KR20220067474A - Stretchable Optical Device and Method for Manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스트레쳐블 광 소자 및 그 제조방법에 관련된 것으로 보다 구체적으로는, 2축 연신이 가능하되, 연신 시에도 시야각과 연신율에 따라 색 좌표가 변하지 않고 일정한 색을 유지할 수 있으며, 고 휘도에서도 열방출을 통한 고 효율을 유지할 수 있는 스트레쳐블 광 소자 및 그 제조방법에 관련된 것이다.The present invention relates to a stretchable optical device and a method for manufacturing the same. More specifically, biaxial stretching is possible, and even when stretching, the color coordinates do not change depending on the viewing angle and the stretching rate, and a constant color can be maintained, even at high luminance. It relates to a stretchable optical device capable of maintaining high efficiency through heat dissipation and a method for 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.A traditional display simply means a device that outputs an electrical signal in a visual form. However, in recent years, displays have been developed not only as a device for displaying information, but also as a form of retaining 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 be bent and bent into a predetermined shape, a rollable stage that can be rolled up like a roll, and a foldable stage that can be folded like paper. . However, more recent displays continue to evolve into a stretchable stage that can be scaled up and down in one or two axes.
특히, 신축성 디스플레이는 웨어러블 디바이스와 같은 신축성을 요구하는 시장 특성에 부합한다는 점에서 주목을 끌고 있다.In particular, the stretchable display is attracting attention in that it meets the characteristics of a market requiring stretchability, such as a wearable device.
한편, 유기발광소자(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 이용한 디스플레이는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD)와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 보다 가볍고 얇은 두께로 제조가 가능할 뿐만 아니라, 높은 휘도, 낮은 소비 전력 등의 고품질 특성을 갖춰 휴대용 전자기기의 차세대 디스플레이로 주목 받고 있다.On the other hand, a display using an organic light emitting diode (OLED), unlike a liquid crystal display (LCD), does not require a separate light source, so it can be manufactured to be lighter and thinner, and has high luminance, It is attracting attention as a next-generation display for portable electronic devices due to its high quality characteristics such as low power consumption.
하지만, 종래의 구조적으로 연신 가능한 유기발광소자는 불투명한 전극으로 인해 연신 시 시야각과 연실율에 따라 색 좌표의 변화가 심하고 효율 또한 변동하는 문제점을 가지고 있다.However, the conventional structurally stretchable organic light emitting diode has a problem in that the color coordinates vary greatly depending on the viewing angle and the stretching ratio during stretching due to the opaque electrode, and the efficiency also fluctuates.
또한, 기존 소자는 기판의 열전달과 방출에 대한 구체적인 공정 조건 기준이 없어, 고 휘도에서 삼중항 소멸(TTA; Triplet-Triplet Annihilation)에 의한 효율 감소를 피할 수 없다.In addition, existing devices do not have specific process condition standards for heat transfer and emission of the substrate, and thus, efficiency reduction due to triplet-triplet annihilation (TTA) at high luminance cannot be avoided.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 2축 연신이 가능하되, 연신 시에도 시야각과 연신율에 따라 색 좌표가 변하지 않고 일정한 색을 유지할 수 있는 스트레쳐블 광 소자를 제공하는데 있다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide a stretchable optical device capable of biaxial stretching and maintaining a constant color without changing color coordinates depending on a viewing angle and a stretching rate even during stretching.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 구동 중 발생되는 열을 효과적으로 방출시킴으로써, 고 휘도에서도 열방출을 통한 고 효율을 유지할 수 있는 스트레쳐블 광 소자를 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a stretchable optical device capable of maintaining high efficiency through heat dissipation even at high luminance by effectively dissipating heat generated during driving.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 광 소자를 단시간에 유리 기판으로부터 분리시킬 수 있는 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a stretchable optical device capable of separating an optical device from a glass substrate in a short time.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
상기 일 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 스트레쳐블 광 소자를 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present invention provides a stretchable optical device.
일 실시 예에 따르면, 상기 스트레쳐블 광 소자는, 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, 제1 금속 산화물 박막층, 금속 박막층 및 제2 금속 산화물 박막층이 상기 스트레쳐블 기판 상에 차례로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.According to an embodiment, the stretchable optical device may include: 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 depend on the shape of the stretchable substrate, the first electrode comprising: The first metal oxide thin film layer, the metal thin film layer, and the second metal oxide thin film layer may be sequentially stacked on the stretchable substrate.
일 실시 예에 따르면, 상기 스트레쳐블 기판은 0.2 이하의 벤딩 스트레인(bending strain)을 가지며, 상기 벤딩 스트레인(δ)은 하기의 수학식 1을 통해 계산될 수 있다.According to an embodiment, the stretchable substrate has a bending strain of 0.2 or less, and the bending strain δ may be calculated through Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 상기 tL은 상기 제1 전극, 제2 전극 및 유기 발광층을 포함하는 소자층의 두께, 상기 ts는 상기 스트레쳐블 기판의 두께, 상기 R은 벤딩 반경(bending radius), 상기 η은 tL을 ts로 나눈 값, 상기 χ는 EL을 Es로 나눈 값이며, 이때, 상기 EL은 상기 소자층의 영률(Young's modulus)이고, 상기 Es는 상기 스트레쳐블 기판의 영률일 수 있다.Here, t L is the thickness of the device layer including the first electrode, the second electrode, and the organic emission layer, t s is the thickness of the stretchable substrate, R is a bending radius, and η is A value obtained by dividing t L by t s , where χ is a value obtained by dividing E L by E s , where E L is Young's modulus of the device layer, and E s is Young's modulus of the stretchable substrate can be
일 실시 예에 따르면, 배면 발광형인 경우, 상기 제2 금속 산화물 박막층은 상기 제1 금속 산화물 박막층보다 얇은 두께로 형성될 수 있다.According to an embodiment, in the case of a bottom emission type, the second metal oxide thin film layer may be formed to have a thickness smaller than that of the first metal oxide thin film layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 금속 산화물 박막층의 두께는 상기 제1 금속 산화물 박막층 두께의 1/3 이하일 수 있다.According to an embodiment, the thickness of the second metal oxide thin film layer may be 1/3 or less of the thickness of the first metal oxide thin film layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 금속 산화물 박막층의 두께는 1~15㎚ 일 수 있다.According to an embodiment, the thickness of the second metal oxide thin film layer may be 1 to 15 nm.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극은 상기 스트레쳐블 기판 상에 적층된 MoO3/Au/MoO3 구조로 이루어질 수 있다.According to an embodiment, the first electrode may have a MoO 3 /Au/MoO 3 structure stacked on the stretchable substrate.
일 실시 예에 따르면, 2축 연신이 가능하되, 연신 시 상기 제1 전극의 금속 박막층을 이루는 Au가 기계적 크랙 스토퍼(mechanical crack stopper)로 작용하여 기계적으로 깨지지 않는 안정성을 가지며, 5~20㎚의 두께를 갖고, 시야각에 따라 색 좌표가 실질적으로 일정할 수 있다.According to an embodiment, biaxial stretching is possible, but during stretching, Au constituting the metal thin film layer of the first electrode acts as a mechanical crack stopper and has stability not to be mechanically broken, 5 to 20 nm It has a thickness, and the color coordinates may be substantially constant depending on the viewing angle.
일 실시 예에 따르면, 상기 유기 발광층의 발광 구동 시, 상기 스트레쳐블 기판을 통해 방출되는 열의 온도는 10,000nit에서 상온(room temperature; RT) 이상일 수 있다.According to an embodiment, when the organic emission layer is driven to emit light, the temperature of heat emitted through the stretchable substrate may be 10,000 nits to room temperature (RT) or higher.
일 실시 예에 따르면, 외부 양자 효율(external quantum efficiency; EQE)은, 휘도가 증가함에 따라 증가할 수 있다.According to an embodiment, external quantum efficiency (EQE) may increase as luminance increases.
일 실시 예에 따르면, 상기 스트레쳐블 기판은 100㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있다.According to an embodiment, the stretchable substrate may be formed to a thickness of 100 μm or less.
한편, 본 발명은 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 제공한다.Meanwhile, the present invention provides a method of manufacturing a stretchable optical device.
일 실시 예에 따르면, 상기 스트레쳐블 광 소자 제조방법은, 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 제1 금속 산화물 박막층, 금속 박막층 및 제2 금속 산화물 박막층이 상기 스트레쳐블 기판 상에 차례로 적층된 구조로 상기 제1 전극을 형성할 수 있다.According to an embodiment, the method for manufacturing a stretchable optical device includes: forming a stretchable substrate on a carrier substrate for a process, forming a stretchable substrate; a device layer forming step of sequentially depositing a first electrode, an organic light emitting layer, and a second electrode on the stretchable substrate to form a device layer; A first encapsulation process of adhering the stretchable substrate to the stretchable film disposed on the second electrode through a stretchable adhesive member attached to the edge of the stretchable substrate, and the adhesive member An encapsulation step comprising a second encapsulation process of applying a sealing material to the side; and removing the carrier substrate for the process from the stretchable substrate, including a step of removing the carrier substrate for the process, wherein in the device layer forming step, the first metal oxide thin film layer, the metal thin film layer and the second metal oxide thin film layer are the strain The first electrode may be formed in a structure sequentially stacked on a chiselable substrate.
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, the ultra-hydrophobic treatment step of treating the surface of the carrier substrate for the process using a water-repellent coating agent to be ultra-hydrophobic 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 an embodiment, in the forming of the stretchable substrate, the stretchable substrate may be formed to a thickness of 100 μm or less on the carrier substrate for the process.
일 실시 예에 따르면, 상기 소자층 형성 단계에서는 상기 소자층을 배면 발광형으로 형성하는 경우, 상기 제2 금속 산화물 박막층을 상기 제1 금속 산화물 박막층보다 상대적으로 얇은 두께로 형성하되, 상기 제2 금속 산화물 박막층의 두께를 상기 제1 금속 산화물 박막층의 두께의 1/3 이하로 형성하거나 1~15㎚ 로 형성할 수 있다.According to an embodiment, when the device layer is formed as a bottom emission type in the device layer forming step, the second metal oxide thin film layer is formed to have a relatively thinner thickness than the first metal oxide thin film layer, but the second metal The thickness of the oxide thin film layer may be formed to be 1/3 or less of the thickness of the first metal oxide thin film layer or 1 to 15 nm.
본 발명의 실시 예에 따르면, 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, 제1 금속 산화물 박막층, 금속 박막층 및 제2 금속 산화물 박막층이 상기 스트레쳐블 기판 상에 차례로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, 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 depend on the shape of the stretchable substrate, the first electrode comprising: The first metal oxide thin film layer, the metal thin film layer, and the second metal oxide thin film layer may be sequentially stacked on the stretchable substrate.
