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문제 정의
- 본 논문에서는 대면적 OLED에 적용 가능한 봉지 기술을 개발하기 위하여 가공하지 않은 유리를 이용하여 OLED의 봉지를 형성하였다. 기본소자로 Alq3에 Rubrene을 1 vol.
- 본 연구에서는 평판 유리의 부착에 의한 구동 전압 상승의 문제점을 해결하기 위하여 기본 소자로 적색 발광 OLED를 제작하고, 유기 완충층으로 Alq3를 형성하고 무기보호막으로 LiF와 Al을 형성한 후 스크린 인쇄 방법에 의하여 에폭시 (epoxy)를 균일한 두께로 인쇄하여 유리판을 부착하는 방법에 의하여 봉지를 실현하였다. 제작된 OLED의 특성은 전압-전류-휘도의 측정과 수명 측정에 의하여 평가하였다.
제안 방법
- % 첨가한 적색 발광을 나타내는 ITO(150 ㎚) / 2-TNATA(50 ㎚) / α-NPD(30 ㎚) / Alq3:Rubrene(30 ㎚) / Alq3(30 ㎚) / LiF(0.7 ㎚) / Al(100 ㎚)의 구조를 적용하였다.
- /LiF/Al의 보호막을 형성한 OLED#41～OLED#43, 보호막 위에 평판 유리를 부착한 OLED#51～ OLED#53 및 OLED#43 소자의 테두리 부분만 에폭시를 도포하여 평판 유리를 부착한 OLED#73의 수명특성을 측정한 결과이다. OLED 소자의 수명은 소자의 초기 휘도를 100%로 한 상대적인 값으로 인식하고 시간에 따라 변화하는 휘도를 %로 측정하기 때문에 기준이 되는 초기휘도를 1,000 cd/㎡로 설정한 후 항온 항습기를 사용하여 상대습도는 60%, 온도는 30℃ 의 분위기에서 일정한 DC 전압을 공급하여 최초로 측정한 휘도가 50%가 되는 시간을 측정하였다. 보호막을 형성하지 않은 OLED#01 소자의 수명은 8.
- 을 사용하여 전압과 전류를 인가하였고, 소자에서 발광된 휘도는 spectrascan (Photo Research, PR-650)을 사용하여 측정하였다. 소자의 수명은 OLED Life Time Tester (JYS Co., Ltd)를 사용하여 전원을 인가하고 설정된 휘도의 변화를 측정하였다.
- 7 ㎚) / Al(100 ㎚)의 구조를 적용하였다. 스크린 인쇄 방법을 이용하여 평판 유리 전면에 에폭시를 인쇄하고 소자에 부착하여 외부의 수분과 산소의 침투를 차단하였다. 유리 부착에 의한 소자의 영향을 최소화하기 위하여 완충층으로 Alq3를 150 ㎚ 증착한 후 무기 보호막으로 150 ㎚의 LiF와 다층의 Al을 증착하여 소자의 발광특성을 유지하였다.
- 스크린 인쇄 방법을 이용하여 평판 유리 전면에 에폭시를 인쇄하고 소자에 부착하여 외부의 수분과 산소의 침투를 차단하였다. 유리 부착에 의한 소자의 영향을 최소화하기 위하여 완충층으로 Alq3를 150 ㎚ 증착한 후 무기 보호막으로 150 ㎚의 LiF와 다층의 Al을 증착하여 소자의 발광특성을 유지하였다.
- 제작된 OLED 소자 위에 평판 유리를 부착하는 방법에 의한 봉지를 위하여 완충층으로 Alq3를 150 ㎚두께로 증착하고, 보호막으로 LiF 150 ㎚와 Al을 증착한 후 평판 유리위에 에폭시를 스크린 인쇄 방법에 의하여 도포한 후 압착방법에 의하여 OLED가 제작된 기판위에 평판 유리를 부착하여 제작한 소자의 구조를 그림 1에 나타내었다.
