A new information society of late has arrived by the rapid development of various information & communications technologies. Accordingly, mobile devices which are light and thin, easy and convenient to carry on the market. Also, the requirements for the larger television sets such as fast response s...
A new information society of late has arrived by the rapid development of various information & communications technologies. Accordingly, mobile devices which are light and thin, easy and convenient to carry on the market. Also, the requirements for the larger television sets such as fast response speed, low-cost electric power, wider visual angle display are sufficiently satisfied. The currently most widely studied display material, the Organic Light-emitting Diodes(OLEDs) overwhelms the Liquid Crystal Display(LCD), the main occupier of the market. This new material features a response speed of more than a thousand times faster, no need of backlight, a low driving voltage, and no limit of view angle. And the OLEDs has high luminance efficiency and excellent durability and environment resistance, quite different from the inorganic LED light source. The OLEDs with simple device structure and easy produce can be manufactured in various shapes such as a point light source, a linear light source, a surface light source. This will surely dominate the market for the next generation lighting and display device. The new display utilizes not the glass substrate but the plastic one, resulting in the thin and flexible substrate that can be curved and flattened out as needed. In this paper, OLEDs device was produced by changing thickness of Teflon-AF of hole injection material layer. And as for the electrical properties, the four layer device of ITO/TPD/$Alq_3$/BCP/LiF/Al and the five layer device of ITO/Teflon AF/TPD/$Alq_3$/BCP/Lif/Al were studied experimentally.
A new information society of late has arrived by the rapid development of various information & communications technologies. Accordingly, mobile devices which are light and thin, easy and convenient to carry on the market. Also, the requirements for the larger television sets such as fast response speed, low-cost electric power, wider visual angle display are sufficiently satisfied. The currently most widely studied display material, the Organic Light-emitting Diodes(OLEDs) overwhelms the Liquid Crystal Display(LCD), the main occupier of the market. This new material features a response speed of more than a thousand times faster, no need of backlight, a low driving voltage, and no limit of view angle. And the OLEDs has high luminance efficiency and excellent durability and environment resistance, quite different from the inorganic LED light source. The OLEDs with simple device structure and easy produce can be manufactured in various shapes such as a point light source, a linear light source, a surface light source. This will surely dominate the market for the next generation lighting and display device. The new display utilizes not the glass substrate but the plastic one, resulting in the thin and flexible substrate that can be curved and flattened out as needed. In this paper, OLEDs device was produced by changing thickness of Teflon-AF of hole injection material layer. And as for the electrical properties, the four layer device of ITO/TPD/$Alq_3$/BCP/LiF/Al and the five layer device of ITO/Teflon AF/TPD/$Alq_3$/BCP/Lif/Al were studied experimentally.
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문제 정의
1990년 케임브리지 대학의 연구그룹은 주 고리 주위에 공역계를 가지는 폴리파라페닐렌비닐렌(PPV)의 단층 박막에서 EL 발광을 관측하였다고 발표하였다[12]. 본 실험에서는 정공주입물질 Teflon-AF의 사용 두께 변화에 따른 OLEDs 소자의 전기적 특성을 조사하기 위하여 4층 소자와 5층 소자를 제작하고, OLEDs 소자의 효율에 미치는 최적 두께를 얻었다. 그리고 정공 주입층 삽입 유무와 최적 두께에 따라 소자의 특성을 비교 분석하여 OLEDs의 전기적 특성에 미치는 영향을 확인하였다.
제안 방법
ITO의 기판을 100×100 mm2의 크기로 자르고, 다시 20 × 20 mm2의 크기로 자른 후 양극으로 사용할 부분을 5 mm의 폭으로 부착하고, 나머지 부분은 염산(HCI)과 질산(HNO3)을 3 : 1의 부피 비로 섞은 용액인 왕수의 증기에 40 min간 노출시켜 식각하였다.
본 실험에서는 정공주입물질 Teflon-AF의 사용 두께 변화에 따른 OLEDs 소자의 전기적 특성을 조사하기 위하여 4층 소자와 5층 소자를 제작하고, OLEDs 소자의 효율에 미치는 최적 두께를 얻었다. 그리고 정공 주입층 삽입 유무와 최적 두께에 따라 소자의 특성을 비교 분석하여 OLEDs의 전기적 특성에 미치는 영향을 확인하였다.
그림 2는 소자의 측정장치 블럭선도로 광전류는 소자에서 나오는 빛에 의해 흐르는 전류이므로 광자 수에 비례하게 되고, 소자에 흐르는 직류 전류는 전자 수에 비례한다. 따라서 광전류와 직류 전류를 이용하여 소자의 발광 효율과 외부 양자 효율을 구하고 모든 실험은 상온에서 측정하였으며 소자의 전압 인가 방법은 0.25 V/sec씩 증가시키고, 측정 지연시간은 100 ms로 하였다.