이에 따라, 2축 연신이 가능하되, 연신 시에도 시야각이나 연신율에 따라 색 좌표가 변하지 않고 일정한 색을 유지할 수 있는 스트레쳐블 광 소자가 제공될 수 있다.Accordingly, it is possible to provide a stretchable optical device capable of biaxial stretching and maintaining a constant color without changing color coordinates according to a viewing angle or a stretching rate even during stretching.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 유기 발광층의 발광 구동 시 발생되는 열을 스트레쳐블 기판을 통해 효과적으로 방출시킴으로써, 고 휘도에서도 고 효율을 유지할 수 있는 스트레쳐블 광 소자가 제공될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a stretchable optical device capable of maintaining high efficiency even at high luminance by effectively dissipating heat generated during light emission driving of the organic light emitting layer through the stretchable substrate can be provided.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 고 휘도에서 삼중항 소멸에 의한 효율 감소를 회피할 수 있는 스트레쳐블 광 소자가 제공될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a stretchable optical device capable of avoiding a decrease in efficiency due to triplet annihilation at high luminance may be provided.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 소자층이 형성된 스트레쳐블 기판을 단시간에 혹은 쉽게 공정용 캐리어 기판으로 사용되는 유리 기판으로부터 분리시킬 수 있는 스트레쳐블 광 소자 제조방법이 제공될 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, a method for manufacturing a stretchable optical device capable of separating the stretchable substrate on which the device layer is formed from a glass substrate used as a carrier substrate for a process in a short time or easily can be provided.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 스트레쳐블 봉지 기술을 통해 신뢰성을 향상시킬 수 있는 스트레쳐블 광 소자 제조방법이 제공될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a method for manufacturing a stretchable optical device capable of improving reliability through a stretchable encapsulation technique may be provided.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 도 1의 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자의 구조를 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전극(MAM)의 연신율 별 파장에 따른 발광 세기 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전극(MAM)의 시야각 별 파장에 따른 발광 세기 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 비교 예에 따른 얇게 증착(20㎚)된 은(Ag) 전극의 연신율 별 파장에 따른 발광 세기를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 비교 예에 따른 얇게 증착(20㎚)된 은(Ag) 전극의 시야각 별 파장에 따른 발광 세기 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전극(MAM)과 비교 예에 따른 얇게 증착(20㎚)된 은(Ag) 전극의 시야각에 따른 색좌표 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9 내지 도 11은 스트레인 변화 및 연신 사이클에 따른 제1 전극(MAM)의 저항 변화율 변화를 나타낸 그래프들이다.
도 12는 소자층을 지지하는 기판의 종류 및 두께 별 발광 구동 시 10,000nit에서 방출되는 열의 온도를 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 13은 소자층을 지지하는 기판의 종류 및 두께 별 가열 또는 냉각 시간에 따른 가열 또는 냉각 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 14는 소자층을 지지하는 기판의 종류 및 두께 별 전압에 따른 전류 밀도 및 휘도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 15는 소자층을 지지하는 기판의 종류 및 두께 별 휘도에 따른 전류 효율 및 외부 양자 효율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 공정 순으로 나타낸 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법의 스트레쳐블 기판 형성 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법의 소자층 형성 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이다.
도 19 및 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법의 인캡슐레이션 단계를 설명하기 위한 공정 모식도들이다.
도 21은 인캡슐레이션에 따른 투습도 및 디바이스 수명을 비교하기 위해 제작된 4 개의 디바이스 샘플을 나타낸 모식도이다.
도 22는 제작된 디바이스 샘플들을 평가하기 위한 수중 테스트 사진이다.
도 23은 제작된 디바이스 샘플들에 대한 시간 경과에 따른 투과율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 24 및 도 25는 제작된 디바이스 샘플들에 대한 시간에 따른 휘도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법의 공정용 캐리어 기판 제거 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이다.
도 27은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법의 스트레쳐블 주름 형성 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이다.
도 28은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 통해 제조된 스트레쳐블 광 소자를 나타낸 모식도이다.
도 29 및 도 30은 엘라스토머 필름의 두께별 휘도에 따른 전류 효율 및 외부 양자 효율 변화를 나타낸 그래프들로, 도 29는 1,000㎛의 3M 엘라스토머 필름이 NOA63 기판(9.2㎛)에 부착된 경우이고, 도 30은 100㎛ 두께의 박막 엘라스토머가 NOA63 기판(9.2㎛)에 부착된 경우이다.1 is a schematic diagram schematically illustrating a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of FIG. 1 .
3 is a schematic diagram for explaining the structure of a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating a change in light emission intensity according to a wavelength for each elongation of the first electrode MAM according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating changes in emission intensity according to wavelengths for each viewing angle of the first electrode MAM according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the light emission intensity according to the wavelength for each elongation rate of a thinly deposited (20 nm) silver (Ag) electrode according to a comparative example of the present invention.
7 is a graph showing changes in emission intensity according to wavelength for each viewing angle of a thinly deposited (20 nm) silver (Ag) electrode according to a comparative example of the present invention.
8 is a graph illustrating color coordinate changes according to viewing angles of the first electrode MAM according to an embodiment of the present invention and a silver (Ag) electrode deposited thinly (20 nm) according to a comparative example.
9 to 11 are graphs illustrating a change in a resistance change rate of the first electrode MAM according to a strain change and an elongation cycle.
12 is a view showing the result of measuring the temperature of heat emitted at 10,000 nits during light emission driving according to the type and thickness of the substrate supporting the device layer.
13 is a graph showing changes in heating or cooling temperature according to heating or cooling time according to the type and thickness of the substrate supporting the device layer.
14 is a graph showing changes in current density and luminance according to voltage for each type and thickness of a substrate supporting a device layer.
15 is a graph showing changes in current efficiency and external quantum efficiency according to luminance for each type and thickness of a substrate supporting a device layer.
16 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention in order of process.
17 is a process schematic diagram for explaining a step of forming a stretchable substrate of a method for manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention.
18 is a process schematic diagram for explaining a device layer forming step of a method for manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention.
19 and 20 are process schematic diagrams for explaining an encapsulation step of a method for manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention.
21 is a schematic diagram showing four device samples fabricated to compare moisture permeability and device lifespan according to encapsulation.
22 is an underwater test photograph for evaluating fabricated device samples.
23 is a graph illustrating transmittance changes over time for fabricated device samples.
24 and 25 are graphs illustrating luminance changes with time for fabricated device samples.
26 is a process schematic diagram for explaining a step of removing a carrier substrate for a process of a method of manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention.
27 is a process schematic diagram for explaining a stretchable wrinkle forming step of a method for manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention.
28 is a schematic diagram illustrating a stretchable optical device manufactured through the method for manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention.
29 and 30 are graphs showing changes in current efficiency and external quantum efficiency according to the luminance according to the thickness of the elastomer film. 30 is a case in which a thin film elastomer with a thickness of 100 μm is attached to a NOA63 substrate (9.2 μm).
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 accompanying drawings. However, the technical spirit 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 may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may 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 a component is referred to as being on another component, it means that it may be directly formed on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, the shape and size are exaggerated for effective description 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.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, third, etc. are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only 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 a complementary embodiment thereof. In addition, in this specification, 'and/or' is used in the sense of 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, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, component, or a combination thereof described in the specification is present, and one or more other features, numbers, steps, or configurations It should not be construed as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. In addition, in this specification, "connection" is used in a sense including both indirectly connecting a plurality of components 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.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자를 개략적으로 나타낸 모식도이고, 도 2는 도 1의 단면 모식도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자의 구조를 설명하기 위한 모식도이다. 1 is a schematic diagram schematically showing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional schematic diagram of FIG. 1, and FIG. 3 is a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram for explaining the structure.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자(100)는, 2축 연신이 가능한 스트레쳐블 광 소자일 수 있다. 예를 들어, 이러한 스트레쳐블 광 소자(100)는 유기발광소자로 이루어질 수 있다. 이때, 유기발광소자는 전면 발광형 또는 배면 발광형으로 구비될 수 있다.1 , a stretchable
하기에서는 설명의 편의를 위해, 스트레쳐블 광소자(100)가 배면 발광형 유기발광소자로 이루어진 경우를 예시하기로 한다.Hereinafter, for convenience of description, a case in which the stretchable
본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자(100)는 스트레쳐블 기판(110) 및 소자층(120)을 포함할 수 있다.The stretchable
이때, 도 2를 참조하면, 스트레쳐블 기판(110)은 접착 부재(125)를 매개로 이와 대향되게 배치되는 스트레쳐블 필름(124)과 접착될 수 있다.In this case, referring to FIG. 2 , the
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
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 in which the
스트레쳐블 기판(110)은 굽힘 방향의 유연성뿐만 아니라, 당겨지는 방향의 유연성까지 갖춘 기판을 의미할 수 있다. 이에 따라, 스트레쳐블 기판(110)은 스트레쳐블 광 소자(100)에 신축성을 부여하면서, 소자층(120)이 형성되는 지지 기판으로서 기능할 수 있다.The
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)이 자연 수축된다. 이에 따라, 스트레쳐블 기판(110)도 변형되어 스트레쳐블 주름을 가지게 된다.The
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 기판(110)은 0.2 이하의 벤딩 스트레인(bending strain)을 가질 수 있다. 일례로, 스트레쳐블 기판(110)은 0.09176의 벤딩 스트레인을 가질 수 있다.In addition, the
이러한 스트레쳐블 기판(110)에 대한 벤딩 스트레인(δ)은 하기의 수학식 1을 통해 계산될 수 있다.The bending strain δ for the
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 상기 tL은 소자층(120)의 두께, 상기 ts는 스트레쳐블 기판(110)의 두께, 상기 R은 벤딩 반경(bending radius), 상기 η은 tL을 ts로 나눈 값, 상기 χ는 EL을 Es로 나눈 값이며, 이때, 상기 EL은 소자층(120)의 영률(Young's modulus)이고, 상기 Es는 스트레쳐블 기판(110)의 영률일 수 있다.Here, t L is the thickness of the
예를 들어, 소자층(120)의 두께가 0.24㎛, 벤딩 반경이 30㎛, 소자층(120)의 영률이 63㎬, 스트레쳐블 기판(110)의 영률이 1.6㎬인 경우, 스트레쳐블 기판(110)의 두께가 10㎛ 이하일 때, 스트레쳐블 기판(110)은 0.2 이하의 벤딩 스트레인(δ)을 가질 수 있다.For example, when the thickness of the
스트레쳐블 기판(110)은 PI(polyimide), PET(polyethylenterephthalate), PEN(polyethylennaphthalate) 중 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.The
또한, 스트레쳐블 기판(110)은 광학적으로 투명한 고분자 물질 중 신축성이 낮은 고내열성 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.In addition, the
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
본 발명의 일 실시 예에 따른 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. 이에 따라, 스트레쳐블 기판(110)은 0.2 이하의 벤딩 스트레인(δ)을 가질 수 있다.When the
한편, 스트레쳐블 기판(110)이 얇은(100㎛ 이하) NOA63으로 이루어지는 경우, 소자층(120)의 발광 구동 시, 스트레쳐블 기판(110)을 통해 열을 효과적으로 방출시킬 수 있고, 이를 통해, 고 휘도에서도 고 효율을 유지할 수 있는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.On the other hand, when the
도 3을 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. 3 , the
또한, 스트레쳐블 기판(110)이 스트레쳐블 주름을 갖도록 변형될 때, 소자층(120) 또한 이에 맞게 변형될 수 있다.Also, when the
본 발명의 일 실시 예에 따른 소자층(120)은 제1 전극(MAM), 제2 전극(122) 및 유기물 적층(123)을 포함하여 형성될 수 있다.The
제1 전극(MAM)은 금속 산화물과 금속의 다층 적층 구조로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(MAM)은, 제1 금속 산화물 박막층(M1), 금속 박막층(A) 및 제2 금속 산화물 박막층(M2)이 스트레쳐블 기판(110) 상에 차례로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.The first electrode MAM may have a multi-layered structure of a metal oxide and a metal. Specifically, the first electrode MAM has a structure in which the first metal oxide thin film layer M1 , the metal thin film layer A and the second metal oxide thin film layer M2 are sequentially stacked on the
본 발명의 일 실시 예에서, 소자층(120)이 배면 발광형 유기발광소자로 구비되는 경우, 제2 금속 산화물 박막층(M2)은 제1 금속 산화물 박막층(M1)보다 얇은 두께로 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the
일례로, 제2 금속 산화물 박막층(M2)은 제1 금속 산화물 박막층(M1) 두께의 1/3 이하의 두께로 형성될 수 있다. 다른 예로, 제2 금속 산화물 박막층(M2)은 1~15㎚, 바람직하게는 5㎚의 두께로 형성될 수 있다. 이때, 제2 금속 산화물 박막(M2)의 두께가 너무 두꺼워지면 구동전압이 상승하고, 너무 얇아지면 광학적 증폭이 떨어지게 된다.For example, the second metal oxide thin film layer M2 may be formed to have a thickness of 1/3 or less of the thickness of the first metal oxide thin film layer M1 . As another example, the second metal oxide thin film layer M2 may be formed to a thickness of 1 to 15 nm, preferably 5 nm. At this time, when the thickness of the second metal oxide thin film M2 is too thick, the driving voltage increases, and when it is too thin, optical amplification is decreased.
