전기전자 발광 3D 물체의 제조

2014.06.07 22:59

졸리운_곰 조회 수:416


발광 3D 물체의 제조

http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2014060094&service_code=03
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-06-05




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유기 발광다이오드 기술은 전류가 흐를 때 특정한 유기 물질들이 광을 발생하는 현상에 기초한다. OLED가 매력적인 것은 배경광이 필요하지 않아 작동할 때 적은 전력이 소모되기 때문이다. 또한, OLED가 상용 LED에 비해 더 얇기 때문에, 거의 모든 기판에 인쇄될 수 있다. OLED의 현재 상용화 제조는 고진공과 불활성 분위기 내에서 시간과 가격을 높이는 공정 단계인 청정실 기술이다. 이는 전화기, 카메라, 소형 TV 스크린 등 소형 전자소자에 OLED 디스플레이 기술의 진입을 제한한다.

발광 전기화학 전지(LEC)는 박막 소자에서 소프트 영역 방출을 위해 OLED를 이용하여 몇 가지 외부 속성들을 공유하지만, 이런 특수한 전기화학 구동은 오로지 대기 안정 물질들로 구성될 수 있어 불활성 분위기/진공 처리의 주된 요구를 제거할 수 있다고 스웨덴 위메오 대학 교수이며 유기 포토닉스와 전자 소자 그룹의 장인 루드딕 에드만 박사가 설명했다. 이 중요한 고유 장점은 확장성 방법들을 이용하여 LEC 소자들의 공기 분위기 제조에서 최근 연구들을 고안했다. 하지만 아직까지, 대면적이며 균일하게 발광하는 소자의 결함 내성과 가격 효율적인 제조는 힘들다.

2010년으로 돌아가, 연구그룹은 발광 전기화학 전지의 작동을 위한 동일 모델을 소개했다. 현재, 에드만 교수의 연구그룹과 린셰핑 대학 너새니얼 로빈슨 교수의 팀에 의해 개발된 기술을 상업화하기 위해 2012년 설립된 스웨덴 회사인 LunaLEC와의 협업으로 LEC의 제조를 위한 스프레이 소결 방법을 개발했다.

스프레이 소결은 LEC 제조를 위해 특별히 사용되는 증착 물질의 새로운 공정이다. 발광 소자의 제조에 대한 일반적인 지식은 검은 점들이나 균일하지 않는 방출을 만드는 핀홀들이 없는 평평한 표면을 얻기 위해 물질의 습식 동종 필름 증착이 요구되는 곳에 사용된다. 반대로, LEC의 특성은 동일하지 않은 스프레이 층과 동시에 건조되는 개별 물방울들의 스프레이를 가능케 한다. 이는 전에는 어렵던 것으로 연구실에서 상업화로 몇 가지 LEC-연구를 이동하게 해 줄 것이다.

새롭고, 잘 디자인된 스프레이 소결 증착 기술을 소개한 연구원들은 발광을 위해 특수 액체 잉크들로 OLED를 스프레이 제조할 수 있다고 보고했다. 이 결과들은 "Spraying Light: Ambient-Air Fabrication of Large-Area Emissive Devices on Complex-Shaped Surfaces"라는 제목으로 어드밴스드 머터리얼스 지에 최근 게재되었다.

선택 기판 상으로 서로 다른 잉크들의 세 가지 얇은 층들이 순차적인 스프레이 방법을 통해, 3~5V의 낮은 구동 전압에서 균일한 대면적 발광을 실현할 수 있고 연구원들은 요구된 색깔의 실현을 위해 노력을 기울이고 있다고 에드만 박사 연구그룹의 연구원이었으며 현재 LunaLEC의 CTO이고 이 논문의 주저자인 안드레 샌드스튐 박사가 이야기하였다. 그는 전체 제조 공정이 단순한 공기브러쉬를 이용하여 대기 분위기 하에서 수행될 수 있다고 지적했다.

또한 연구팀은 부가된 스프레이 층이 다중 색깔 발광 패턴들을 발생시킬 수 있고 발광 소자들이 임의의 형상 표면 상에서 직접 제조될 수 있다는 것을 보여주었다. 포크의 경우에서, 금속 표면은 다중층 LEC 소자 구조가 순차적인 스프레이 소결을 통해 조립된 상부에 기판 지지와 전하 주입 전극의 이중 기능을 수행했다.

이 연구의 동기는 연구하는 물체들의 크기를 증가시킬 수 있는 가능성에서 출발했다. 연구실에서, 연구원들은 10mm×10mm 사각형으로 정기적으로 제조하지만, 대면적에 걸쳐 균일한 발광인 LEC 기술에서 가능성을 보이길 원할 때, 연구원들은 더 큰 면적 샘플들을 제조하길 원했다. 현재 20cm×30cm까지의 대면적에 걸체 신뢰적인 증착 기술의 요구는 이 개발을 완성시켰다.

초기, 이 기술을 좀 더 개발하기 위해, 이 기술은 LEC의 특이한 형성 요소들이 중요한 시장 아이템들, 장식과 디자인 응용들에 이용될 수 있다. 이는 소형 패널과 같은 2D 물체들에 이용될 수 있다는 의미이다. 3D 물체들을 스프레이하는 것은 상용적으로 중요할 때, 장식과 방사 응용들 모두에서 존재할 것이다. 3D 물체는 예를 들어 부가적인 광 고정체가 필요없는 아이들 밤 조명을 위한 문 손잡이 등 이미 존재하는 표면들을 이용할 수 있을 것이다.

그림 설명: 전체 LEC 구조들의 대기 중 스프레이-소결과 평면과 복잡한 모양의 금속 표면들 상의 발광 기능의 포함. (A-C) 하부 전극, 활성층, 상부 전극의 순차적 스프레이-소결을 소개하는 개략도들. 쉐도우 마스크들은 쉬운 전극 접촉을 위해 서로 다른 층들을 구별한다. (D) V = 5 V에서 구동된 전체 스프레이 소결된 LEC의 광발광. (E) 결합된 기판과 양극으로 PEDOT:PSS 층을 가지고 코팅괸 Al 플레이트를 이용한 전체 스프레이 소결된 LED의 발광. (F) 활성층과 상부 음극을 가지고 스테인리스 강 포크를 스프레이 소결하여 제작된 발광 포크.

         
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