- 제작된 OLED 소자의 발광 특성을 측정하기 위하여 전원 인가 장치로 Keithley의 2400 Source MeterⓇ을 사용하여 전압과 전류를 인가하였고, 소자에서 발광된 휘도는 spectrascan (Photo Research, PR-650)을 사용하여 측정하였다. 소자의 수명은 OLED Life Time Tester (JYS Co.
- 패턴 형성이 완료된 기판은 진공 용기에 장착하고, 산소 가스를 공급하여 진공도를 1.5×10-1 Torr로 유지하고 RF 발생장치를 이용하여 산소 플라즈마에 의한 표면 처리를 하였다.
대상 데이터
- 7 ㎚) / Al(100 ㎚)로 제작된 OLED#01 위에 유-무기 보호 박막을 형성하여 봉지한 OLED의 구조를 나타낸 것이다. OLED#41은 OLED#01 위에 Alq3 150 ㎚, LiF 150 ㎚, Al 300 ㎚를 증착한 OLED#01/Alq3/LiF/Al_2 구조의 OLED이며, OLED#42는 OLED#01 위에 Alq3 150 ㎚, LiF 150 ㎚, Al 450 ㎚를 증착한 OLED#01/Alq3/LiF/Al_3 구조의 OLED이고, OLED#43은 OLED#01 위에 Alq3 150 ㎚, LiF 150㎚, Al 600 ㎚를 증착한 OLED#01/Alq3/LiF/Al_4 구조의 OLED이다.
- 실험에 사용된 기판은 두께 150 ㎚, 면 저항 12 Ω/□, 표면 평탄도 10 Å의 특성을 갖는 ITO가 증착된 유리 기판을 사용하였다.
이론/모형
- 를 형성하고 무기보호막으로 LiF와 Al을 형성한 후 스크린 인쇄 방법에 의하여 에폭시 (epoxy)를 균일한 두께로 인쇄하여 유리판을 부착하는 방법에 의하여 봉지를 실현하였다. 제작된 OLED의 특성은 전압-전류-휘도의 측정과 수명 측정에 의하여 평가하였다.
성능/효과
- (a)와 유사하게 ± 5% 이내의 편차를 보여 유리판 부착 과정에 의한 전류밀도의 변화는 없는 것을 알 수 있었다.
- /LiF/Al을 보호막으로 적용한 OLED의 인가전압에 따른 전류밀도 특성을 보여주는 것이고, 그림 2(b)는 인가전압에 따른 발광휘도를 나타낸 것이다. 그림 2(a)의 인가전압에 따른 전류밀도는 급격히 증가하는 경향을 나타내었다. 발광휘도가 1,000 cd/㎡일 때의 전류밀도 값을 살펴보면 기준소자인 OLED#01은 10.
- 2 V와 비교하여 ± 5% 이내의 변화임을 확인 할 수 있었다. 따라서 OLED 소자위에 Alq3를 사용하여 완충층을 형성하고 LiF와 Al을 보호막으로 형성한 경우 에폭시를 사용하여 평판 유리를 부착 하는 과정에서 에폭시에 의한 영향을 배제하고 평판유리의 부착이 가능함을 확인할 수 있었다.
- 7 V에서 1,000 cd/㎡의 발광휘도 값을 나타내어 인가전압에 따른 발광휘도도 ± 5% 내에서의 유사한 특성을 나타내었다. 따라서 완충층으로 Alq3를 증착한 후 LiF와 Al을 형성하는 과정에 의한 소자의 영향은 없는 것으로 확인되었다.
- 8배까지 수명이 증가하였다. 또한 테두리만 에폭시로 도포하는 방법보다는 평판유리의 모든 면에 에폭시를 도포하여 부착하는 방법이 보다 우수한 특성을 가지고 있음을 알 수 있었다. 이상의 결과에서 평판 유리를 부착하는 방법에 의한 OLED 소자의 봉지를 위하여 우수한 특성을 가지는 보호막의 형성이 필요하고, 유리판 전체를 부착하는 방법이 유리판의 테두리 부분만 부착하는 방법보다는 장수명의 소자를 제작할 수 있었다.