의 programmable을 사용하여 측정하였다. 전압 및 전류 측정을 위해 Lab-view를 기반으로 하여 측정 시스템을 구축하였으며, 소자의 효율을 측정하기 위하여 실리콘 광 검출기를 소자의 전면에 설치하고 인가전압에 따른 광전류와 직류 전류를 측정하였다. 그림 2는 소자의 측정장치 블럭선도로 광전류는 소자에서 나오는 빛에 의해 흐르는 전류이므로 광자 수에 비례하게 되고, 소자에 흐르는 직류 전류는 전자 수에 비례한다.
진공증착 장비에 기판과 증착할 유기물질을 함께 넣고, 저진공을 잡은 다음 고진공 1 × 10-7 [Torr]에서 유기재료의 적합한 온도에 전류 및 전압을 조절하여 진공 열증착법을 이용하여 저분자 유기물을 증착하였다.
대상 데이터
그림 2는 5층 구조 OLEDs 소자의 구조를 나타내고 있다. 소자 제작에 사용한 저분자 유기 물질은 5종류를 사용하였으며, 사용된 유기 물질의 명칭과 분자구조를 정리하면 표 1과 같다.
소자의 발광 면적은 마스크를 사용하여 3 × 5 mm2의 크기로 제작하였다.
실험에서 양(+)극으로 사용된 ITO (indium tin oxide)는 8 Ω/sq의 면저항과 170 nm의 두께를 갖는 기판으로 사용하였다.
2 Å/s의 증착 속도로 두께 1 nm를 증착하였다. 음전극 물질인 Al은 텅스텐 보드를 사용하고 두께 100 nm로 증착하였다. Al을 증착할 때 초기 10 nm까지는 0.
성능/효과
인가전압(V)에 따른 발광효율(η) 특성은 정공 주입 물질인 Teflon-AF를 삽입하지 않은 4층 구조 소자보다 Teflon-AF를 삽입한 5층 소자가 발광효율도 우수함을 확인하였다. 그리고 4층 구조 소자의 최대 발광효율은 12.8 Im/W이나 5층 구조 소자에 서는 Teflon-AF의 두께가 4 nm일 때 최대 발광효율 12.5 Im/W이고, Teflon-AF의 두께가 5 [nm]일 때 최대 발광효율 13.1 Im/W를 얻었으며, Teflon-AF의 두께가 6 nm일 때 최대 발광효율 10.4 Im/W를 얻었다. 또한, 그림 5에서 정공 주입물질의 두께 변화에 대한 발광효율은 식 (1)을 이용하여 구할 수 있다.
5 V 낮아짐을 확인하였다. 그리고 휘도 특성은 4층 소자에서 최대 휘도값 5,842 cd/m2을 확인하였고, 5층 구조의 소자에서는 정공 주입층 재료 Teflon-AF의 두께가 4, 5, 6 nm일 때 각각의 최대 휘도값 8,363 cd/m2, 8,747 cd/m2, 7,894 cd/m2를 얻었으며, 정공 주입 물질인 Teflon-AF를 삽입하지 않은 4층 소자보다 5층 소자의 휘도가 크게 개선됨을 확인하였다.
70%임을 확인하였다. 따라서 전공 주입층 두께가 5 nm인 5층 소자의 특성이 가장 우수하며 4층 소자보다 25% 개선되었고 측정 범위에서 외부양자 특성도 일정함을 확인하였다.
85% (5 nm)를 얻었다. 따라서 정공 주입 물질 Teflon-AF(5 nm)를 삽입한 5층 소자가 삽입하지 않은 4층 소자보다 휘도와 발광 효율 및 외부 양자 효율이 각각 약 50%, 2.3%, 25%로 향상됨을 확인하였다.
1 Im/W (5 nm)를 얻었다. 또한 최대 외부 양자 효율도 4층 구조와 5층 구조의 소자에서 각각 0.68%, 0.85% (5 nm)를 얻었다. 따라서 정공 주입 물질 Teflon-AF(5 nm)를 삽입한 5층 소자가 삽입하지 않은 4층 소자보다 휘도와 발광 효율 및 외부 양자 효율이 각각 약 50%, 2.
9 cd/m2를 얻었다. 또한 휘도값도 가장 우수하고 최대 발광휘도의 전압값도 가장 낮음을 확인할 수 있다.
발광 효율은 4층 소자와 5층 소자에서 각각 최대 발광 효율 12.8 Im/W와 13.1 Im/W (5 nm)를 얻었다. 또한 최대 외부 양자 효율도 4층 구조와 5층 구조의 소자에서 각각 0.
본 실험에서는 강한 형광을 나타내는 피라졸린의 경우 균일한 비정질(amorphous) 박막을 만들 수 있음을 알았으며 전자 주입층으로 Al, 정공 주입층으로 ITO (indium tin oxide)를 사용한 소자를 제작하여 사용하였고, 정현파 전압을 인가한 경우 ITO 측에 정(+) 전압을 인가할 경우에만 발광이 관측되었다 [8]. 1987년 미국 코닥사의 Tang이 다층 구조로 적층형 저분자 박막을 이용하여 저전압 구동이 가능한 OLED 소자를 개발한 이후 본격적으로 디스플레이 응용 가능성에 대해 새롭게 연구하기 시작하였다 [9,10].
