기존 OLED 소자는 진공 증착을 통하여 품질이 우수하고 신뢰성이 높은 제품을 제작할 수 있는 장점이 있으나 비용과 대형화의 문제가 있다. 이 를 극복하기 위한 대안으로 용액 공정에 대한 연구가 진행 중이며 그 중 하나인 슬롯다이 코팅은 균일한 박막을 대량생산 할 수 있는 장점이 있 다. 이에 본 연구에서는 슬롯다이 코팅을 이용하여 ...
기존 OLED 소자는 진공 증착을 통하여 품질이 우수하고 신뢰성이 높은 제품을 제작할 수 있는 장점이 있으나 비용과 대형화의 문제가 있다. 이 를 극복하기 위한 대안으로 용액 공정에 대한 연구가 진행 중이며 그 중 하나인 슬롯다이 코팅은 균일한 박막을 대량생산 할 수 있는 장점이 있 다. 이에 본 연구에서는 슬롯다이 코팅을 이용하여 AMOLED 공통층을 형성하고 픽셀 내 두께 균일도를 개선하였으며, 면광원 OLED 소자를 제 작하기 위한 다층 슬롯코팅 공정 기술과 대형화를 위한 롤투롤 (Roll-to-Roll, R2R) 코팅 공정에 대한 연구를 수행하였다. 용액 코팅 시 AMOLED 소자의 발광 균일도에 영향을 주는 픽셀 내부 의 불균일한 박막은 모세관 현상에 기인한 것으로 연구되었다. 이를 해결 하기 위하여 유체유동해석(Computational Fluid Dynamics) 시뮬레이션 연구를 진행하였다. 연구 결과 bank의 표면 접촉각과 구조물의 기울기가 모세관 현상의 주요 영향 인자임을 파악하였으며 이를 제어하여 모세관 현상이 억제됨을 확인하였다. AMOLED 공통층 형성을 위하여 픽셀 패턴 기판에 코팅 실험을 진행하 였다. DI water로 희석된 PEDOT:PSS를 사용하는 경우 80도의 hot plate 에서 열 건조했을 때 두께 균일도가 84%까지 개선되었다. 에틸벤조에이 트에 용해된 PVK를 사용하는 경우 진공 건조를 이용하였으며, 이때 약 70%의 개선된 두께 균일도를 보였다. 연구를 통하여 용매의 특성을 고려 한 건조 방법이 픽셀 내 두께 균일도를 개선하는 할 수 있는 요인임을 확 인하였다. 면광원 OLED 소자를 제작하기 위한 고비용의 증착 공정을 대체하기 위 하여 다층 슬롯다이 코팅을 진행하였다. 다층 용액 공정 시 다음 층을 코 팅하기 위한 용액에 의하여 이미 형성되어 있는 박막이 손상 받는 문제가 발생한다. 이와 같은 손상 문제를 억제하기 위하여orthogonality를 고려한 재료를 선정하였다. 물, 유기 용매, 알콜 계열의 순서로 용매를 선정하여 PEDOT:PSS/PVK/PPO27의 순서로 3층 박막을 형성하였다. 이 결과를 바 탕으로 150mm × 50mm 크기의 면광원 OLED 소자를 발광시켰다. 발광 후 문제점을 확인하였으며 균일한 발광을 위한 추가적인 연구가 필요함을 확인하였다. 박막 코팅의 대형화와 대량생산을 위하여 R2R 슬롯다이 코팅으로 필름 기판에 대면적의 유기 박막 형성에 대한 연구를 진행하였다. 150mm의 코 팅 폭을 갖는 소형 R2R 장비를 이용하여 유기 박막을 형성하였으며 이 실험을 기반으로 500mm의 코팅 폭을 갖는 유기 박막으로 확장하였고 필 름 기판에 50nm의 균일한 유기 박막을 형성하였다. 본 연구에서는 유체유동 시뮬레이션으로 코팅 시 발생하는 모세관 현상 에 대하여 이론적으로 접근하였으며, 슬롯다이 코팅으로 공통층을 코팅한 뒤 두께 균일도를 개선하여 AMOLED 소자 제작이 가능함을 보였다. 그 리고 다층 박막 공정을 확보하고 3개 층을 코팅한 면광원 OLED 소자를 제작하였다. 마지막으로 소형 장비를 이용하여 R2R 유기 박막 코팅 공정 을 확보한 뒤 양산을 위한 파일럿 라인 수준의 대형 장비로 확장하여 대 면적의 균일한 유기 박막을 형성하였다. 이러한 결과로 용액 공정 중 하나인 슬롯다이 코팅이 OLED용 유기 박 막 형성에 있어 적합함을 확인했으며 향후 지속적인 연구로 우수한 성능 의 OLED 소자 제작에 응용이 가능할 것으로 예상한다.