예를 들어, 제1 금속 산화물 박막층(M1)이 15㎚ 두께로 형성되는 경우, 제2 금속 산화물 박막층(M2)은 5㎚ 두께로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 금속 산화물 박막층(M1)과 제2 금속 산화물 박막층(M2) 사이에 위치하는 금속 박막층(A)은 5~20㎚, 바람직하게는 14㎚ 두께로 형성될 수 있다. 이때, 금속 박막층(A)의 두께가 너무 두꺼워지면 투과도가 저하되고, 너무 얇아지면 전기적 전도성이 떨어지게 된다.For example, when the first metal oxide thin film layer M1 is formed to a thickness of 15 nm, the second metal oxide thin film layer M2 may be formed to a thickness of 5 nm. In this case, the metal thin film layer A positioned between the first metal oxide thin film layer M1 and the second metal oxide thin film layer M2 may be formed to a thickness of 5 to 20 nm, preferably 14 nm. At this time, when the thickness of the metal thin film layer (A) is too thick, the transmittance is lowered, and when it is too thin, the electrical conductivity is deteriorated.
제1 전극(MAM)은 유기물 적층(123)으로의 정공 주입이 잘 일어나도록 일함수(work function)가 큰 물질 중 유기물 적층(123)에서 발생된 광이 잘 투과될 수 있는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.The first electrode MAM is preferably made of a material that can transmit light generated from the
본 발명의 일 실시 예에서, 제1 금속 산화물 박막층(M1)과 제2 금속 산화물 박막층(M2)은 동일한 금속 산화물로 이루어질 수도 있고, 상이한 금속 산화물로 이루어질 수도 있다.In an embodiment of the present invention, the first metal oxide thin film layer M1 and the second metal oxide thin film layer M2 may be made of the same metal oxide or different metal oxides.
예를 들어, 제1 금속 산화물 박막층(M1)과 제2 금속 산화물 박막층(M2)은 MoO3 박막층으로 이루어질 수 있다. 또한, 금속 박막층(A)은 귀금속 및 다양한 금속 박막층으로 이루어질 수 있다. 여기서, 금속 박막층(A)은 Au, Ag, Ti 및 Pt를 포함하는 귀금속 및 다양한 금속 후보군 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.For example, the first metal oxide thin film layer M1 and the second metal oxide thin film layer M2 may be formed of a MoO 3 thin film layer. In addition, the metal thin film layer (A) may be made of a noble metal and various metal thin film layers. Here, the metal thin film layer (A) may be formed of any one of a noble metal including Au, Ag, Ti and Pt and various metal candidate groups.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 금속 박막층(A)은 높은 연성을 가지는 Au로 이루어질 수 있다. 즉, 제1 전극(MAM)은 MoO3/Au/MoO3의 3층 적층 구조로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자(100)의 연신 시, 상기 제1 전극(MAM)의 금속 박막층(A)을 이루는 Au가 기계적 크랙 스토퍼(mechanical crack stopper)로 작용하여, 스트레쳐블 광 소자(100)는 기계적으로 깨지지 않는 안정성을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서는 금속 박막층이 Au로 이루어지는 경우를 예시하기로 한다.According to an embodiment of the present invention, the metal thin film layer (A) may be made of Au having high ductility. That is, the first electrode MAM may have a three-layered structure of MoO 3 /Au/MoO 3 . When the stretchable
이와 같이, 제1 전극(MAM)이 MoO3/Au/MoO3의 3층 적층 구조로 이루어지는 경우, 연신 시에도 시야각과 연신율에 따라 색 좌표가 실질적으로 일정할 수 있다. 여기서, 색 좌표가 실질적으로 일정하다는 의미는 시야각과 연신율이 변하더라도 색 좌표 값의 변동이 거의 없다는 것을 의미한다.As such, when the first electrode MAM has a three-layered structure of MoO 3 /Au/MoO 3 , color coordinates may be substantially constant even during stretching according to a viewing angle and a stretching ratio. Here, the meaning that the color coordinates are substantially constant means that there is little change in the color coordinate values even when the viewing angle and the elongation are changed.
다시 말해, 색 좌표가 실질적으로 일정하다는 의미는 시야각과 연신율이 변하더라도 방출되는 빛의 색이 실질적으로 일정하게 유지된다는 것을 의미한다.In other words, the color coordinates are substantially constant means that the color of the emitted light remains substantially constant even when the viewing angle and elongation are changed.
본 발명의 일 실시 예에 따른 MoO3/Au/MoO3의 3층 적층 구조로 이루어진 제1 전극(MAM)은 Ag나 Au에 비해 큰 일함수(work function)를 갖는다.The first electrode MAM having a three-layer stacked structure of MoO 3 /Au/MoO 3 according to an embodiment of the present invention has a larger work function than Ag or Au.
예를 들어, 유리 기판 상에 증착된 Ag는 4.67eV의 일함수를 가지며, 유리 기판 상에 증착된 Au는 4.85eV의 일함수를 갖는다. 반면, 유리 기판 상에 증착된 MoO3/Au/MoO3는 5.05eV의 일함수를 갖는다. 이때, 유리 기판 상에 증착된 MoO3/Au는 4.89eV의 일함수를 갖는다.For example, Ag deposited on a glass substrate has a work function of 4.67 eV, and Au deposited on a glass substrate has a work function of 4.85 eV. On the other hand, MoO 3 /Au/MoO 3 deposited on the glass substrate has a work function of 5.05 eV. At this time, MoO 3 /Au deposited on the glass substrate has a work function of 4.89 eV.
또한, NOA63 기판 상에 증착된 Ag는 4.81eV의 일함수를 가지며, NOA63 기판 상에 증착된 Au는 5.18eV의 일함수를 갖는다. 반면, NOA63 기판 상에 증착된 MoO3/Au/MoO3는 5.25eV의 일함수를 갖는다. 이때, NOA63 기판 상에 증착된 MoO3/Au는 5.23eV의 일함수를 갖는다.In addition, Ag deposited on the NOA63 substrate has a work function of 4.81 eV, and Au deposited on the NOA63 substrate has a work function of 5.18 eV. On the other hand, MoO 3 /Au/MoO 3 deposited on the NOA63 substrate has a work function of 5.25 eV. At this time, MoO 3 /Au deposited on the NOA63 substrate has a work function of 5.23 eV.
즉, 전극 후보 물질인 Ag, Au, MoO3/Au 및 MoO3/Au/MoO3 모두 유리 기판보다는 NOA63 기판 상에 증착되는 경우 일함수가 증가된다.That is, when all of the electrode candidate materials Ag, Au, MoO 3 /Au and MoO 3 /Au/MoO 3 are deposited on the NOA63 substrate rather than the glass substrate, the work function is increased.
이때, NOA63 기판 상에 MoO3/Au/MoO3가 적층 형성되는 경우, MoO3/Au가 적층 형성되는 경우보다 일함수가 더 증가되어 캐리어 주입이 원활하게 되어 소자 성능이 향상되고, 3층 적층 전극 구조에 따라, 광 소자(100)의 전기적 및 광학적 특성을 향상시키는데 기여할 수 있다.At this time, when MoO 3 /Au/MoO 3 is laminated on the NOA63 substrate, the work function is increased more than when MoO 3 /Au is laminated, so that carrier injection becomes smooth, thereby improving device performance, and three-layer lamination Depending on the electrode structure, it may contribute to improving the electrical and optical properties of the
한편, 하기의 표 1은 MoO3/Au/MoO3의 3층 적층 구조로 이루어진 제1 전극(MAM)에서, 제1 금속 산화물 박막층(M1)인 MoO3의 두께에 따른 투과율, 면저항 및 성능지수를 보여준다.Meanwhile, in Table 1 below, in the first electrode (MAM) having a three-layer stacked structure of MoO 3 /Au/MoO 3 , the transmittance, sheet resistance, and figure of merit according to the thickness of MoO 3 as the first metal oxide thin film layer (M1) shows
상기 표 1에서, 실시 예 1은 MoO3의 두께가 15㎚, Au의 두께가 14㎚, MoO3의 두께가 5㎚인 경우이고, 실시 예 2는 MoO3의 두께가 20㎚, Au의 두께가 14㎚, MoO3의 두께가 5㎚인 경우이며, 실시 예 3은 MoO3의 두께가 25㎚, Au의 두께가 14㎚, MoO3의 두께가 5㎚인 경우이고, 실시 예 4는 MoO3의 두께가 30㎚, Au의 두께가 14㎚, MoO3의 두께가 5㎚인 경우의 투과율, 면저항 및 성능지수를 나타낸다.In Table 1, Example 1 is a case in which the thickness of MoO 3 is 15 nm, the thickness of Au is 14 nm, and the thickness of MoO 3 is 5 nm, and in Example 2, the thickness of MoO 3 is 20 nm, the thickness of Au is 14 nm, the thickness of MoO 3 is 5 nm, Example 3 is the case where the thickness of MoO 3 is 25 nm, the thickness of Au is 14 nm, the thickness of MoO 3 is 5 nm, and Example 4 is MoO 3 shows the transmittance, sheet resistance and figure of merit when the thickness of 3 is 30 nm, the thickness of Au is 14 nm, and the thickness of MoO 3 is 5 nm.
즉, MoO3/Au/MoO3의 3층 적층 구조로 이루어진 제1 전극(MAM)에서, 제1 금속 산화물 박막층(M1)인 MoO3의 두께만을 변화시켜, 투과율, 면저항 및 성능지수를 측정한 결과, MoO3의 두께가 15㎚, Au의 두께가 14㎚, MoO3의 두께가 5㎚인 실시 예 1의 경우, 투과율, 면저항 및 성능지수가 가장 우수한 것으로 확인되었다.That is, in the first electrode (MAM) having a three-layer stacked structure of MoO 3 /Au/MoO 3 , by changing only the thickness of MoO 3 , which is the first metal oxide thin film layer (M1), transmittance, sheet resistance and figure of merit were measured. As a result, in the case of Example 1 in which the thickness of MoO 3 was 15 nm, the thickness of Au was 14 nm, and the thickness of MoO 3 was 5 nm, it was confirmed that the transmittance, sheet resistance, and figure of merit were the best.
