서 및 그 제조 방법 {Temperature sensor and fabricating method of the same}
본 발명은 온도 센서 및 그 제조 방법에 관련된 것으로서, 지연형광물질을 이용한 온도 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
급속도로 성장하는 국내 기술력으로 인해 우수한 성능을 보유한 휴대폰, 테블릿PC, 노트북 및 각종 전자 제품들이 널리 보급화 되고 있다. 하지만 우수한 성능대비 전자기기의 폭발 사고가 계속적으로 증가하면서 안전성문제가 끊임없이 제기 되고 있는 실정이다. 이러한 전자제품들의 안전성문제를 해결하기 위해서는 미세한 온도변화에도 빠르게 반응할 수 있는 온도센서가 반드시 필요하다. 또한 휴대전자기기들의 flexible화가 가속화 되는 현시점에서 휘어지는 특성을 구현할 수 있는 유기물을 사용한 온도센서 또한 개발되어야만 한다.
이에 따라, 온도 센서와 관련된 다양한 기술들이 개발되고 있다. 예를 들어, 대한 민국 특허 공개 번호 10-2008-0061449(출원번호: 10-2006-0135990, 출원인: 동부일렉트로닉스 주식회사)에는, 반도체 기판에 소자 분리 공정을 진행하여 소자의 활성 영역과 소자분리영역을 구분하는 적어도 셋 이상의 소자 분리막을 형성하고, 반도체 기판 전면에 게이트 도전막을 증착한 후 패터닝 및 식각 공정을 진행하여 각각의 소자 분리막 사이에서 서로 다른 CD를 갖는 적어도 둘 이상의 게이트 전극을 형성하는 것을 특징으로하는 온도센서 및 그 제조 방법이 제공된다.
이 밖에도, 미세 패턴을 형성하기 위한 다양한 기술들이 지속적으로 연구 개발되고 있다.
대한민국 특허 공개 번호 10-2008-0061449
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 간단한 방법으로 온도 변화를 측정할 수 있는 온도 센서 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 전류 변화의 측정으로 온도 변화를 측정할 수 있는 온도 센서 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 간단한 방법으로 제조 가능한 온도 센서 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 온도 센서를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 온도 센서는, 온도 전달층, 상기 온도 전달층 상에 배치되고, 지연형광물질을 포함하는 활성층, 상기 활성층 상에 배치되는 제1 전극층, 상기 활성층 상에 배치되고, 상기 제1 전극층과 이격된 제2 전극층, 및 상기 제1 및 제2 전극층 상에, 상기 활성층과 마주보도록 배치되는 보호층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 온도 센서는, 외부 온도가 상기 온도 전달층을 통해, 상기 활성층으로 전달되고, 상기 온도 전달층에 의해 전달된 온도에 따라서, 상기 활성층을 통해 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이에 흐르는 전류 값이 조절되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 활성층은, 호스트(host) 물질 및 상기 지연형광물질을 포함하는 도펀트(dopant) 물질로 이루어지되, 상기 호스트 물질 및 상기 도펀트 물질이 갖는 에너지 준위 사이의 전자 이동에 따라, 전류의 차이가 발생하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 호스트 물질 및 상기 도펀트 물질이 갖는 에너지 준위 사이의 전자 이동 경로는, 상기 온도 전달층을 통해 상기 활성층으로 전달되는 온도에 따라 변경되는 것을 포함
일 실시 예에 따르면, 제1 온도가 전달된 상기 활성층에서, 상기 전자는, 상기 호스트 물질의 S0 준위에서 상기 호스트 물질의 S1 준위로 이동하는 제1 경로, 상기 호스트 물질의 S1 준위에서 상기 도펀트 물질의 T1 준위로 이동하는 제2 경로, 및 상기 도펀트 물질의 T1 준위에서 상기 호스트 물질의 S1 준위로 이동하는 제3 경로를 순차적으로 이동하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도가 전달된 상기 활성층에서, 상기 전자는, 상기 호스트 물질의 S0 준위에서 상기 호스트 물질의 S1 준위로 이동하는 제1 경로, 상기 호스트 물질의 S1 준위에서 상기 도펀트 물질의 T1 준위로 이동하는 제2 경로, 및 상기 도펀트 물질의 T1 준위에서 상기 도펀트 물질의 S1 준위로 이동하는 제4 경로를 순차적으로 이동하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상게 활성층과 상기 보호층은 이격되어, 상기 활성층과 상기 보호층 사이에 빈 공간(empty space)가 제공되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 온도 센서는, 상기 활성층 및 상기 제1 전극층 사이에 배치되는 전자 수송층, 상기 활성층 및 상기 제2 전극층 사이에 배치되는 전공 수송층을 더 포함할 수 