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문제 정의
- 본 연구에서는 Ba/Ag 투명음극을 이용하여 전면 발광 OLED를 제작하고, 소자의 전기 및 광학적 특성을 조사하였다. Ba/Ag 이중층은 Ag 단일층에 비해 우수한 광투과도를 나타내었다.
제안 방법
- 본 논문에서는 유기물에 손상을 주지 않는 진공 증착 방식을 이용하여, 광투과토가 좋으며, 전자의 주입 특성이 좋고, 전기저항이 작은 Ba/Ag 투명 음극을 이용하여 전면발광 OLED를 제작하였으며, 소자의 전기 및 광학적 특성을 조사하였다.
- 소자의 전류-전압-휘도 특성 은 Keithley 2400 source/meter 및 휘도 보정된 포 토다이오드를 이용하여 측정하였다. 소자의 EL (electroluminescence) 스펙트럼은 미놀타 CS1000 spectroradiometer로 측정하였다.
- 제작된 소자는 공기에 노출시키지 않고, 질소 분위기의 글러브 박스에서 밀봉하여, 소자 측정 시 공기 중의 수분과 산소의 영향을 최소화하였다. 소자의 전류-전압-휘도 특성 은 Keithley 2400 source/meter 및 휘도 보정된 포 토다이오드를 이용하여 측정하였다. 소자의 EL (electroluminescence) 스펙트럼은 미놀타 CS1000 spectroradiometer로 측정하였다.
- 투명 음극을 이용한 전면발광 OLED는 그림 1의 구조로 제작하였다. 유리기판을 세정한 후 두께 200 nm의 반사형 불투명 양극인 Ni 박막을 RF (radio frequency) 마그네트론 스퍼터링에 의해 증 착하였다. Photolithography 공정에 의해 Ni 양극 패턴을 형성한 후 유기물 및 투명 음극 증착을 위해 진공증착기에 장착하였다.
- 투명 음극으로 사용되는 Ba/Ag 금속 박막의 광 투과도 및 전기저항을 조사하기 위하여 유리기판 위에 금속 박막을 진공 증착에 의해 증착하였다. 유리기판을 과산화수소수와 암모니아가 혼합된 세 정액 및 아세톤으로 세정한 후, 바로 진공 증착기 에 넣고 1.
대상 데이터
- 정공수송층 으로는 15 nm 두께의 4, 4'-bis[N-(l-naphthyl)- N-phenyl-amino]biphenyl (a-NPD)을 증착하였다. 발광층으로는 tris- (8-hydroxyquinoline)aluminum (Alq3)에 9-benzothiazol-2-yl-l, l, 6, 6-tetramethyl- 2, 3, 5, 6, 7a, lla-hexahydro-lH, 4H-ll-oxa-3a-aza-be nzo de anthracen-10-one (C545T)을 1 % 도핑하였으며, 발광층의 두께는 350 nm였다. 전자수송층 으로 2, 9-dimethyl, 7 diphenyl-1, 10-phenanthroline (BCP)을 5 nm 증착하였다.
- 그림 4는 Ba/Ag 이중층의 투명 음극을 이용한 전면 발광 OLED의 전류밀도에 따른 휘도 및 효율 특성을 나타낸 것이다. 소자의 구조는 Glass/Ni (200 nm)/2-TNATA(15 nm)/a-NPD(15 nm)/Alq3: C545T (1 %, 35 nm)/BCP(5 nm)/Ba(10 nm)/Ag(8 nm) 였다. 소자는 전류밀도가 9.
- 그림 3은 Ba/Ag 이중층을 투명 음극으로 사용하여 제작한 전면발광 OLED의 전압에 따른 전류 밀도 및 휘도 변화를 나타낸 것이다. 소자의 구조는 Ni/2-TNATA/Q-NPD/Alq3:C545T/BCP/Ba(10 nm)/Ag(8 nm)였다. 양극으로는 Ni을 사용하였으며, 녹 색 형광 도판트인 C545T를 AR13에 도핑하였다.
- 소자의 구조는 Ni/2-TNATA/Q-NPD/Alq3:C545T/BCP/Ba(10 nm)/Ag(8 nm)였다. 양극으로는 Ni을 사용하였으며, 녹 색 형광 도판트인 C545T를 AR13에 도핑하였다. 소 자는 7 V에서 0.
- 발광층으로는 tris- (8-hydroxyquinoline)aluminum (Alq3)에 9-benzothiazol-2-yl-l, l, 6, 6-tetramethyl- 2, 3, 5, 6, 7a, lla-hexahydro-lH, 4H-ll-oxa-3a-aza-be nzo de anthracen-10-one (C545T)을 1 % 도핑하였으며, 발광층의 두께는 350 nm였다. 전자수송층 으로 2, 9-dimethyl, 7 diphenyl-1, 10-phenanthroline (BCP)을 5 nm 증착하였다. BCP는 정공억제층의 역할도 동시에 수행한다.