제2 전극(122)은 제1 전극(MAM)과 대향되게 형성될 수 있다. 제2 전극(122)은 유기물 적층(123) 상에 형성될 수 있다.The
제2 전극(122)은 저 저항 물질이면서 신축성을 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 전극(122)은 유기물 적층(123)으로부터 발생된 광을 스트레쳐블 기판(110) 측으로 반사시키는 물질 중 유기물 적층(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
예를 들어, 제2 전극(122)은 알루미늄(Al) 박막과 리튬 플로라이드(Lithium fluoride; LiF) 박막의 적층 구조로 이루어질 수 있다.For example, the
만약, 스트레쳐블 기판(110) 상에 형성되는, 3층 적층 구조의 제1 전극(MAM)이 캐소드로 사용되고, 제2 전극(122)이 애노드로 사용되는 역구조(배면/전면) 발광형인 경우, 제1 전극(MAM)이 일함수가 작고 반사도가 높은 물질로 이루어지고, 제2 전극(122)이 일함수가 큰 물질로 이루어져야 한다.If the first electrode MAM of the three-layer stacked structure formed on the
유기물 적층(123)은 제1 전극(MAM)과 제2 전극(122) 사이에 형성될 수 있다. 이러한 유기물 적층(123)은 제1 전극(MAM)과 제2 전극(122) 사이에 위치하는 발광층(123c), 제1 전극(MAM)과 발광층(123c) 사이에 위치하는 정공 수송층(123a), 발광층(123c)과 정공 수송층(123a) 사이에 위치하는 엑시톤 차폐층(exciton blocking layer)(123b), 제2 전극(122)과 발광층(123c) 사이에 위치하는 전자 수송층(123d)을 포함할 수 있다.The
여기서, 발광층(123c)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(123c)은 형광 호스트 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 형광 호스트 물질로는 tris(8-hydroxy-quinolatealuminum; Alq3)가 사용될 수 있다. 또한, 발광층(123c)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
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 차폐층(123b)는 TCTA 등 발광층(123c)의 인광 도펀트보다 삼중항 에너지가 높은 층으로 이루어질 수 있다.In addition, the
그리고 전자 수송층(123d)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
이와 같은 구조로 유기물 적층(123)이 이루어짐에 따라, 애노드인 제1 전극(MAM)과 캐소드인 제2 전극(122) 사이에 순방향 전압이 인가되면, 제2 전극(122)으로부터 전자가 전자 수송층(123d)을 통해 발광층(123c)으로 이동하게 되고, 제1 전극(MAM)으로부터 정공이 정공 수송층(123b)을 통해 발광층(123c)으로 이동하게 된다.As the
발광층(123c) 내로 주입된 전자와 정공은 발광층(123c)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(MAM)과 캐소드인 제2 전극(122) 사이에 흐르는 전류량에 비례하게 된다.Electrons and holes injected into the
만약, 역구조(배면/전면 발광)를 사용하게 되면, 제1 전극(MAM)으로부터 전자가 전자 수송층을 통해 발광층(123c)으로 이동하게 되고, 제2 전극(122)으로부터 정공이 정공 수송층을 통해 발광층(123c)으로 이동하게 되어 발광층(123c)에서 엑시톤을 생성하게 된다.If the reverse structure (bottom/top emission) is used, electrons from the first electrode MAM move to the
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자의 특성에 대해 도 4 내지 도 15를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, characteristics of the stretchable optical device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 15 .
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전극(MAM)의 연신율 별 파장에 따른 발광 세기 변화를 나타낸 그래프이다.4 is a graph illustrating a change in light emission intensity according to a wavelength for each elongation of the first electrode MAM according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, MoO3/Au/MoO3의 3층 적층 구조로 이루어진 제1 전극(MAM)이 0%, 30%, 65%, 100% 연신된 경우, 파장(wavelength)에 따른 발광 세기(Normalized EL Intensity)는 연신율에 상관 없이 거의 동일한 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 4 , when the first electrode MAM having a three-layer stacked structure of MoO 3 /Au/MoO 3 is stretched by 0%, 30%, 65%, or 100%, light emission intensity according to wavelength (Normalized EL Intensity) was confirmed to be almost the same regardless of the elongation.
또한, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전극(MAM)의 시야각 별 파장에 따른 발광 세기 변화를 나타낸 그래프이다.Also, FIG. 5 is a graph illustrating changes in emission intensity according to wavelengths for each viewing angle of the first electrode MAM according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, MoO3/Au/MoO3의 3층 적층 구조로 이루어진 제1 전극(MAM)이 0%, 30%, 65%, 100% 연신된 경우, 시야각이 변하더라도 파장에 따른 발광 세기는 연신율에 상관 없이 거의 동일한 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 5 , when the first electrode MAM having a three-layered structure of MoO 3 /Au/MoO 3 is stretched by 0%, 30%, 65%, or 100%, light emission according to wavelength even if the viewing angle is changed The strength was found to be almost the same regardless of the elongation.
이에 따라, 제1 전극(MAM)이 MoO3/Au/MoO3의 3층 적층 구조로 이루어지면, 이를 구비하는 유기발광소자가 발광 구동 시 시야각이 변하더라도 색이 일정하게 유지될 수 있다.Accordingly, when the first electrode MAM has a three-layer stacked structure of MoO 3 /Au/MoO 3 , a color may be constantly maintained even when a viewing angle is changed when an organic light emitting device including the same is driven to emit light.
반면, 도 6은 본 발명의 비교 예에 따른 얇게 증착(20㎚)된 은(Ag) 전극의 연신율 별 파장에 따른 발광 세기를 나타낸 그래프이다.On the other hand, FIG. 6 is a graph showing the light emission intensity according to the wavelength for each elongation of the thinly deposited (20 nm) silver (Ag) electrode according to the comparative example of the present invention.
도 6을 참조하면, 비교 예로서, 은(Ag) 전극이 0%, 30%, 65%, 100% 연신된 경우, 파장에 따른 발광 세기는 연신율에 따라 달라지는 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 6 , as a comparative example, when the silver (Ag) electrode is stretched by 0%, 30%, 65%, or 100%, it was confirmed that the light emission intensity according to the wavelength varies according to the stretching rate.
또한, 도 7은 본 발명의 비교 예에 따른 은(Ag) 전극의 시야각 별 파장에 따른 발광 세기 변화를 나타낸 그래프이다.Also, FIG. 7 is a graph showing changes in emission intensity according to wavelengths for each viewing angle of a silver (Ag) electrode according to a comparative example of the present invention.
도 7의 참조하면, 비교 예로서, 얇게 증착(20㎚)된 은(Ag) 전극이 0%, 30%, 65%, 100% 연신된 경우, 파장에 따른 발광 세기는 시야각 변화에 따라 달라지는 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 7 , as a comparative example, when a thinly deposited (20 nm) silver (Ag) electrode is stretched by 0%, 30%, 65%, or 100%, the light emission intensity according to the wavelength varies with the change in the viewing angle. Confirmed.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전극(MAM)과 비교 예에 따른 얇게 증착(20㎚)된 은(Ag) 전극의 시야각에 따른 색좌표 변화를 나타낸 그래프이다. 또한, 하기 표 2는 제1 전극(MAM)의 시야각에 따른 색좌표 값을 보여주며, 하기 표 3은 은(Ag) 전극의 시야각에 따른 색좌표 값을 보여준다.8 is a graph illustrating color coordinate changes according to viewing angles of the first electrode MAM according to an embodiment of the present invention and a silver (Ag) electrode deposited thinly (20 nm) according to a comparative example. In addition, Table 2 below shows color coordinate values according to the viewing angle of the first electrode MAM, and Table 3 below shows color coordinate values according to the viewing angle of the silver (Ag) electrode.
도 8 및 상기 표 2를 참조하면, MoO3/Au/MoO3의 3층 적층 구조로 이루어진 제1 전극(MAM)은 연신 시 시야각이 변하더라도 색 좌표가 실질적으로 일정한 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 8 and Table 2, it was confirmed that the color coordinates of the first electrode MAM having a three-layer stacked structure of MoO 3 /Au/MoO 3 were substantially constant even when the viewing angle was changed during stretching.
다시 말해, MoO3/Au/MoO3의 3층 적층 구조로 이루어진 제1 전극(MAM)은 연신 시 색 좌표 CIE(x, y) 값이 시야각이 변하더라도 실질적으로 일정하게 유지되는 것으로 확인되었다.In other words, it was confirmed that the color coordinate CIE(x, y) value of the first electrode MAM having a three-layer stacked structure of MoO 3 /Au/MoO 3 was maintained substantially constant even when the viewing angle was changed during stretching.
즉, MoO3/Au/MoO3의 3층 적층 구조로 이루어진 제1 전극(MAM)을 구비하는 유기발광소자에서는 투과율이 증가하여 미세 공동(micro-cavity) 효과가 억제됨으로써, 연신 시 시야각과 연신율이 변하더라도 일정한 색을 유지하는 것으로 확인되었다.That is, in the organic light emitting device having the first electrode MAM having a three-layered structure of MoO 3 /Au/MoO 3 , transmittance is increased to suppress the micro-cavity effect, so that the viewing angle and elongation during stretching It was confirmed that a constant color was maintained even when this was changed.
반면, 도 8 및 상기 표 3을 참조하면, 은(Ag) 전극은 시야각 변화에 따라 색 좌표의 편차가 큰 것으로 확인되었다. 이는, 은(Ag)이 20㎚ 막두께에 의한 반투과 특성으로 인해 유기발광소자에서 강한 공진 효과를 유도하기 때문이다.On the other hand, referring to FIG. 8 and Table 3, it was confirmed that the silver (Ag) electrode had a large deviation in color coordinates according to a change in the viewing angle. This is because silver (Ag) induces a strong resonance effect in the organic light emitting diode due to its transflective property due to the thickness of 20 nm.
도 9 내지 도 11은 스트레인 변화 및 연신 사이클에 따른 제1 전극(MAM)의 저항 변화율 변화를 나타낸 그래프들이다.9 to 11 are graphs illustrating a change in a resistance change rate of the first electrode MAM according to a strain change and an elongation cycle.
이들 그래프를 참조하면, MoO3/Au/MoO3의 3층 적층 구조로 이루어진 제1 전극(MAM)의 저항은 스트레인 변화나 1축 또는 2축 연신 사이클에서 거의 변화되지 않고 유지되는 것으로 확인되었다. 이는, MoO3/Au/MoO3의 3층 적층 구조로 이루어진 제1 전극(MAM)이 우수한 기계적 유연성을 가지는 것으로 해석될 수 있다. 제1 전극(MAM)의 금속 박막층(A)을 이루는 Au가 기계적 크랙 스토퍼(mechanical crack stopper)로 작용하여, 스트레쳐블 광 소자(100)는 기계적으로 깨지지 않는 안정성을 가질 수 있다.Referring to these graphs, it was confirmed that the resistance of the first electrode (MAM) having a three-layer stacked structure of MoO 3 /Au/MoO 3 was maintained almost unchanged during strain change or uniaxial or biaxial stretching cycles. This may be interpreted as that the first electrode MAM having a three-layer stacked structure of MoO 3 /Au/MoO 3 has excellent mechanical flexibility. Au constituting the metal thin film layer A of the first electrode MAM acts as a mechanical crack stopper, so that the stretchable
참고로, MoO3/Au/MoO3의 3층 적층 구조로 이루어진 제1 전극(MAM)은 다른 투명 전극, 예를 들어, PEDOT: PSS, ITO 및 AgNWs에 비하여, 상대적으로 높은 투과율, 낮은 면저항 그리고 높은 환경적 안정성을 갖는다.For reference, the first electrode (MAM) having a three-layered structure of MoO 3 /Au/MoO 3 has relatively high transmittance, low sheet resistance and It has high environmental stability.