5 cd/m2를 얻었다. 이상의 결과로부터 정공 주입물질인 Teflon-AF 삽입하지 않은 4층 구조 소자보다 Teflon-AF를 삽입한 5층 구조 소자가 동작 개시 전압도 약 1 ~ 1.5 V 정도 낮았으며, 최대 휘도값 또한 약 2,050 ~ 2,900 cd/m2 정도로 평균 40% 증가함을 확인하였다.
68%임을 확인하였다. 이에 비해 정공 주입 물질을 삽입한 5층 소자의 최대 외부양자효율은 Teflon-AF의 두께가 4 nm일 때 최대 외부양자효율 0.76%이고, Teflon-AF의 두께가 5 nm일 때 최대 외부양자효율 0.85%이며, Teflon-AF의 두께가 6 nm일 때 최대 외부양자효율이 0.70%임을 확인하였다. 따라서 전공 주입층 두께가 5 nm인 5층 소자의 특성이 가장 우수하며 4층 소자보다 25% 개선되었고 측정 범위에서 외부양자 특성도 일정함을 확인하였다.
인가전압(V)에 따른 발광효율(η) 특성은 정공 주입 물질인 Teflon-AF를 삽입하지 않은 4층 구조 소자보다 Teflon-AF를 삽입한 5층 소자가 발광효율도 우수함을 확인하였다.
정공 주입 물질인 Teflon-AF 두께 변화에 따른 소자의 전기적·광학적 특성을 정리하면 표 2와 같고, 그리고 휘도 및 효율 특성에서 정공 주입 물질인 Teflon-AF 두께가 5 nm일 때가 가장 우수한 결과를 얻었다.
정공주입 물질 Teflon-AF의 두께 변화에 따른 유기 발광 다이오드의 전기적 특성을 조사하기 위하여 진공 열증착법으로 정공 주입물질인 Teflon-AF를 삽입하지 않은 4층 소자(ITO/TPD/Alq3/BCP/ LiF/Al)와 삽입한 5층 소자(ITO/AF/TPD/Alq3/BCP/LiF/Al)를 제작하고 전기적 특성을 비교한 결과, 5층 소자의 동작 개시 전압이 약 1 ~ 1.5 V 낮아짐을 확인하였다. 그리고 휘도 특성은 4층 소자에서 최대 휘도값 5,842 cd/m2을 확인하였고, 5층 구조의 소자에서는 정공 주입층 재료 Teflon-AF의 두께가 4, 5, 6 nm일 때 각각의 최대 휘도값 8,363 cd/m2, 8,747 cd/m2, 7,894 cd/m2를 얻었으며, 정공 주입 물질인 Teflon-AF를 삽입하지 않은 4층 소자보다 5층 소자의 휘도가 크게 개선됨을 확인하였다.
) 특성을 나타낸 것이다. 측정 결과, 정공 주입 물질인 Teflon-AF를 사용하지 않은 4층 소자는 최대 외부양자효율이 0.68%임을 확인하였다. 이에 비해 정공 주입 물질을 삽입한 5층 소자의 최대 외부양자효율은 Teflon-AF의 두께가 4 nm일 때 최대 외부양자효율 0.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
디스플레이는 무엇인가?
디스플레이는 시각적 데이터 정보를 전달하는 표시 장치로서 주위에서 흔히 볼 수 있는 TV, PC 모니터 및 휴대폰 화면 등 현대 사회에서는 필수적인 전자 디바이스이다. 디스플레이 사업은 오늘날 반도체 및 자동차 산업을 뛰어넘는 주요 산업으로 부상하였다 [1,2].
OLEDs의 환경적 측면에서의 장점은?
디스플레이 중에서 OLEDs는 현재 평판 디스플레이 중심인 LCD에 비해 고화질, 슬림화, 저전력 측면에서 우수한 특성을 갖고 있을 뿐만 아니라 [3,4], LCD, PDP에 비해 유해물질을 덜 사용하여 환경문제 대두에 따른 OLEDs의 입지가 더욱 확대될 것으로 전망된다[5,6]. OLEDs는 발광물질의 선택에 따라 디스플레이 소자로 응용이 가능하고 낮은 구동전압, 저소비 전력, 저 비용, 자체 발광, 풀 컬러라는 측면에서 다양한 장점을 가지고 있다.
본 실험에서 OLEDs 소자의 발광은 어떠한 경우에만 관측되었는가?
본 실험에서는 강한 형광을 나타내는 피라졸린의 경우 균일한 비정질(amorphous) 박막을 만들 수 있음을 알았으며 전자 주입층으로 Al, 정공 주입층으로 ITO (indium tin oxide)를 사용한 소자를 제작하여 사용하였고, 정현파 전압을 인가한 경우 ITO 측에 정(+) 전압을 인가할 경우에만 발광이 관측되었다 [8]. 1987년 미국 코닥사의 Tang이 다층 구조로 적층형 저분자 박막을 이용하여 저전압 구동이 가능한 OLED 소자를 개발한 이후 본격적으로 디스플레이 응용 가능성에 대해 새롭게 연구하기 시작하였다 [9,10].
참고문헌 (13)
C. D. Dimitrakopoulos and P. R. L. Malenfant, Advanced Materials, 14, 99 (2002).
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