- 발광휘도 1,000 cd/㎡에서의 인가전압은 OLED#51은 8.4 V, OLED#52는 8.5 V를 보이며 OLED#53은 8.6 V로 OLED#01의 8.2 V와 비교하여 ± 5% 이내의 변화임을 확인 할 수 있었다.
- 발광휘도가 1,000 cd/㎡일 때의 전류밀도 값을 살펴보면 기준소자인 OLED#01은 10.2 ㎃/㎠이고, OLED#41은 10.6 ㎃/㎠, OLED#42는 10.5 ㎃/㎠, OLED#43은 10.7 ㎃/㎠ 로 ± 5% 이내의 유사한 전류밀도 값을 나타내었다.
- 보호막을 형성하지 않은 OLED 소자의 수명은 8.8시간이었으나 Alq3/LiF/Al 구조의 보호막을 형성한 OLED 소자의 수명은 22.7시간으로 부터 Al의 두께 증가에 따라 33.3시간까지 증가하였고, 보호층 위에 가공하지 않은 평판 유리를 봉지재로 적용한 소자의 수명은 92시간으로 부터 Al의 두께 증가에 따라 139시간까지 증가하여 보호막을 형성하지 않은 소자와 비교하여 15.8배까지 수명이 증가하였다. 또한 테두리만 에폭시로 도포하는 방법보다는 평판유리의 모든 면에 에폭시를 도포하여 부착하는 방법이 보다 우수한 특성을 가지고 있음을 알 수 있었다.
- OLED 소자의 수명은 소자의 초기 휘도를 100%로 한 상대적인 값으로 인식하고 시간에 따라 변화하는 휘도를 %로 측정하기 때문에 기준이 되는 초기휘도를 1,000 cd/㎡로 설정한 후 항온 항습기를 사용하여 상대습도는 60%, 온도는 30℃ 의 분위기에서 일정한 DC 전압을 공급하여 최초로 측정한 휘도가 50%가 되는 시간을 측정하였다. 보호막을 형성하지 않은 OLED#01 소자의 수명은 8.8시간이었으나 OLED#01/Alq3/LiF/Al_2 구조의 OLED#41 소자 수명은 22.7시간, OLED#01/Alq3/LiF/Al_3 구조의 OLED#42소자 수명은 28.1시간 OLED#01/Alq3/LiF/Al_4 구조의 OLED#43 소자 수명은 33.3시간을 나타내었다. 이 결과로부터 보호막의 형성에 의하여 소자의 수명은 급격히 증가하고, 또한 보호막으로 사용하는 Al의 두께가 300 ㎚로 부터 450 ㎚와 600 ㎚로 증가함에 따라 소자의 수명이 Al의 두께에 비례하여 3.
- 8배까지 점차적으로 증가하고 있음을 알 수 있었다. 보호층 위에 가공하지 않은 평판 유리를 봉지재로 적용한 소자의 수명특성으로 OLED#41/epoxy/glass 구조의 OLED#51 소자 수명은 92시간, OLED#42/epoxy/glass 구조의 OLED#52 소자 수명은 124시간, OLED#43/epoxy/glass 구조의 OLED#53 소자 수명은 139시간을 나타내었다. 평판유리를 부착하지 않은 OLED#41～OLED#43 소자와 비교하여 4배 이상의 수명 증가로 평판유리의 부착에 의한 수명향상을 기대할 수 있었고, 평판유리를 부착하는 경우에도 OLED#41～OLED#43과 유사하게 평판유리의 부착 전 보호막의 두께에 따라 소자의 수명이 점차적으로 증가하여 OLED#01 소자와 비교하여 10.