도 12는 소자층을 지지하는 기판의 종류 및 두께 별 발광 구동 시 10,000nit에서 방출되는 열의 온도를 측정한 결과를 나타낸 도면이다.12 is a view showing the result of measuring the temperature of heat emitted at 10,000 nits during light emission driving according to the type and thickness of the substrate supporting the device layer.
여기서, 기판을 통해 방출되는 열의 온도는 발광 방향(배면 발광 방향)과 마주하는 방향에 적외선 카메라(infrared camera)를 설치하여 측정하였다. 이때, 사용된 적외선 카메라의 타겟 온도 범위는 -20℃ ~ 400℃이고, 해상도는 160×120(19,200 pixels)이다.Here, the temperature of the heat emitted through the substrate was measured by installing an infrared camera in the direction opposite to the light emission direction (bottom emission direction). In this case, the target temperature range of the used infrared camera is -20°C to 400°C, and the resolution is 160×120 (19,200 pixels).
도 12를 참조하면, 소자층을 지지하는 기판이 700㎛ 두께로 이루어진 유리 기판인 경우, 유기 발광층의 발광 구동 시, 휘도 10,000nit에서 유리 기판을 통해 방출되는 열의 온도에 대한 실험값은 33.5℃, 시뮬레이션 값은 33.29℃로 확인되었다.Referring to FIG. 12 , when the substrate supporting the device layer is a glass substrate having a thickness of 700 μm, the experimental value for the temperature of heat emitted through the glass substrate at a luminance of 10,000 nits when the organic light emitting layer is driven to emit light is 33.5° C., simulation The value was found to be 33.29°C.
또한, 소자층을 지지하는 기판이 9.2㎛ 두께로 이루어진 NOA63 기판인 경우, 유기 발광층의 발광 구동 시, 휘도 10,000nit에서 NOA63 기판을 통해 방출되는 열의 온도에 대한 실험값은 46.9℃, 시뮬레이션 값은 47.48℃로 확인되었다.In addition, when the substrate supporting the device layer is a NOA63 substrate having a thickness of 9.2 μm, the experimental value for the temperature of heat emitted through the NOA63 substrate at a luminance of 10,000 nit when the organic light emitting layer is driven to emit light is 46.9° C., and the simulation value is 47.48° C. was confirmed as
소자층을 지지하는 기판이 70㎛ 두께로 이루어진 NOA63 기판인 경우, 유기 발광층의 발광 구동 시, 휘도 10,000nit에서 NOA63 기판을 통해 방출되는 열의 온도에 대한 실험값은 43.1℃, 시뮬레이션 값은 42.83℃로 확인되었다.When the substrate supporting the device layer is a NOA63 substrate with a thickness of 70 μm, the experimental value for the temperature of heat emitted through the NOA63 substrate at a luminance of 10,000 nits when the organic light emitting layer is driven to emit light is 43.1°C, and the simulation value is 42.83°C. became
그리고 소자층을 지지하는 기판이 210㎛ 두께로 이루어진 NOA63 기판인 경우, 유기 발광층의 발광 구동 시, 휘도 10,000nit에서 NOA63 기판을 통해 방출되는 열의 온도에 대한 실험값은 41.4℃, 시뮬레이션 값은 42.41℃로 확인되었다.And when the substrate supporting the device layer is a NOA63 substrate with a thickness of 210 μm, the experimental value for the temperature of heat emitted through the NOA63 substrate at 10,000 nit luminance when the organic light emitting layer is driven to emit light is 41.4°C, and the simulation value is 42.41°C. Confirmed.
이를 통해, 스트레쳐블 기판이, 700㎛ 두께로 이루어진 유기 기판보다 얇은 NOA63 기판으로 이루어진 경우, 유기 발광층의 발광 구동 시, 유리 기판보다 열을 효과적으로 방출시킬 수 있는 것으로 확인되었다.Through this, it was confirmed that when the stretchable substrate is made of a NOA63 substrate thinner than an organic substrate having a thickness of 700 μm, heat can be more effectively emitted than a glass substrate when the organic light emitting layer is driven to emit light.
이때, 스트레쳐블 기판을 이루는 NOA63 기판의 두께가 얇을수록 방출되는 온도가 상대적으로 높은 것으로 확인되었다. 이는, 스트레쳐블 기판을 이루는 NOA63 기판의 두께가 얇을수록 열을 보다 효과적으로 방출시킬 수 있다는 것을 의미한다.At this time, it was confirmed that the thinner the NOA63 substrate constituting the stretchable substrate, the higher the emitted temperature. This means that as the thickness of the NOA63 substrate constituting the stretchable substrate becomes thinner, heat can be more effectively dissipated.
유리 기판 또는 두께가 상대적으로 두꺼운 NOA63 기판에서는 내부에 머금고 있는 열이 많아 TTA(triplet-triplet annihilation)의 발생 비율이 증가하는 반면, 9.2㎛ 두께로 이루어진 NOA63 기판인 경우, 내부의 열이 효과적으로 방출되어 TTA가 억제되며, 전자-정공 쌍의 생성이 늘어나는 것으로 확인되었다.In the case of a glass substrate or a relatively thick NOA63 substrate, the rate of occurrence of triplet-triplet annihilation (TTA) increases due to the large amount of heat retained inside, whereas in the case of a NOA63 substrate with a thickness of 9.2㎛, the internal heat is effectively dissipated It was confirmed that TTA was suppressed and the generation of electron-hole pairs increased.
도 13은 소자층을 지지하는 기판의 종류 및 두께 별 가열 또는 냉각 시간에 따른 가열 또는 냉각 온도 변화를 나타낸 그래프이다.13 is a graph showing changes in heating or cooling temperature according to heating or cooling time according to the type and thickness of the substrate supporting the device layer.
도 13을 참조하면, 가열의 경우, 9.2㎛ 두께로 이루어진 NOA63 기판의 온도는 1000㎛ 두께로 이루어진 NOA63 기판 및 700㎛ 두께로 이루어진 NOA63 기판보다 동일 시간에서 더 빠르게 증가되는 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 13 , in the case of heating, it was confirmed that the temperature of the NOA63 substrate having a thickness of 9.2 μm was increased faster than that of the NOA63 substrate having a thickness of 1000 μm and the NOA63 substrate having a thickness of 700 μm at the same time.
냉각의 경우, 9.2㎛ 두께로 이루어진 NOA63 기판의 온도는 빠르게 감소되고, 1000㎛ 두께로 이루어진 NOA63 기판의 온도 및 700㎛ 두께로 이루어진 NOA63 기판의 온도는 느리게 감소되는 것으로 확인되었다.In the case of cooling, it was confirmed that the temperature of the NOA63 substrate with a thickness of 9.2 μm decreased rapidly, and the temperature of the NOA63 substrate with a thickness of 1000 μm and the temperature of the NOA63 substrate with a thickness of 700 μm decreased slowly.
도 14는 소자층을 지지하는 기판의 종류 및 두께 별 전압에 따른 전류 밀도 및 휘도 변화를 나타낸 그래프이다.14 is a graph showing changes in current density and luminance according to voltage for each type and thickness of a substrate supporting a device layer.
도 14를 참조하면, 가장 얇은 두께로 이루어진 NOA63 기판(9.2㎛)이 전압에 따른 전류 밀도 및 휘도가 상대적으로 우수한 것으로 확인되었다. 다만, 210㎛의 두께로 이루어진 NOA63 기판의 경우에는 700㎛의 두께로 이루어진 유리 기판보다 전압에 따른 전류 밀도 및 휘도가 상대적으로 낮은 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 14 , it was confirmed that the NOA63 substrate (9.2 μm) having the thinnest thickness had relatively excellent current density and luminance according to voltage. However, in the case of the NOA63 substrate having a thickness of 210 μm, it was confirmed that the current density and luminance according to the voltage were relatively lower than that of the glass substrate having a thickness of 700 μm.
도 15는 소자층을 지지하는 기판의 종류 및 두께 별 휘도에 따른 전류 효율 및 외부 양자 효율 변화를 나타낸 그래프이다.15 is a graph showing changes in current efficiency and external quantum efficiency according to luminance for each type and thickness of a substrate supporting a device layer.
도 15를 참조하면, 700㎛ 두께로 이루어진 유리 기판 및 210㎛ 두께로 이루어진 NOA63 기판의 경우, 휘도가 증가함에 따라 전류 효율(current efficiency) 및 외부 양자 효율(external quantum efficiency; EQE)이 감소되는 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 15 , in the case of a 700 μm thick glass substrate and a 210 μm thick NOA63 substrate, current efficiency and external quantum efficiency (EQE) decrease as luminance increases. Confirmed.
반면, 70㎛ 두께로 이루어진 NOA63 기판의 경우 휘도가 증가함에 따라 효율이 일정한 수준을 유지하고, 9.2㎛ 두께로 이루어진 NOA63 기판의 경우에는 휘도가 증가함에 따라 외부 양자 효율이 증가하는 것으로 확인되었다. 이는, 9.2㎛ 두께로 이루어진 NOA63 기판의 경우 열방출이 효과적으로 이루어져 TTA가 억제되며, 전자-정공 쌍의 생성이 늘어나는 것을 의미한다. 따라서, NOA63 기판으로 스트레쳐블 소자를 제작한다면, 두께 70㎛ 이하로 제조하여야 휘도가 증가함에 따라 양자 효율이 감소되는 것을 막을 수 있다.On the other hand, in the case of the NOA63 substrate having a thickness of 70 μm, the efficiency was maintained at a constant level as the luminance increased, and in the case of the NOA63 substrate having a thickness of 9.2 μm, it was confirmed that the external quantum efficiency increased as the luminance increased. This means that, in the case of the NOA63 substrate having a thickness of 9.2 μm, heat dissipation is effectively performed, so that TTA is suppressed, and the generation of electron-hole pairs is increased. Therefore, if a stretchable device is manufactured using the NOA63 substrate, it should be manufactured to a thickness of 70 μm or less to prevent a decrease in quantum efficiency as luminance increases.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법에 대하여, 도 16 내지 도 28을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 16 to 28 .