기존 OLED 소자는 진공 증착을 통하여 품질이 우수하고 신뢰성이 높은 제품을 제작할 수 있는 장점이 있으나 비용과 대형화의 문제가 있다. 이 를 극복하기 위한 대안으로 용액 공정에 대한 연구가 진행 중이며 그 중 하나인 슬롯다이 코팅은 균일한 박막을 대량생산 할 수 있는 장점이 있 다. 이에 본 연구에서는 슬롯다이 코팅을 이용하여 AMOLED 공통층을 형성하고 픽셀 내 두께 균일도를 개선하였으며, 면광원 OLED 소자를 제 작하기 위한 다층 슬롯코팅 공정 기술과 대형화를 위한 롤투롤 (Roll-to-Roll, R2R) 코팅 공정에 대한 연구를 수행하였다. 용액 코팅 시 AMOLED 소자의 발광 균일도에 영향을 주는 픽셀 내부 의 불균일한 박막은 모세관 현상에 기인한 것으로 연구되었다. 이를 해결 하기 위하여 유체유동해석(Computational Fluid Dynamics) 시뮬레이션 연구를 진행하였다. 연구 결과 bank의 표면 접촉각과 구조물의 기울기가 모세관 현상의 주요 영향 인자임을 파악하였으며 이를 제어하여 모세관 현상이 억제됨을 확인하였다. AMOLED 공통층 형성을 위하여 픽셀 패턴 기판에 코팅 실험을 진행하 였다. DI water로 희석된 PEDOT:PSS를 사용하는 경우 80도의 hot plate 에서 열 건조했을 때 두께 균일도가 84%까지 개선되었다. 에틸벤조에이 트에 용해된 PVK를 사용하는 경우 진공 건조를 이용하였으며, 이때 약 70%의 개선된 두께 균일도를 보였다. 연구를 통하여 용매의 특성을 고려 한 건조 방법이 픽셀 내 두께 균일도를 개선하는 할 수 있는 요인임을 확 인하였다. 면광원 OLED 소자를 제작하기 위한 고비용의 증착 공정을 대체하기 위 하여 다층 슬롯다이 코팅을 진행하였다. 다층 용액 공정 시 다음 층을 코 팅하기 위한 용액에 의하여 이미 형성되어 있는 박막이 손상 받는 문제가 발생한다. 이와 같은 손상 문제를 억제하기 위하여orthogonality를 고려한 재료를 선정하였다. 물, 유기 용매, 알콜 계열의 순서로 용매를 선정하여 PEDOT:PSS/PVK/PPO27의 순서로 3층 박막을 형성하였다. 이 결과를 바 탕으로 150mm × 50mm 크기의 면광원 OLED 소자를 발광시켰다. 발광 후 문제점을 확인하였으며 균일한 발광을 위한 추가적인 연구가 필요함을 확인하였다. 박막 코팅의 대형화와 대량생산을 위하여 R2R 슬롯다이 코팅으로 필름 기판에 대면적의 유기 박막 형성에 대한 연구를 진행하였다. 150mm의 코 팅 폭을 갖는 소형 R2R 장비를 이용하여 유기 박막을 형성하였으며 이 실험을 기반으로 500mm의 코팅 폭을 갖는 유기 박막으로 확장하였고 필 름 기판에 50nm의 균일한 유기 박막을 형성하였다. 본 연구에서는 유체유동 시뮬레이션으로 코팅 시 발생하는 모세관 현상 에 대하여 이론적으로 접근하였으며, 슬롯다이 코팅으로 공통층을 코팅한 뒤 두께 균일도를 개선하여 AMOLED 소자 제작이 가능함을 보였다. 그 리고 다층 박막 공정을 확보하고 3개 층을 코팅한 면광원 OLED 소자를 제작하였다. 마지막으로 소형 장비를 이용하여 R2R 유기 박막 코팅 공정 을 확보한 뒤 양산을 위한 파일럿 라인 수준의 대형 장비로 확장하여 대 면적의 균일한 유기 박막을 형성하였다. 이러한 결과로 용액 공정 중 하나인 슬롯다이 코팅이 OLED용 유기 박 막 형성에 있어 적합함을 확인했으며 향후 지속적인 연구로 우수한 성능 의 OLED 소자 제작에 응용이 가능할 것으로 예상한다.
Current OLED devices have advantages of producing high quality and high reliability products through vacuum deposition, but they have problems with cost and size. Research is underway on the solution process to overcome this problem. Among the solution process, slot-die coating has t...
