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웨어러블 디스플레이를 위한 직물기반 폴리머 유기발광소자의 구현 = Textile-based polymer light-emitting diodes used for wearable display
서명 / 저자 웨어러블 디스플레이를 위한 직물기반 폴리머 유기발광소자의 구현 = Textile-based polymer light-emitting diodes used for wearable display / 김현철.
저자명 김현철 ; Kim, Hyun Cheol
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2015].
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초록정보

Recently, wearable devices such as smart watch, smart glasses, and sport-band have been attracting much attention as next-generation devices. Wearable devices are worthy of notice because of their potential to im-prove human convenience. In particular, wearable displays are considered as important next-generation technology in the way that such devices express the visual information to our eyes. Thus, many research groups have studied wearable OLED devices that are the form of soft electronics. And, one of the research group has reported wearable OLED device that has high efficiency and high bending stability using evapora-tion process. However, evaporation process has several problems that limits both the device size and availa-ble materials, and the entire process time is long. To solve and improve the above limitations, this paper focused on the realization of textile-based weara-ble polymer light-emitting diodes (PLEDs) using simple solution process. PLED devices were fabricated by spin coating process which is widely used solution process. Firstly, aluminum oxide (Al2O3) and poly(vinyl alcohol) (PVA) multilayers were fabricated on the bare textile as the planarization layer and water preventing layer. Poly(3,4-ethylenedioxy-thiophene):poly(4-styrene-sulfonate) (PEDOT:PSS, Clevios PH 1000), one of the widely used conductive polymer was used as the anode layer and phenyl-substituted poly(para-phenylenevinylene) (Superyellow, PDY-132) was used as the light-emitting layer. The fabricated bottom-emitting PLEDs showed high luminance over 10,000 cd/m2 and the maximum efficacy and power efficiency of 9.72 cd/A and 7.17 lm/W, respectively, was achieved. Also, there was less color shift in the textile PLED devices. Textile-based top-emitting PLEDs were also studied in this paper. Thin silver layer with Alq3 capping layer was used as transparent cathode layer. Furthermore, the Fabry-Perot micro-cavity effect was used to improve device efficiency. The micro-cavity structure was designed between thick Ag reflector into the Al2O3 and PVA multilayers and thin film metal cathode. The fabricated device showed shifted emission spectrum and en-hanced color-purity. We proposed an unprecedented wearable display that uses simple solution process and demonstrated the feasibility of realization of next-generation wearable display.

최근들어 대중들로부터 스마트시계, 스마트안경, 스포츠밴드 등과 같은 웨어러블 디바이스들이 차세대 전자기기로써 많은 관심을 끌고있다. 웨어러블 디바이스는 인간의 편의를 향상시킬 수 있다는 잠재성을 가지고 있다는 점에서 주목할 만하다. 특히, 웨어러블 디스플레이는 시각정보를 우리 눈에 표현한다는 점에서 가장 중요한 차세대 기술이라고 할 수 있다. 따라서, 많은 연구그룹들이 소프트 일렉트로닉스 형태의 웨어러블 유기발광소자에 대하여 연구하고 있으며, 한 그룹에서는 증착공정을 이용한 고효율 및 높은 벤딩안정성을 갖는 웨어러블 유기발광다이오드를 구현한 연구결과를 보고한 바 있다. 하지만, 증착공정은 공정의 특성상 소자의 형태, 크기, 사용가능한 물질이 제약적이게 되며 전체 공정시간이 길어지는 단점을 갖게된다. 위에서 언급한 문제를 해결하기 위하여, 본 논문에서는 간단한 용액공정을 이용한 직물기반 폴리머 유기발광소자를 구현하는데에 주목하였다. 본 논문에서는 널리 활용되는 용액공정인 스핀코팅공정을 이용하여 폴리머 유기발광소자를 제작하였다. 우선, 직물기판상에 Al2O3와 PVA를 이용한 다층박막을 형성하고, 이를 평탄화층 및 투습방지 베리어로 활용하였다. 또한, 널리 사용되는 전도성 폴리머 중 하나인 PEDOT:PSS를 양극으로 활용하였으며 Superyellow로 불리는 PDY-132를 발광층으로 활용하였다. 제작된 직물기반 하부발광 폴리머 유기발광소자는 10000cd/m2 이상의 휘도를 보였으며, 최대 효율은 각각 9.72 cd/A, 7.17 lm/W로 나타났다. 또한, 제작된 소자는 각도에 따른 색의 변화가 거의 나타나지 않는 안정적인 특성을 보였다. 직물기반 상부발광 폴리머 유기발광소자에 대한 실험또한 진행되었다. 본 논문에서는 투과도 개선을 위한 Alq3 층이 삽입된 Ag 박막층을 투명 전극으로 활용하여 상부발광 소자를 구현하고자 하였다. 추가적으로, Fabry-Perot 마이크로 캐비티 현상을 이용하여 소자효율을 향상시키고자 하였다. 구체적으로, Al2O3, PVA 다층박막 사이에 Ag 반사층을 삽입하여 마이크로 캐비티 구조를 설계하였으며 제작된 소자는 향상된 색순도를 보였다. 본 논문은 전례에 없던 웨어러블 디스플레이를 간단한 용액공정을 이용하여 구현하면서 차세대 웨어러블 디스플레이의 구현가능성에 대하여 제시하였다는데 그 의의가 있다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MEE 15034
형태사항 vi, 39 : 삽도 ; 30 cm
언어 한국어
일반주기 저자명의 영문표기 : Hyun Cheol Kim
지도교수의 한글표기 : 최경철
지도교수의 영문표기 : Kyung Cheol Choi
부록 수록
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 전기및전자공학과,
서지주기 참고문헌 : p.
주제 웨어러블
웨어러블 디스플레이
폴리머 유기발광다이오드
용액공정
직물기반 폴리머 유기발광다이오드
직물
wearable
wearable display
polymer light-emitting diodes
solution process
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textile
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