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 공정 순으로 나타낸 흐름도이고, 도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법의 스트레쳐블 기판 형성 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이며, 도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법의 소자층 형성 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이고, 도 19 및 도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법의 인캡슐레이션 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이며, 도 21은 인캡슐레이션에 따른 투습도 및 디바이스 수명을 비교하기 위해 제작된 4 개의 디바이스 샘플을 나타낸 모식도이고, 도 22는 제작된 디바이스 샘플들을 평가하기 위한 수중 테스트 사진이며, 도 23은 제작된 디바이스 샘플들에 대한 시간 경과에 따른 투과율 변화를 나타낸 그래프이고, 도 24 및 도 25는 제작된 디바이스 샘플들에 대한 시간에 따른 휘도 변화를 나타낸 그래프이며, 도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법의 공정용 캐리어 기판 제거 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이고, 도 27은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법의 스트레쳐블 주름 형성 단계를 설명하기 위한 공정 모식도이며, 도 28은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 통해 제조된 스트레쳐블 광 소자를 나타낸 모식도이고, 도 29 및 도 30은 엘라스토머 필름의 두께별 휘도에 따른 전류 효율 및 외부 양자 효율 변화를 나타낸 그래프들로, 도 29는 1,000㎛의 3M 엘라스토머 필름이 NOA63 기판(9.2㎛)에 부착된 경우이고, 도 30은 100㎛ 두께의 박막 엘라스토머가 NOA63 기판(9.2㎛)에 부착된 경우이다.16 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention in order of process, and FIG. 17 is a method for manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention. It is a process schematic diagram for explaining the steps, and FIG. 18 is a process schematic diagram for explaining the device layer forming step of the method for manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 19 and 20 are one embodiment of the present invention It is a process schematic diagram for explaining the encapsulation step of the method for manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment, and FIG. 21 is a schematic diagram showing four device samples manufactured to compare moisture permeability and device lifespan according to encapsulation. , Figure 22 is an underwater test photograph for evaluating the fabricated device samples, Figure 23 is a graph showing the transmittance change over time for the fabricated device samples, Figures 24 and 25 are the fabricated device samples 26 is a process schematic diagram for explaining a process carrier substrate removal step of a method for manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention, and FIG. A process schematic diagram for explaining the step of forming stretchable wrinkles of the method for manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment, and FIG. It is a schematic diagram showing a retractable optical device, and FIGS. 29 and 30 are graphs showing the change in current efficiency and external quantum efficiency according to the luminance according to the thickness of the elastomer film. μm), and FIG. 30 is a case in which a thin film elastomer having a thickness of 100 μm is attached to a NOA63 substrate (9.2 μm).
도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법은 스트레쳐블 기판 형성 단계(S110), 소자층 형성 단계(S120), 인캡슐레이션 단계(S130) 및 공정용 캐리어 기판 제거 단계(S140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 16 , the method for manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention includes forming a stretchable substrate ( S110 ), forming a device layer ( S120 ), encapsulating ( S130 ), and process use. It may include removing the carrier substrate (S140).
먼저, 도 17을 참조하면, 스트레쳐블 기판 형성 단계(S110)는 공정용 캐리어 기판(30) 상에 스트레쳐블 기판(110)을 형성하는 단계이다.First, referring to FIG. 17 , the step of forming the stretchable substrate ( S110 ) is a step of forming the
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
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, a transparent and flexible UV-curable polymer material, for example, NOA63 in the bending direction, may be spin-coated on the
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.Then, in the stretchable substrate forming step (S110), the spin-coated NOA63 is UV-cured at a wavelength of 187 nm for 5 minutes to have a thickness of 100 μm or less, preferably 10 μm or less, more preferably 9.2 μm. The
이와 같이 형성되는 스트레쳐블 기판(110)는 0.2 이하의 벤딩 스트레인(δ)을 가질 수 있다.The
여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법은 스트레쳐블 기판 형성 단계(S110) 전에 실행되는 극소수성 처리 단계(S109)를 더 포함할 수 있다.Here, the method of manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention may further include the ultra-hydrophobic treatment step (S109) performed before the step (S110) of forming the stretchable substrate.
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
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 ultra-hydrophobic treatment step (S109), first, the
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 ultra-hydrophobic treatment step ( S109 ), the cleaned glass substrate may be immersed in the water-repellent coating agent for about 2 minutes for surface modification. For example, in the ultra-hydrophobic treatment step (S109), physical nano-silica is placed on the surface of the glass substrate through a water-repellent coating agent containing fluorinated nano-silica, and chemical treatment of fluorine with high electronegativity is used. The surface can be made extremely hydrophobic.
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 ultra-hydrophobic treatment step (S109), it is possible to achieve sufficient surface treatment through drying after dipping rather than the general spin-coating method, and finally to have low surface energy. .
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
다음으로, 도 18을 참조하면, 소자층 형성 단계(S120)는 스트레쳐블 기판(110) 상에 제1 전극(MAM), 유기물 적층(123) 및 제2 전극(122)을 차례로 증착하여 소자층(120)을 형성하는 단계이다.Next, referring to FIG. 18 , in the device layer forming step S120 , the first electrode MAM, the
소자층 형성 단계(S120)에서는 제1 금속 산화물 박막층(M1), 금속 박막층(A) 및 제2 금속 산화물 박막층(M2)이 스트레쳐블 기판(110) 상에 차례로 적층된 구조로 제1 전극(MAM)을 형성할 수 있다.In the device layer forming step (S120), the first metal oxide thin film layer M1, the metal thin film layer A, and the second metal oxide thin film layer M2 are sequentially stacked on the
여기서, 소자층 형성 단계(S120)에서는 소자층(120)을 배면 발광형으로 형성하는 경우, 제2 금속 산화물 박막층(M2)을 제1 금속 산화물 박막층(M1)보다 상대적으로 얇은 두께로 형성할 수 있다.Here, in the device layer forming step (S120), when the
예를 들어, 소자층 형성 단계(S120)에서는 제2 금속 산화물 박막층(M2)의 두께를 제1 금속 산화물 박막층(M1) 두께의 1/3 이하로 형성할 수 있다. 다른 예로, 소자층 형성 단계(S120)에서는 제2 금속 산화물 박막층(M2)을 1~15㎚, 바람직하게는 5 ㎚ 두께로 형성할 수 있다.For example, in the device layer forming step S120 , the thickness of the second metal oxide thin film layer M2 may be 1/3 or less of the thickness of the first metal oxide thin film layer M1 . As another example, in the device layer forming step S120 , the second metal oxide thin film layer M2 may be formed to a thickness of 1 to 15 nm, preferably 5 nm.
소자층 형성 단계(S120)에서는 제1 금속 산화물 박막층(M1)을 15㎚ 두께로 형성하는 경우, 제2 금속 산화물 박막층(M2)을 5㎚ 두께로 형성할 수 있다. 이 경우, 소자층 형성 단계(S120)에서는 제1 금속 산화물 박막층(M1)과 제2 금속 산화물 박막층(M2) 사이에 위치하는 금속 박막층(A)을 1~20㎚, 바람직하게는 14㎚ 두께로 형성할 수 있다.In the device layer forming step S120 , when the first metal oxide thin film layer M1 is formed to a thickness of 15 nm, the second metal oxide thin film layer M2 may be formed to a thickness of 5 nm. In this case, in the device layer forming step (S120), the metal thin film layer (A) positioned between the first metal oxide thin film layer (M1) and the second metal oxide thin film layer (M2) is 1 to 20 nm, preferably 14 nm thick. can be formed
본 발명의 일 실시 예에 따른 소자층 형성 단계(S120)에서는 MoO3으로 제1 금속 산화물 박막층(M1)과 제2 금속 산화물 박막층(M2)을 형성할 수 있다. 또한, 소자층 형성 단계(S120)에서는 귀금속 또는 금속, 예컨대, Au로 금속 박막층(A)을 형성할 수 있다.In the device layer forming step S120 according to an embodiment of the present invention, the first metal oxide thin film layer M1 and the second metal oxide thin film layer M2 may be formed of MoO 3 . In addition, in the device layer forming step ( S120 ), the metal thin film layer (A) may be formed of a noble metal or a metal, for example, Au.
본 발명의 일 실시 예에 따른 소자층 형성 단계(S120)에서는 기본 압력 3.0×10-7 Torr 하에서, 열 증착기(thermal evaporator)를 사용하여 스트레쳐블 기판(110) 상에 예컨대, MoO3으로 이루어지며 15㎚ 두께를 갖는 제1 금속 산화물 박막층(M1), Au로 이루어지며 14㎚ 두께를 갖는 금속 박막층(A) 및 MoO3으로 이루어지며 5㎚ 두께를 갖는 제2 금속 산화물 박막층(M2)을 차례로 증착시킬 수 있다.In the device layer forming step (S120) according to an embodiment of the present invention, for example, MoO 3 is formed on the
이를 통해, 소자층 형성 단계(S120)에서는 MoO3/Au/MoO3의 3층 적층 구조로 이루어진 제1 전극(MAM)을 스트레쳐블 기판(110) 상에 형성할 수 있다.Through this, in the device layer forming step S120 , the first electrode MAM having a three-layered structure of MoO 3 /Au/MoO 3 may be formed on the
계속해서, 소자층 형성 단계(S120)에서는 예를 들어, 제1 전극(MAM) 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, N, N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine (NPB) is 40 nm thick on the first electrode MAM. by deposition, the
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(123b)을 형성할 수 있다.Next, in the device layer forming step (S120), for example, TCTA (Tris (4-carbazoyl-9-ylphenyl) amine) is deposited on the
그 다음, 소자층 형성 단계(S120)에서는 엑시톤 차폐층(123b) 상에 예를 들어, CBP(4,4-N, N dicarbazole-biphenyl)를 15㎚ 두께로 증착시켜, 발광층(123c)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(123b) 상에 tris(8-hydroxy-quinolatealuminum; Alq3)를 증착시키는 경우, 도펀트 물질로서, 카바졸릴 다이시아노벤젠계 유도체를 첨가할 수 있다.Then, in the device layer forming step (S120), for example, CBP (4,4-N, N dicarbazole-biphenyl) is deposited on the
그 다음, 소자층 형성 단계(S120)에서는 발광층(123c) 상에 예를 들어, TPBi(2,2' 2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole))을 40㎚ 두께로 증착시켜, 전자 수송층(123d)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-) on the
마지막으로, 소자층 형성 단계(S120)에서는 전자 수송층(123d) 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
다음으로, 도 19 및 도 20을 참조하면, 인캡슐레이션 단계(S130)는 스트레쳐블 기판(110) 상에 형성된 소자층(120)을 인캡슐레이션시키는 단계이다.Next, referring to FIGS. 19 and 20 , the encapsulation step S130 is a step of encapsulating the
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 인캡슐레이션 단계(S130)는 제1 봉지 공정 및 제2 봉지 공정을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the encapsulation step ( S130 ) may include a first encapsulation process and a second encapsulation process.
먼저, 도 19를 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. 19 , in the first encapsulation process, the
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
다음으로, 도 20을 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. 20 , in the second encapsulation process, the sealing
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 28의 100)는 물속에서도 원활하게 구동될 수 있다.As such, when the sealing
여기서, 인캡슐레이션에 따른 투습도 및 디바이스 수명을 비교하기 위하여, 도 21과 같은 네 개의 디바이스 샘플을 제작하였고, 도 22와 같은 방식으로 이들에 대한 수중 테스트를 진행하였다.Here, in order to compare the moisture permeability and device lifespan according to the encapsulation, four device samples as shown in FIG. 21 were prepared, and an underwater test was performed on them in the same manner as in FIG. 22 .
도 21을 참조하면, 네 개의 디바이스 샘플은 공통적으로, 물질의 수분 흡수 메커니즘을 파악하기 위하여, 하부 기판 상에 칼슘(Ca)이 코팅되어 있다.Referring to FIG. 21 , in common for the four device samples, calcium (Ca) is coated on the lower substrate in order to understand the moisture absorption mechanism of the material.