- Photolithography 공정에 의해 Ni 양극 패턴을 형성한 후 유기물 및 투명 음극 증착을 위해 진공증착기에 장착하였다. 정공주입층으로 4, 4, 4, '-tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamin e (2-TNATA)을 15 nm 증착하였다. 정공수송층 으로는 15 nm 두께의 4, 4'-bis[N-(l-naphthyl)- N-phenyl-amino]biphenyl (a-NPD)을 증착하였다.
이론/모형
- 또한 비교를 위하여 Ag 단일층을 10 nm 증착하였다. 증착된 금속 박막의 광투과도는 JASCO V-560 spectrophotometer 5- 측정하였으며, 면저항은 4-point probe를 사용하여 측정하였다.
성능/효과
- Ba(10 nm)/Ag(10 nm) 이중층의 투과도는 400 nm 에서 70 %를 나타내었으며 파장이 증가함에 따라 감소하여 700 nm에서는 41 %의 투과도를 보였다. Ba(10 nm)/Ag(8 nm) 이중층의 투과도는 400 nm 에서 80 % 였으며 700 nm에서 60 %를 나타내어, Ba/Ag 이중층은 Ag 단일층에 비해 두꺼움에도 불구하고 투과도가 크게 향상되었다. Ca/Ag 이중층 의 경우에도 투과도가 증가하는 현상이 보고 되었 으몌 13] CaO의 형성에 의한 것으로 사료된다.
- 4 mA/cm2 일 때 7, 546 cd/m2의 휘도를 나타내어 전류밀도가 증가함에 따라 휘도가 선형적으로 증가하였다. 또한 9.5 mA/cm2 일 때 11.7 cd/A의 효율을 나타내었으며, 38.3 mA/cm2 일 때 10.5 cd/A의 효율을, 73.4 mA/cm2 일 때 10.3 cd/A의 효율을 나타내어 전류 밀도에 따른 효율 변화는 크지 않았다. 소자의 최대 효율은 0.
- Ba(10 nm)/Ag(8 nm) 이중층은 400 nm에서 80 %, 700 nm에서 60 %의 투과도를 나타내었으며 15 Q/D 의 낮은 면저항을 나타내었다. 또한 Ba/Ag 이중층은 Ba의 낮은 일함수로 인하여 전면 발광 OLED의 투명전극으로 적합하였다. Ba/Ag 투명음극을 이용한 전면 발광 OLED는 10 V에서 113 cd/m2, 18 V에서 9, 700 cd/n?의 휘도를 나타내었다.
- 7 cd/A의 효율을 나타내었으며, 넓은 전류 밀도 및 휘도범위에서 10 cd/A 이상의 효율을 나타내었다. 소자의 CIE 색 좌표는 (0.34, 0.61)로 디스플레이에 있어서 녹색화소의 구현에 적합하였다. Ba/Ag 투명음극을 이용한 전면발광 OLED는 Ba/Ag의 높은 광투과도, 낮은 면저항, 효율적인 전자주입으로 인하여 고휘도, 고효율의 구현이 가능하기 때문에 능동구동 OLED 디스플레이에 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 그림 2는 유리기판 위에 증착된 Ba(10 nm)/Ag (10 nm), Ba(10 nm)/Ag (8 nm) 이중층 및 Ag(10 nm) 단일층에 대하여 400—700 nm의 파장 영역에서 측정한 광투과도를 나타낸 것이다. 유리기판 위에 증착된 두께 10 nm의 Ag 단일층은 400 nm에서 66 %의 투과도를 나타내었으며 파장이 증가함에 따라 감소하여 540 nm에서 35 %의 투과도를 보였다. 540 nm 이상으로 파장이 증가함에 따라 다시 증가하여 700 nm의 파장에서 46 %의 투과도 를 보였다.
- 유기물 증의 증착 속도는 1 A/s로 유지시켰으며, 금속 전극의 증착 속도는 2~3 A/s으로 유지시켰다. 제작된 소자는 공기에 노출시키지 않고, 질소 분위기의 글러브 박스에서 밀봉하여, 소자 측정 시 공기 중의 수분과 산소의 영향을 최소화하였다. 소자의 전류-전압-휘도 특성 은 Keithley 2400 source/meter 및 휘도 보정된 포 토다이오드를 이용하여 측정하였다.
후속연구
- 61)로 디스플레이에 있어서 녹색화소의 구현에 적합하였다. Ba/Ag 투명음극을 이용한 전면발광 OLED는 Ba/Ag의 높은 광투과도, 낮은 면저항, 효율적인 전자주입으로 인하여 고휘도, 고효율의 구현이 가능하기 때문에 능동구동 OLED 디스플레이에 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
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