있다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 온도 센서의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 온도 센서의 제조 방법은, 온도 전달층을 준비하는 단계, 상기 온도 전달층 상에, 지연형광물질을 포함하는 활성층을 형성하는 단계, 상기 활성층 상에 제1 전극층을 형성하는 단계, 상기 활성층 상에 상기 제1 전극층과 이격된 제2 전극층을 형성하는 단계, 및 상기 제1 및 제2 전극층 상에 상기 활성층과 마주보는 보호층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 활성층과 마주보는 상기 보호층을 형성하는 단계는, 상기 제1 및 제2 전극층 상에 상기 보호층이 형성되어, 상기 활성층과 상기 보호층 사이에 빈 공간이 형성되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서는, 온도 전달층, 상기 온도 전달층 상에 배치되고, 지연형광물질을 포함하는 활성층, 상기 활성층 상에 배치되는 제1 전극층, 상기 활성층 상에 배치되고, 상기 제1 전극층과 이격된 제2 전극층, 및 상기 제1 및 제2 전극층 상에, 상기 활성층과 마주보도록 배치되는 보호층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 실시 예에 따른 온도 센서는, 외부 온도가 상기 온도 전달층을 통해, 상기 활성층으로 전달되고, 상기 온도 전달층에 의해 전달된 온도에 따라서, 상기 활성층을 통해 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이에 흐르는 전류 값이 조절되는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 온도 센서는, 상기 활성층의 전류 값 변화를 측정하는 간단한 방법으로 온도 변화를 측정할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서가 포함하는 온도 전달층 및 활성층의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서가 포함하는 활성층에서 발생하는 전류 값이 조절되는 메커니즘을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서가 포함하는 전극의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서가 포함하는 보호층을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서의 특성 평가 그래프이다.
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.
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, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
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.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.
또한, 본 명세서에서 S 준위는 전자가 일중항(singlet) 상태에 있는 것을 의미하고, T 준위는 전자가 삼중항(triplet) 상태에 있는 것을 의미한다. 또한, S0 준위는 바닥 상태(ground state)를 의미하고, S1 및 T1 준위는 여기 상태(excited state)를 의미한다.
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.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서의 제조 방법을 설명하는 순서도이고, 도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서가 포함하는 온도 전달층 및 활성층의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 온도 전달층(100)이 준비된다(S100). 상기 온도 전달층(100)은, 외부 온도를 후술되는 활성층(200)으로 전달할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 온도 전달층(100)은 유기물 기판, 금속 기판, 탄소 결합 소재 기판 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 유기물 기판은 PET(polyethylene terephthalate), PS(polystyrene), PI(polyimide), PVC(polyvinyl chloride), PEN(polyethylene naphthalate), PVP(polyvinylpyrrolidone), 및 PE(polyethylene) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 기판은 Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd, 및 Pd 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소 결합 소재 기판은 그래핀, 및 그래파이트 등을 포함할 수 있다.