디바이스 A의 경우, 서로 대향되는 상, 하 NOA63 기판에 대한 사이드 페시베이션으로 오직 3M 테이프 만이 사용되었다.For device A, only 3M tape was used for side passivation to the opposing top and bottom NOA63 substrates.
디바이스 B의 경우, 서로 대향되는 상, 하 NOA63 기판에 대한 사이드 페시베이션으로 3M 테이프와 NOA63이 함께 사용되었다.For device B, 3M tape and NOA63 were used together as side passivation to opposing top and bottom NOA63 substrates.
디바이스 C의 경우, 서로 대향되는 NOA63/SiNx로 이루어진 하부 기판과 SiNx/NOA63/SiNx로 이루어진 상부 기판에 대한 사이드 페시베이션으로 3M 테이프와 NOA63이 함께 사용되었다.For device C, 3M tape and NOA63 were used together as side passivation for the opposing lower substrate made of NOA63/SiN x and the upper substrate made of SiN x /NOA63/SiN x .
디바이스 D의 경우, 서로 대향되는 NOA63/SiNx로 이루어진 하부 기판과 SiNx/NOA63/SiNx로 이루어진 상부 기판에 대한 사이드 페시베이션으로 3M 테이프와 에폭시가 함께 사용되었다.For device D, 3M tape and epoxy were used together as side passivation for the opposing lower substrate made of NOA63/SiN x and the upper substrate made of SiN x /NOA63/SiN x .
도 23은 디바이스 샘플들에 대한 시간 경과에 따른 투과율 변화를 나타낸 것으로, 디바이스 C, D의 경우, 시간이 지나도 투과율의 변화량이 크지 않은 반면, 디바이스 A, B는 처음부터 투과율이 급격히 변화되는 것으로 확인되었다.23 shows the change in transmittance over time for device samples, in the case of devices C and D, the amount of change in transmittance is not large even over time, whereas in devices A and B, it is confirmed that the transmittance changes rapidly from the beginning. became
여기서, 증착된 칼슘층은 수분 흡수로 인하여 시간이 지남에 따라 투과율이 증가하게 되는데, 투과율이 처음부터 급격히 변화되었다는 것은 디바이스 A, B의 경우 사이드 페시베이션 효과가 거의 없다는 것으로 해석될 수 있다.Here, the transmittance of the deposited calcium layer increases over time due to water absorption. The rapid change in transmittance from the beginning can be interpreted as almost no side passivation effect in the case of devices A and B.
수중 테스트 결과, 사이드 페시베이션으로 3M 테이프만 사용한 디바이스 A의 투습도(WVTR)는 4 × 100 gm-2day-1 로 가장 높게 측정되었고, 사이드 페이베이션으로 3M 테이프와 NOA63을 함께 사용한 디바이스 B의 투습도는 2.0 × 10-1 gm-2day-1 로 측정되었다. 즉, 사이드 페이베이션으로 3M 테이프와 NOA63을 함께 사용하면, 3M 테이프만을 사용하는 경우보다 투습도가 개선되는 것으로 확인되었다.As a result of the underwater test, the water vapor transmission rate (WVTR) of Device A using only 3M tape as side passivation was measured to be 4 × 100 gm -2 day -1 , and the highest measured value was that of Device B using 3M tape and NOA63 together as side passivation . The moisture permeability was measured as 2.0 × 10 -1 gm -2 day -1 . That is, it was confirmed that when 3M tape and NOA63 were used together as a side passivation, moisture permeability was improved compared to the case where only 3M tape was used.
한편, 디바이스 C의 투습도는 3.6 × 10-2 gm-2day-1 로 측정되었고, 디바이스 D의 투습도는 1.8 × 10-2 gm-2day-1 로 측정되었다.On the other hand, the moisture permeability of the device C was measured as 3.6 × 10 -2 gm -2 day -1 , and the moisture permeability of the device D was measured as 1.8 × 10 -2 gm -2 day -1 .
이를 통해, 에폭시가 NOA63보다, 측면에서의 수분 침투를 더 효과적으로 차단하는 것으로 확인되었다.Through this, it was confirmed that epoxy blocked moisture penetration from the side more effectively than NOA63.
또한, 네 개의 디바이스 샘플에 대한 수중 테스트 결과, 사이드 인캡슐레이션이 상, 하부 인캡슐레이션보다 훨씬 더 중요한 것으로 확인되었다.In addition, as a result of underwater testing of four device samples, it was confirmed that the side encapsulation was much more important than the upper and lower encapsulation.
이때, 사이드 페시베이션으로 추가적인 밀봉재를 사용한 디바이스 B 내지 D의 경우, 오직 접착 부재(3M 테이프)만을 사용한 디바이스 A보다 투습도가 개선되었지만, 스트레쳐블한 특성은 감소되는 것으로 확인되었다.At this time, in the case of the devices B to D using the additional sealing material as the side passivation, the moisture permeability was improved compared to the device A using only the adhesive member (3M tape), but it was confirmed that the stretchable property was decreased.
즉, 인캡슐레이션 특성과 스트레쳐블 특성은 트레이드-오프(trade off) 관계인 것으로 확인되었다.That is, it was confirmed that the encapsulation characteristic and the stretchable characteristic have a trade-off relationship.
한편, 도 24 및 도 25는 시간에 따른 휘도 변화를 나타낸 그래프로, 사이드 페시베이션으로 3M 테이프와 에폭시를 함께 사용한 디바이스 D의 경우, 시간에 따른 휘도 감소량이 가장 적은 것으로 확인되었다.On the other hand, FIGS. 24 and 25 are graphs showing the change in luminance with time, and in the case of Device D using 3M tape and epoxy as side passivation, it was confirmed that the decrease in luminance with time was the smallest.
이때, 사이드 페시베이션으로 오직 3M 테이프만 사용한 디바이스 A는 약 7분 동안 물 속에서 견디는 것으로 확인되었고, 사이드 페시베이션으로 3M 테이프와 NOA63을 함께 사용한 디바이스 B, C는 대략 1 시간에서 3 시간 동안 물 속에서 견디는 것으로 확인되었다.At this time, device A using only 3M tape as side passivation was confirmed to withstand water for about 7 minutes, and devices B and C using 3M tape and NOA63 together as side passivation were water for approximately 1 to 3 hours. It has been proven to withstand
한편, 이와 같이, 제1 봉지 공정과 제2 봉지 공정으로 이루어진 인캡슐레이션 단계(S130)가 완료되면, 스트레쳐블 기판(110), 접착 부재(125), 밀봉재(126) 및 스트레쳐블 필름(124)으로 구획되는 공간 내부에 위치하는 소자층(120)은 이들에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)될 수 있다. 이때, 소자층(120)이 인캡슐레이션된 공간 내부는 질소와 같은 불활성 기체로 채워지거나 흡습제 부착 또는 진공 분위기로 조성될 수 있다.Meanwhile, when the encapsulation step S130 including the first encapsulation process and the second encapsulation process is completed as described above, the
다음으로, 도 26을 참조하면, 공정용 캐리어 기판 제거 단계(S140)는 스트레쳐블 기판(110)으로부터 공정용 캐리어 기판(30)을 제거하는 단계이다.Next, referring to FIG. 26 , the step of removing the carrier substrate for the process ( S140 ) is a step of removing the
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
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
다시 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법은 스트레쳐블 주름 형성 단계(S150)를 더 포함할 수 있다.Referring back to FIG. 16 , the method of manufacturing a stretchable optical device according to an embodiment of the present invention may further include forming stretchable wrinkles ( S150 ).
도 27을 참조하면, 스트레쳐블 주름 형성 단계(S150)는 스트레쳐블 기판(110) 및 인캡슐레이션된 소자층(120)에 스트레쳐블 주름을 형성시키는 단계이다.Referring to FIG. 27 , the step of forming stretchable wrinkles ( S150 ) is a step of forming stretchable wrinkles on the
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), first, the
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
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
이때, 스트레쳐블 주름 형성 단계(S150)에서는 소자층(120)에 역학적 데미지가 가해지지 않도록, 스트레인을 완화(release)시킨 후 스트레쳐블 주름을 생성하는 것이 바람직하다.In this case, in the stretchable wrinkle forming step (S150), it is preferable to generate the stretchable wrinkle after releasing the strain so that mechanical damage is not applied to the
도 28을 참조하면, 스트레쳐블 주름 형성 단계(S150)가 완료되면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 통해 스트레쳐블 광 소자(100)가 제조될 수 있다.Referring to FIG. 28 , when the stretchable wrinkle forming step S150 is completed, the stretchable
여기서, 엘라스토머 필름의 두께에 따른 신축성 및 열 방출 특성을 검증하기 위하여, 1,000㎛ 두께의 3M 엘라스토머 필름이 NOA63 기판(9.2㎛)에 부착된 광 소자 샘플과, 100㎛ 두께의 박막 엘라스토머가 NOA63 기판(9.2㎛)에 부착된 광 소자 샘플을 제조하였다.Here, in order to verify the stretchability and heat dissipation characteristics according to the thickness of the elastomer film, an optical device sample in which a 1,000 μm thick 3M elastomer film was attached to a NOA63 substrate (9.2 μm) and a 100 μm thick thin film elastomer were applied to a NOA63 substrate ( 9.2 [mu]m) attached optical device samples were prepared.
도 29 및 도 30을 참조하면, 100㎛ 두께의 박막 엘라스토머의 열 방출 기능이 1,000㎛ 두께의 3M 엘라스토머 필름의 열 방출 기능보다 많이 효율적인 것으로 확인되었다. 이때, 100㎛ 두께의 박막 엘라스토머의 열 방출 기능은 그 두께 때문에 특히, 낮은 엑시톤 밀도(10,000nit 이하)에서 NOA63 기판(9.2㎛)보다 덜 효율적인 것으로 확인되었다.29 and 30 , it was confirmed that the heat dissipation function of the 100 μm-thick thin film elastomer was much more efficient than the heat dissipation function of the 1,000 μm-thick 3M elastomer film. At this time, the heat dissipation function of the thin film elastomer with a thickness of 100 μm was confirmed to be less efficient than that of the NOA63 substrate (9.2 μm), especially at low exciton density (10,000 nits or less) due to its thickness.
하지만, 100㎛ 두께의 박막 엘라스토머와 NOA63 기판(9.2㎛)은 10,000nit 이상에서는 유사하게 기능하는 것으로 확인되었다.However, it was confirmed that the thin film elastomer with a thickness of 100 μm and the NOA63 substrate (9.2 μm) functioned similarly at 10,000 nits or more.
박막 엘라스토머의 전류 효율(CE)는 얇은 두께 때문에 NOA63 기판(9.2㎛)보다 약간 낮은 것으로 확인되었다. 이는, 얇은 엘라스토머에서 소량의 열이 여전히 발산되지 않았을 수 있음을 의미한다.The current efficiency (CE) of the thin film elastomer was found to be slightly lower than that of the NOA63 substrate (9.2 μm) due to its thin thickness. This means that a small amount of heat may still not be dissipated in the thin elastomer.