Current OLED devices have advantages of producing high quality and high reliability products through vacuum deposition, but they have problems with cost and size. Research is underway on the solution process to overcome this problem. Among the solution process, slot-die coating has the advantage of mass production of uniform thin films. In this research, common layer of AMOLED are formed by using slot-die coating and thickness uniformity within pixels is improved. Second, it studied multi-layered slot-die coating process to manufacture OLED devices for lightings. Third, research was carried out on R2R slot-die coating process for large scale mass production. Concave thin film inside pixels that are produced due to capillary action affects light-emitting uniformity of AMOLED devices. To solve this problem, research was carried out using fluid flow simulation. Studies have shown that the surface contact angle of the bank and the slope of the structure are the main causes of capillary phenomena. it formed a common layers of AMOLED on the pixel patterned substrate by using slot-die coating. Studies have confirmed that solvent characteristics and drying methods are factors that can improve uniformity of thickness within pixels. To manufacture OLED devices for lighting, multi-layered slot-die coating was carried out. In this study, solvents were selected in the order of water, organic solvents, and alcohol in consideration of their orthogonality to prevent film from being damaged. It lighted up 150 mm × 50 mm OLED devices by using element that is coated with 3 layers. Some defects have been identified and further research is needed. R2R slot-die coating is a process that can mass-produce large thin films. It formed organic thin films by using small R2R equipment that has a coating width of 150 mm for OLED production process. Based on this experiment, it expanded to a process that has a coating width of 500 mm and formed a uniform organic thin film of 50 nm on a film substrate. In this way, a theoretical approach was taken to the problem of coating by simulating fluid flow to capillary action. And it has shown that AMOLED devices can be manufactured common layers with slot-die coating. It also secured multi-layered thin-film process and manufactured OLED devices for lighting that are coated with 3 layers. Lastly, it secured R2R organic thin film coating process by using small equipment and extended it as a large equipment for mass-production to form uniform organic thin films. As a result, it has been confirmed that slot-die coating, which is one of solution processes, is suitable for forming organic thin films for OLED. It is likely that it will be able to be applied to manufacture OLED devices with superior performance through continuous research in the future.
Current OLED devices have advantages of producing high quality and high reliability products through vacuum deposition, but they have problems with cost and size. Research is underway on the solution process to overcome this problem. Among the solution process, slot-die coating has the advantage of mass production of uniform thin films. In this research, common layer of AMOLED are formed by using slot-die coating and thickness uniformity within pixels is improved. Second, it studied multi-layered slot-die coating process to manufacture OLED devices for lightings. Third, research was carried out on R2R slot-die coating process for large scale mass production. Concave thin film inside pixels that are produced due to capillary action affects light-emitting uniformity of AMOLED devices. To solve this problem, research was carried out using fluid flow simulation. Studies have shown that the surface contact angle of the bank and the slope of the structure are the main causes of capillary phenomena. it formed a common layers of AMOLED on the pixel patterned substrate by using slot-die coating. Studies have confirmed that solvent characteristics and drying methods are factors that can improve uniformity of thickness within pixels. To manufacture OLED devices for lighting, multi-layered slot-die coating was carried out. In this study, solvents were selected in the order of water, organic solvents, and alcohol in consideration of their orthogonality to prevent film from being damaged. It lighted up 150 mm × 50 mm OLED devices by using element that is coated with 3 layers. Some defects have been identified and further research is needed. R2R slot-die coating is a process that can mass-produce large thin films. It formed organic thin films by using small R2R equipment that has a coating width of 150 mm for OLED production process. Based on this experiment, it expanded to a process that has a coating width of 500 mm and formed a uniform organic thin film of 50 nm on a film substrate. In this way, a theoretical approach was taken to the problem of coating by simulating fluid flow to capillary action. And it has shown that AMOLED devices can be manufactured common layers with slot-die coating. It also secured multi-layered thin-film process and manufactured OLED devices for lighting that are coated with 3 layers. Lastly, it secured R2R organic thin film coating process by using small equipment and extended it as a large equipment for mass-production to form uniform organic thin films. As a result, it has been confirmed that slot-die coating, which is one of solution processes, is suitable for forming organic thin films for OLED. It is likely that it will be able to be applied to manufacture OLED devices with superior performance through continuous research in the future.
주제어
#용액 공정 다층 유기 박막 AMOLED 공통층 모세관 현상 롤투롤(Roll-to-Roll) Solution process multilayer organic thin film AMOLED capillary phenomenon roll-to-roll
학위논문 정보
저자
신동균
학위수여기관
한국기술교육대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
창의융합공학협동과정 지능형전자기기융합전공
지도교수
박종운
발행연도
2019
총페이지
146
키워드
용액 공정 다층 유기 박막 AMOLED 공통층 모세관 현상 롤투롤(Roll-to-Roll) Solution process multilayer organic thin film AMOLED capillary phenomenon roll-to-roll
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