상기 온도 전달층(100) 상에 활성층(200)이 형성될 수 있다(200). 상기 활성층(200)은 지연형광(delayed fluorescence)물질을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 활성층(200)은 호스트(host) 물질 및 상기 지연형광물질을 포함하는 도펀트(dopant)물질로 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 호스트(host) 물질은, 형광 유기 발광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 형광 발광 물질은, Alq3, ADN, TBADN, TDAF, MADN, BSBF, TSBF, BDAF, TPB3, BPPF, TPBA, Spiro-Pye, p-Bpye, m-Bpye, DBpenta, DNP, DOPPP, DMPPP, TPyPA, BANE, 4P-NPB, BUBH-3, DBP, BAnFPye, BAnF6Pye, Coumarin 6, C545T, DMQA, TTPA, TPA, BA-TTB, BA-TAD, BA-NPB, BCzVBi, Perylene, TBPe, BCzVB, DPAVBi, DPAVB, FIrPic, BDAVBi, BNP3FL, MDP3FL, N-BDAVBi, Spiro-BDAVBi, DBzA, DSA-Ph, BCzSB, DPASN, Bepp2, FIrN4, DCM, DCM2, DCJT, DCJTB, Rubrene, N-DPAVBi-CN, PO-01, 및 DCQTB 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 지연형광물질은, SnF2-Copro III, SnF2-Meso IX, SnF2-Hemato IX, SnF2-Proto IX, SnF2-OEP, SnF2-Etiol, 2CzPN, 4CzIPN, 4CzPN, 4CzTPN, 4CzTPN-Me, 4CzTPN-Ph, PXZ-OXD, 2PXZ-OXD, PXZ-TAZ, 및 2PXZ-TAZ 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 활성층(200)은, 상기 온도 전달층(100)에 의해 전달된 온도에 따라서, 상기 활성층(200)을 통해 후술되는 제1 전극층 및 제2 전극층 사이에 흐르는 전류 값이 조절될 수 있다. 즉, 상기 활성층(200)은, 상기 온도 전달층(100)에 의해 전달된 온도에 따라서, 상기 활성층(200) 내에 흐르는 전류 값이 변화될 수 있다. 이하, 상기 활성층(200) 내의 전류 값이 조절되는 메커니즘이 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서가 포함하는 활성층에서 발생하는 전류 값이 조절되는 메커니즘을 나타내는 도면이다.
도 3및 도 4를 참조하면, 상기 활성층(200)은 상기 호스트 물질 및 상기 도펀트 물질이 갖는 에너지 준위 사이의 전자 이동에 따라, 전류의 차이가 발생할 수 있다. 상기 호스트 물질 및 상기 도펀트 물질이 갖는 에너지 준위 사이의 전자 이동 경로는, 상기 온도 전달층(100)을 통해 상기 활성층(200)으로 전달되는 온도에 따라 변경될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 온도 전달층(100)에 의해 상기 활성층(200)으로 제1 온도가 전달되는 경우, 상기 전자는, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 경로(①), 제2 경로(②) 및 제3 경로(③)를 순차적으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 온도는 상온(room temperature)일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 경로(①)는, 전자가 상기 호스트 물질의 S0 준위에서 상기 호스트 물질의 S1 준위(S1 H)로 이동하는 경로일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 경로(②)는, 전자가 상기 호스트 물질의 S1 준위(S1 H)에서 상기 도펀트 물질의 T1 준위(T1 D)로 이동하는 경로일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 경로(③)는, 전자가 상기 도펀트 물질의 T1 준위(T1 D)에서 상기 호스트 물질의 S1 준위(S1 H)로 이동하는 경로일 수 있다. 상기 호스트 물질의 S1 준위(S1 H)의 에너지 준위는, 상기 도펀트 물질의 T1 준위(T1 D)보다 높을 수 있다.