또한, 박막 엘라스토머(~30%)의 신축성 제약은 3M 엘라스토머(~100%)보다 훨씬 낮은 것으로 확인되었다.In addition, the stretch constraint of the thin-film elastomer (~30%) was found to be much lower than that of the 3M elastomer (~100%).
본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 통해 제조된 스트레쳐블 광 소자(100)는 잡아당기면 평평하게 펼쳐질 수 있고, 잡아당기는 힘을 제거하면, 다시 주름진 형태로 구겨질 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 통해 제조된 스트레쳐블 광 소자(100)는 구조적으로 스트레쳐블될 수 있다.The stretchable
이러한 스트레쳐블 광 소자(100)는 2축 연신으로 100% 인장 가능할 수 있다. 또한, 이러한 스트레쳐블 광 소자(100)는 1축 연신되는 경우, 비틀어질 수 있다. 이에 따라, 이러한 스트레쳐블 광 소자(100)는 예컨대, 골프공 위에서도 연신 및 구동이 가능할 수 있다.The stretchable
이때, 이러한 스트레쳐블 광 소자(100)는 소자층(120)이 스트레쳐블 기판(110), 접착 부재(125), 스트레쳐블 필름(124) 및 밀봉재(126)에 의해 인캡슐레이션되어 있기 때문에 물속에서도 구동 가능할 수 있다.In this case, in the stretchable
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자(100)는 3층 적층 구조로 이루어진 제1 전극(MAM)을 구비함으로써, 연신 시에도 시야각에 따라 색 좌표가 변하지 않고 일정한 색을 유지할 수 있다.As described above, since the
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자(100)는 유기물 적층(123)의 발광 구동 시 발생되는 열을 스트레쳐블 기판(110)을 통해 효과적으로 외부로 방출시킴으로써, 고 휘도에서도 고 효율을 유지할 수 있다.In addition, the
그리고 본 발명의 일 실시 예에서는 공정용 캐리어 기판(30)에 스트레쳐블 기판(110)을 형성하기 전에, 공정용 캐리어 기판(30)의 표면을 발수 코팅제를 이용하여 극소수성 처리함으로써, 이후, 소자층(120)이 형성된 스트레쳐블 기판(110)을 공정용 캐리어 기판(30)으로부터 떼어낼 때, 단시간에 혹은 쉽게 떼어낼 수 있어, 스트레쳐블 광 소자 제조 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.And in an embodiment of the present invention, before forming the
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.As mentioned above, although the present invention has been described in detail using preferred embodiments, the scope of the present invention is not limited to specific embodiments and should be construed according to the appended claims. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.
100: 스트레쳐블 광 소자
110; 스트레쳐블 기판
120; 소자층
MAM; 제1 전극
M1; 제1 금속 산화물 박막층
A; 금속 박막층
M2; 제2 금속 산화물 박막층
122; 제2 전극
123; 유기 발광층
123a; 정공 수송층
123b; 엑시톤 차폐층
123c; 발광층
123d; 전자 수송층
124; 스트레쳐블 필름
125; 접착 부재
126; 밀봉재
130; 엘라스토머 필름
30; 공정용 캐리어 기판100: stretchable optical device
110; stretchable board
120; device layer
MAM; first electrode
M1; first metal oxide thin film layer
A; thin metal layer
M2; second metal oxide thin film layer
122; second electrode
123; organic light emitting layer
123a; hole transport layer
123b; exciton shielding layer
123c; light emitting layer
123d; electron transport layer
124; stretchable film
125; adhesive member
126; sealant
130; elastomer film
30; Carrier substrate for process
Claims (14)
상기 스트레쳐블 기판 상에 형성되는 제1 전극;
상기 제1 전극과 대향되게 형성되는 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되는 유기 발광층;을 포함하되,
상기 제1 전극, 제2 전극 및 유기 발광층의 형상은 상기 스트레쳐블 기판의 형상에 종속되며,
상기 제1 전극은, 제1 금속 산화물 박막층, 금속 박막층 및 제2 금속 산화물 박막층이 상기 스트레쳐블 기판 상에 차례로 적층된 구조로 이루어지는, 스트레쳐블 광 소자.
a stretchable substrate having stretchable wrinkles and having 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 are dependent on the shape of the stretchable substrate,
wherein the first electrode has a structure in which a first metal oxide thin film layer, a metal thin film layer, and a second metal oxide thin film layer are sequentially stacked on the stretchable substrate.
상기 스트레쳐블 기판은 0.2 이하의 벤딩 스트레인(bending strain)을 가지며,
상기 벤딩 스트레인(δ)은 하기의 수학식 1을 통해 계산되는, 스트레쳐블 광 소자.
[수학식 1]
여기서, 상기 tL은 상기 제1 전극, 제2 전극 및 유기 발광층을 포함하는 소자층의 두께, 상기 ts는 상기 스트레쳐블 기판의 두께, 상기 R은 벤딩 반경(bending radius), 상기 η은 tL을 ts로 나눈 값, 상기 χ는 EL을 Es로 나눈 값이며, 이때, 상기 EL은 상기 소자층의 영률(Young's modulus)이고, 상기 Es는 상기 스트레쳐블 기판의 영률임.
According to claim 1,
The stretchable substrate has a bending strain of 0.2 or less,
The bending strain (δ) is calculated through Equation 1 below, a stretchable optical device.
[Equation 1]
Here, t L is the thickness of the device layer including the first electrode, the second electrode, and the organic emission layer, t s is the thickness of the stretchable substrate, R is a bending radius, and η is A value obtained by dividing t L by t s , where χ is a value obtained by dividing E L by E s , where E L is Young's modulus of the device layer, and E s is Young's modulus of the stretchable substrate lim.
배면 발광형인 경우, 상기 제2 금속 산화물 박막층은 상기 제1 금속 산화물 박막층보다 얇은 두께로 형성되는, 스트레쳐블 광 소자.
According to claim 1,
In the case of a bottom emission type, the second metal oxide thin film layer is formed to be thinner than the first metal oxide thin film layer.
상기 제2 금속 산화물 박막층의 두께는 상기 제1 금속 산화물 박막층 두께의 1/3 이하인, 스트레쳐블 광 소자.
4. The method of claim 3,
and a thickness of the second metal oxide thin film layer is 1/3 or less of a thickness of the first metal oxide thin film layer.
상기 제2 금속 산화물 박막층의 두께는 1~15㎚인, 스트레쳐블 광 소자.
4. The method of claim 3,
The second metal oxide thin film layer has a thickness of 1 to 15 nm, a stretchable optical device.
상기 제1 전극은 상기 스트레쳐블 기판 상에 적층된 MoO3/Au/MoO3 구조로 이루어지는, 스트레쳐블 광 소자.
According to claim 1,
wherein the first electrode has a MoO 3 /Au/MoO 3 structure stacked on the stretchable substrate.
2축 연신이 가능하되, 연신 시 상기 제1 전극의 금속 박막층을 이루는 Au가 기계적 크랙 스토퍼(mechanical crack stopper)로 작용하여 기계적으로 깨지지 않는 안정성을 가지며, 5~20㎚의 두께를 갖고, 시야각에 따라 색 좌표가 실질적으로 일정한, 스트레쳐블 광 소자.
7. The method of claim 6,
Biaxial stretching is possible, but during stretching, Au constituting the metal thin film layer of the first electrode acts as a mechanical crack stopper and has stability not to be mechanically broken, has a thickness of 5 to 20 nm, and is A stretchable optical device in which the color coordinates are substantially constant along the
상기 유기 발광층의 발광 구동 시, 상기 스트레쳐블 기판을 통해 방출되는 열의 온도는 10,000nit에서 상온(room temperature; RT) 이상인, 스트레쳐블 광 소자.
According to claim 1,
When the organic light emitting layer is driven to emit light, the temperature of heat emitted through the stretchable substrate is 10,000 nits to room temperature (RT) or more, a stretchable optical device.
외부 양자 효율(external quantum efficiency; EQE)은, 휘도가 증가함에 따라 증가하는, 스트레쳐블 광 소자.
According to claim 1,
An external quantum efficiency (EQE), which increases with increasing luminance, is a stretchable optical device.
상기 스트레쳐블 기판은 100㎛ 이하의 두께로 형성되는, 스트레쳐블 광 소자.
According to claim 1,
The stretchable substrate is formed to have a thickness of 100 μm or less, a stretchable optical device.
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 단계;를 포함하며,
상기 소자층 형성 단계에서는 제1 금속 산화물 박막층, 금속 박막층 및 제2 금속 산화물 박막층이 상기 스트레쳐블 기판 상에 차례로 적층된 구조로 상기 제1 전극을 형성하는, 스트레쳐블 광 소자 제조방법.
Forming a stretchable substrate on a carrier substrate for processing, a stretchable substrate forming step;
a device layer forming step of sequentially depositing a first electrode, an organic light emitting layer, and a second electrode on the stretchable substrate to form a device layer;
A first encapsulation process of adhering the stretchable substrate and the stretchable film disposed on the second electrode via a stretchable adhesive member attached to the edge of the stretchable substrate, and the adhesive member An encapsulation step comprising a second encapsulation process of applying a sealing material to the side; and
Including; removing the carrier substrate for the process from the stretchable substrate, removing the carrier substrate for the process;
In the device layer forming step, the first electrode is formed in a structure in which a first metal oxide thin film layer, a metal thin film layer, and a second metal oxide thin film layer are sequentially stacked on the stretchable substrate.
상기 스트레쳐블 기판 형성 단계 전, 발수 코팅제를 이용하여 상기 공정용 캐리어 기판의 표면을 극소수성 처리하는 극소수성 처리 단계를 더 포함하는, 스트레쳐블 광 소자 제조방법.
12. The method of claim 11,
Prior to the forming of the stretchable substrate, the method further comprising a very hydrophobic treatment step of treating the surface of the carrier substrate for the process to be extremely hydrophobic using a water-repellent coating agent.
상기 스트레쳐블 기판 형성 단계에서는,
상기 공정용 캐리어 기판 상에 상기 스트레쳐블 기판을 100㎛ 이하의 두께로 형성하는, 스트레쳐블 광 소자 제조방법.
12. The method of claim 11,
In the step of forming the stretchable substrate,
A method for manufacturing a stretchable optical device, wherein the stretchable substrate is formed to a thickness of 100 μm or less on the carrier substrate for the process.
상기 소자층 형성 단계에서는 상기 소자층을 배면 발광형으로 형성하는 경우, 상기 제2 금속 산화물 박막층을 상기 제1 금속 산화물 박막층보다 상대적으로 얇은 두께로 형성하되,
상기 제2 금속 산화물 박막층의 두께를 상기 제1 금속 산화물 박막층의 두께의 1/3 이하로 형성하거나 1~15㎚ 로 형성하는, 스트레쳐블 광 소자 제조방법.12. The method of claim 11,
In the device layer forming step, when the device layer is formed in a bottom emission type, the second metal oxide thin film layer is formed to have a relatively thinner thickness than the first metal oxide thin film layer,
The method of manufacturing a stretchable optical device, wherein the thickness of the second metal oxide thin film layer is formed to be 1/3 or less of the thickness of the first metal oxide thin film layer or 1 to 15 nm.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| PCT/KR2021/016790 WO2022108301A1 (en) | 2020-11-17 | 2021-11-16 | Stretchable optical device and method for manufacturing same |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR20200153497 | 2020-11-17 | ||
| KR1020200153497 | 2020-11-17 |
Publications (2)
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