- 3시간을 나타내었다. 이 결과로부터 보호막의 형성에 의하여 소자의 수명은 급격히 증가하고, 또한 보호막으로 사용하는 Al의 두께가 300 ㎚로 부터 450 ㎚와 600 ㎚로 증가함에 따라 소자의 수명이 Al의 두께에 비례하여 3.2배로부터 3.8배까지 점차적으로 증가하고 있음을 알 수 있었다. 보호층 위에 가공하지 않은 평판 유리를 봉지재로 적용한 소자의 수명특성으로 OLED#41/epoxy/glass 구조의 OLED#51 소자 수명은 92시간, OLED#42/epoxy/glass 구조의 OLED#52 소자 수명은 124시간, OLED#43/epoxy/glass 구조의 OLED#53 소자 수명은 139시간을 나타내었다.
- 4배 정도로 수명이 짧은 것을 알 수 있었다. 이 결과로부터 평판유리를 부착하는 방법에서 테두리만 에폭시로 도포하는 방법보다는 평판유리의 모든 면에 에폭시를 도포하여 부착하는 방법이 보다 우수한 특성을 가지고 있음을 알 수 있었다.
- 이상의 결과로부터 평판 유리를 부착하는 방법에 의한 OLED 소자의 봉지를 위하여 우수한 특성을 가지는 보호막의 형성이 필요하고, 유리판 전체를 부착 하는 방법이 유리판의 테두리 부분만 부착하는 방법보다는 장수명을 확보할 수 있음을 알 수 있었다.
- 또한 테두리만 에폭시로 도포하는 방법보다는 평판유리의 모든 면에 에폭시를 도포하여 부착하는 방법이 보다 우수한 특성을 가지고 있음을 알 수 있었다. 이상의 결과에서 평판 유리를 부착하는 방법에 의한 OLED 소자의 봉지를 위하여 우수한 특성을 가지는 보호막의 형성이 필요하고, 유리판 전체를 부착하는 방법이 유리판의 테두리 부분만 부착하는 방법보다는 장수명의 소자를 제작할 수 있었다.
- 5시간을 나타내었다. 테두리 부분에만 에폭시를 도포하여 평판 유리를 부착한 경우에는 평판 유리를 부착하지 않은 OLED#43 소자와 비교하여서는 약 1.6배 정도의 소자 수명이 증가하였으나 평판유리 전면에 에폭시를 도포하여 부착한 OLED#53의 139시간과 비교하면 0.4배 정도로 수명이 짧은 것을 알 수 있었다. 이 결과로부터 평판유리를 부착하는 방법에서 테두리만 에폭시로 도포하는 방법보다는 평판유리의 모든 면에 에폭시를 도포하여 부착하는 방법이 보다 우수한 특성을 가지고 있음을 알 수 있었다.
- 8배까지 수명이 증가하는 현상을 나타내었다. 평판유리를 부착하는 방법에서도 보호막의 두께가 증가함에 따라 OLED 소자의 수명이 증가하는 경향으로부터 OLED 소자의 수명이 보호막의 특성에 크게 의존되는 것을 알 수 있었다. OLED#73은 OLED#43 소자의 테두리 부분에만 epoxy를 도포하여 부착한 것으로 소자의 수명은 54.
- 보호층 위에 가공하지 않은 평판 유리를 봉지재로 적용한 소자의 수명특성으로 OLED#41/epoxy/glass 구조의 OLED#51 소자 수명은 92시간, OLED#42/epoxy/glass 구조의 OLED#52 소자 수명은 124시간, OLED#43/epoxy/glass 구조의 OLED#53 소자 수명은 139시간을 나타내었다. 평판유리를 부착하지 않은 OLED#41～OLED#43 소자와 비교하여 4배 이상의 수명 증가로 평판유리의 부착에 의한 수명향상을 기대할 수 있었고, 평판유리를 부착하는 경우에도 OLED#41～OLED#43과 유사하게 평판유리의 부착 전 보호막의 두께에 따라 소자의 수명이 점차적으로 증가하여 OLED#01 소자와 비교하여 10.5배에서 부터 15.8배까지 수명이 증가하는 현상을 나타내었다. 평판유리를 부착하는 방법에서도 보호막의 두께가 증가함에 따라 OLED 소자의 수명이 증가하는 경향으로부터 OLED 소자의 수명이 보호막의 특성에 크게 의존되는 것을 알 수 있었다.
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