즉, 상기 제1 온도가 상기 활성층(200)에 전달되는 경우, 상기 활성층(200) 내의 전자는, 상기 호스트 물질의 S0 준위에서 여기되어, 상기 호스트 물질의 S1 준위로 이동되고, 계간전이(intersystem crossing)에 의해 상기 도펀트 물질의 T1 준위로 이동된다. 이후, 재계간전이(re-intersystem crossing)에 의해 다시 상기 호스트 물질의 S1 준위로 이동될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 온도 전달층(100)에 의해 상기 활성층(200)으로 제2 온도가 전달되는 경우, 상기 전자는, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 경로(①), 제2 경로(②) 및 제4 경로(④)를 순차적으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 높은 온도일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 경로(①) 및 상기 제2 경로(②)는 도 3을 참조하여 설명된, 상기 활성층(200)으로 상기 제1 온도가 전달되는 경우, 전자가 이동하는 상기 제1 경로(①) 및 상기 제2 경로(②)와 같을 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 경로(④)는, 전자가 상기 도펀트 물질의 T1 준위(T1 D)에서 상기 도펀트 물질의 S1 준위(S1 D)로 이동하는 경로일 수 있다. 상기 호스트 물질의 S1 준위(S1 H)의 에너지 준위는, 상기 도펀트 물질의 T1 준위(T1 D)보다 높을 수 있다. 또한, 상기 도펀트 물질의 S1 준위(S1 D)의 에너지 준위는, 상기 호스트 물질의 S1 준위(S1 H)보다 높을 수 있다.
즉, 상기 제2 온도가 상기 활성층(200)에 전달되는 경우, 상기 활성층(200) 내의 전자는, 상기 호스트 물질의 S0 준위에서 여기되어, 상기 호스트 물질의 S1 준위로 이동되고, 계간전이(intersystem crossing)에 의해 상기 도펀트 물질의 T1 준위로 이동된다. 이후, 재계간전이(re-intersystem crossing)에 의해 상기 도펀트 물질의 S1 준위로 이동될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 활성층(200)은, 상기 온도 전달층(100)을 통해 상기 활성층(200)으로 전달되는 외부 온도가 다른 경우, 전자의 이동 경로가 달라질 수 있다. 이에 따라, 상기 활성층(200)에서 측정되는 전류 값이 달라질 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서는, 상기 활성층(200)의 전류 값 변화를 측정하는 간단한 공정으로 온도 변화를 측정할 수 있다.
계속해서, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서의 제조 공정이 설명된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서가 포함하는 전극의 제조 공정을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서가 포함하는 보호층을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 상기 활성층(200) 상에 제1 전극(310)이 형성될 수 있다(S300). 또한, 상기 활성층(200) 상에 제2 전극(320)이 형성될 수 있다(S400). 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극(310) 및 상기 제2 전극(320)은 상기 활성층(200) 상에 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(310)은 상기 활성층(200) 일단에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극(320)은 상기 활성층(200) 타단에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 전극(310) 및 상기 제2 전극(320)은 ITO, Al-doped ZnO (AZO), Ga-doped ZnO (GZO), In,Ga-doped ZnO (IGZO), Mg-doped ZnO (MZO), Mo-doped ZnO, Al-doped MgO, Ga-doped MgO, F-doped SnO2, Nb-doped TiO2 및 CuAlO2, Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd, Pd, 그래핀, Ag 나노 와이어, CNT 및 C60, CuAlO2/Ag/CuAlO2, ITO/Ag/ITO, ZnO/Ag/ZnO, ZnS/Ag/ZnS, TiO2/Ag/TiO2, ITO/Au/ITO, WO3/Ag/WO3, 및 MoO3/Ag/MoO3 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 활성층(200) 및 상기 제1 전극층(310) 사이에 전자 수송층(미도시)이 더 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 활성층(200) 및 상기 제2 전극층(320) 사이에 정공 수송층(미도시)이 더 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 수송층은, C60, C70, PCBM(C60), PCBM(C70), PCBM(C75), PCBM(C80), Liq, TPBi, PBD, BCP, Bphen, BAlq, Bpy-OXD, BP-OXD-Bpy, TAZ, NTAZ, NBphen, Bpy-FOXD, OXD-7l, 3TPYMB, 2-NPIP, PADN, HNBphen, POPy2, BP4mPy, TmPyPB, BTB 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송층은, NPB, β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, DMFL-TPD, DMFL-NPB, DPFL-TPD, DPFL-NPB, α-NPD, Spiro-TAD, BPAPF, NPAPF, NPBAPF, Spiro-2NPB, PAPB, 2,2'-Spiro-DBP, Spiro-BPA, TAPC, Spiro-TTB, β-TNB, HMTPD, α, β-TNB, α-TNB, β- NPP, PEDOT: PSS, PVK, WO3, NiO2, Mo, MoO3 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 제1 전극층(310) 및 상기 제2 전극층(320) 상에 보호층(400)이 형성될 수 있다. 상기 보호층(400)은 상기 활성층(200)과 마주보도록 배치될 수 있다. 상기 보호층(400)은, 외부 물리적화학적 오염으로부터 상기 활성층(200)을 보호할 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층(400)은, 반사 유리, 압축 유리, 코팅 유리, 강화 유리, SiOx, SiNx, PET, PS, Pi, PVC, PEN, PVP, 및 PE 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 보호층(400)은, 상기 활성층(200)과 이격되어, 상기 활성층(200)과 상기 보호층(400) 사이에 빈 공간(empty space, S)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 보호층(400)은, 상기 제1 전극층(310) 및 상기 제2 전극층(320) 상에 배치되되, 상기 활성층(200)과 마주보도록 배치됨에 따라, 상기 활성층(200)과 상기 보호층(400) 사이에 상기 빈 공간(S)이 형성될 수 있다.
상기 빈 공간(S)은, 외부 온도가 상기 보호층(400)으로부터 상기 활성층(200)으로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 외부 온도가 상기 온도 전달층(100)으로부터 상기 활성층(200)으로 더욱 용이하게 전달될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서는, 상기 온도 전달층(100), 상기 온도 전달층(100) 상에 배치되고, 지연형광물질을 포함하는 상기 활성층(200), 상기 활성층(200) 상에 배치되는 상기 제1 전극층(310), 상기 활성층(200) 상에 배치되고, 상기 제1 전극층(310)과 이격된 상기 제2 전극층(320), 및 상기 제1 및 제2 전극층 (310, 320)상에, 상기 활성층(200)과 마주보도록 배치되는 상기 보호층(400)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 실시 예에 따른 온도 센서는, 외부 온도가 상기 온도 전달층(100)을 통해, 상기 활성층(200)으로 전달되고, 상기 온도 전달층(100)에 의해 전달된 온도에 따라서, 상기 활성층(200)을 통해 상기 제1 전극층(310) 및 상기 제2 전극층(320) 사이에 흐르는 전류 값이 조절되는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 활성층(200)의 전류 값 변화를 측정하는 간단한 방법으로 온도 변화를 측정할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서의 구체적인 실험 예 및 특성 평과 결과가 설명된다.
실험 예에 따른 온도 센서 제조
유리 기판이 준비된다. 상기 유리 기판 상에 100nm의 두께를 갖는 TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence) 유기 박막을 증착하였다. 이후, TADF 유기 박막 상에 ITO 전극 및 LiF/Al 전극을 서로 이격되도록 형성하여, 실시 예에 따른 온도 센서를 제조하였다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서의 특성 평가 그래프이다.
도 7을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 온도 센서를, 상온(reference)인 경우, 100℃의 온도에서 10분의 시간 동안 열처리한 경우, 200℃의 온도에서 20분의 시간 동안 열처리한 경우에 대해 각각 전압(V)에 따른 전류 밀도(mA/cm2)를 나타내었다.
도 7에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 온도 센서는, 상기 온도 센서에 가해지는 온도가 높아질수록 측정되는 전류 밀도의 값이 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 상온인 경우와 100℃의 온도에서 10분의 시간 동안 열처리한 경우의 전류 밀도 값 비교(1), 100℃의 온도에서 10분의 시간 동안 열처리한 경우와 200℃의 온도에서 20분의 시간 동안 열처리한 경우의 전류 밀도 값 비교(2), 상온인 경우와 200℃의 온도에서 20분의 시간 동안 열처리한 경우의 전류 밀도 값 비교(3)가 아래 <표 1>을 통하여 정리된다.
구분 Initial current density
(mA/cm2)		 Increased current density
(mA/cm2)		 Ratio of increase
(%)
1 0.0028 2.3160 82614
2 2.3160 4405.1725 190106
3 0.0028 4405.1725 157327417
도 7 및 <표 1>을 통해, 본 발명의 실시 예에 따른 온도 센서는, 온도 변화에 따라 측정되는 전류의 값이 변화되는 것을 알 수 있다.
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.
100: 온도 전달층
200: 활성층
310, 320: 제1 전극, 제2 전극
400: 보호층

Claims (10)

  1. 온도 전달층;
    상기 온도 전달층 상에 배치되고, 지연형광물질을 포함하는 활성층;
    상기 활성층 상에 배치되는 제1 전극층;
    상기 활성층 상에 배치되고, 상기 제1 전극층과 이격된 제2 전극층; 및
    상기 제1 및 제2 전극층 상에, 상기 활성층과 마주보도록 배치되는 보호층을 포함하는 온도 센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    외부 온도가 상기 온도 전달층을 통해, 상기 활성층으로 전달되고,
    상기 온도 전달층에 의해 전달된 온도에 따라서, 상기 활성층을 통해 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이에 흐르는 전류 값이 조절되는 것을 포함하는 온도 센서.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 활성층은, 호스트(host) 물질 및 상기 지연형광물질을 포함하는 도펀트(dopant) 물질로 이루어지되,
    상기 호스트 물질 및 상기 도펀트 물질이 갖는 에너지 준위 사이의 전자 이동에 따라, 전류의 차이가 발생하는 것을 포함하는 온도 센서.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 호스트 물질 및 상기 도펀트 물질이 갖는 에너지 준위 사이의 전자 이동 경로는, 상기 온도 전달층을 통해 상기 활성층으로 전달되는 온도에 따라 변경되는 것을 포함하는 온도 센서.
  5. 제4 항에 있어서,
    제1 온도가 전달된 상기 활성층에서, 상기 전자는,
    상기 호스트 물질의 S0 준위에서 상기 호스트 물질의 S1 준위로 이동하는 제1 경로;
    상기 호스트 물질의 S1 준위에서 상기 도펀트 물질의 T1 준위로 이동하는 제2 경로; 및
    상기 도펀트 물질의 T1 준위에서 상기 호스트 물질의 S1 준위로 이동하는 제3 경로를 순차적으로 이동하는 것을 포함하는 온도 센서.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 온도보다 높은 제2 온도가 전달된 상기 활성층에서, 상기 전자는,
    상기 호스트 물질의 S0 준위에서 상기 호스트 물질의 S1 준위로 이동하는 제1 경로;
    상기 호스트 물질의 S1 준위에서 상기 도펀트 물질의 T1 준위로 이동하는 제2 경로; 및
    상기 도펀트 물질의 T1 준위에서 상기 도펀트 물질의 S1 준위로 이동하는 제4 경로를 순차적으로 이동하는 것을 포함하는 온도 센서.
  7. 제1 항에 있어서,
    상게 활성층과 상기 보호층은 이격되어, 상기 활성층과 상기 보호층 사이에 빈 공간(empty space)가 제공되는 것을 포함하는 온도 센서.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 활성층 및 상기 제1 전극층 사이에 배치되는 전자 수송층,
    상기 활성층 및 상기 제2 전극층 사이에 배치되는 전공 수송층을 더 포함하는 온도 센서.
  9. 온도 전달층을 준비하는 단계;
    상기 온도 전달층 상에, 지연형광물질을 포함하는 활성층을 형성하는 단계;
    상기 활성층 상에 제1 전극층을 형성하는 단계;
    상기 활성층 상에 상기 제1 전극층과 이격된 제2 전극층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 전극층 상에 상기 활성층과 마주보는 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 온도 센서의 제조 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 활성층과 마주보는 상기 보호층을 형성하는 단계는,
    상기 제1 및 제2 전극층 상에 상기 보호층이 형성되어, 상기 활성층과 상기 보호층 사이에 빈 공간이 형성되는 것을 포함하는 온도 센서의 제조 방법.
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