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Kafe 바로가기주관연구기관 | 인하대학교 InHa University |
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연구책임자 | 이진균 |
참여연구자 | 정병준 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2020-07 |
과제시작연도 | 2020 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO202200005441 |
과제고유번호 | 1711115714 |
사업명 | 전자정보디바이스산업원천기술개발(R&D) |
DB 구축일자 | 2022-07-23 |
키워드 | 유기발광 디스플레이.포토리소그라피.화소형성.고해상도.고불소계용제.고불소화 감광재료. |
3. 개발결과 요약
□ 최종목표
고불소계 액체를 공정 용제로, 고불소화 감광재료 패턴을 섀도우 마스크로 적용하여 포토리소그라피 패터닝 공정의 진행을 통해 fine metal mask (FMM)을 이용하여 제조한 유기전계발광장치 (OLED) 화소대비 90% 이상의 성능을 나타내는 10 μm급 OLED화소 제조기술의 개발
□ 개발내용 및 결과
OLED를 구성하는 유기발광재료, 특히 정공수송층 재료의 성능 저하를 최소화하면서 포토리소그라피 패터닝 공정을 진행할 수 있는 고불소계 용제 및 이를 매체로 이용하여
3. 개발결과 요약
□ 최종목표
고불소계 액체를 공정 용제로, 고불소화 감광재료 패턴을 섀도우 마스크로 적용하여 포토리소그라피 패터닝 공정의 진행을 통해 fine metal mask (FMM)을 이용하여 제조한 유기전계발광장치 (OLED) 화소대비 90% 이상의 성능을 나타내는 10 μm급 OLED화소 제조기술의 개발
□ 개발내용 및 결과
OLED를 구성하는 유기발광재료, 특히 정공수송층 재료의 성능 저하를 최소화하면서 포토리소그라피 패터닝 공정을 진행할 수 있는 고불소계 용제 및 이를 매체로 이용하여 공정의 진행이 가능한 고불소화 감광재료를 개발하였음.
특히, 통상적인 화학 반응을 통해 접근이 용이한 네거티브형 고불소화 감광재료 뿐만 아니라, 비극성 고불소계 용제로는 구현이 어려운 고성능 포지티브형 감광재료 5종을 신규 개발하여, OLED화소 형성 공정의 접근법을 다양화할 수 있었음
고불소계 용제를 이용한 감광재료 현상 공정 및 제거공정의 세정 효율을 극대화할 수 있는 첨가제도 함께 개발하여 포토패턴된 OLED화소의 발광성능 및 소자수명을 향상시킬 수 있는 기반도 함께 마련할 수 있었음.
확립된 고불소계 현상용제 및 제거용제 그리고 네거티브형/포지티브형 고불소화 감광재료를 함께 적용하여 Fine Metal Mask (FMM) 기법을 통해 제작된 기준 화소 대비 95%의 발광성능을 나타내고, 해당 공정을 통해 10 μm급 OLED 화소를 구현할 수 있었음. 더 나아가 하나의 기판에 적, 록 2색 화소를 집적하는 기술적 성과도 달성하였음.
이와 같은 연구 활동을 통해, 국내 특허 7건을 출원하여 6건을 등록하였으며, 해외 유수의 학술지에 5편의 연구논문을 게재하는 성과를 획득하였음.
□ 기술개발 배경
현재 OLED의 양산에 적용되는 제조방법은 Fine Metal Mask (FMM)를 이용한 열진공증착법임. 기술적으로 이미 검증이 되어있고 소요 재료 및 장비의 개발도 상당한 완성도에 도달되어 있음. 하지만 30-50 μm 두께의 FMM이 가지는 화소 해상도의 한계 및 FMM의 물리적 처짐현상으로 인해 기판의 스크래치 및 불량 화소의 형성 등 치명적인 문제점을 가지고 있음. 따라서 대면적 기판(8세대 이상)을 이용하여 초고해상도(8K급) OLED TV, 4K급 유연 OLED 패널의 구현에 어려움이 예상됨.
이에 실리콘 반도체와 LCD 제조 산업에서 충분히 최적화된 포토리소그라피 기술을 이용하여 고해상도 OLED화소를 대면적 기판에 적용하는 연구를 제안하게 되었음. 포토리소그라피 기술은 10.5세대 LCD제조 공정에도 적용될 만큼 완성된 표준 패터닝 기술로서, 화학적 침해성이 제한된 고불속계 용제 및 고불소화 감광재료와 함께 적용될 경우, 유기 발광재료의 성능을 크게 저하시키지 않으면서도 원하는 해상도의 OLED 소자를 대면적으로 구현하는데 제 역할을 다 할 수 있을 것으로 예상하였음.
□ 핵심개발 기술의 의의
디스플레이의 대면적화, 고해상도에 대한 요구를 충족시키는 기술의 핵심은, OLED를 기반으로 이의 상업적 가치를 높이는 고해상도 패터닝 기법의 개발임. 따라서 본 사업계획서에 제시된, 고불소계 용제 및 감광재료의 고유한 특성을 이용하는 포토리소그라피 패터닝 기술이 개발되어 고해상도 OLED제품이 등장하게 되면, 상당기간 신개념 디스플레이에 대한 수요를 충족시킬 수 있을 것으로 예상함.
이미 세계시장에 OLED 제품을 내놓고 있는 국내기업에 본 기술이 이전되면 해당 기업의 기술수준은 경쟁국가의 경쟁업체가 따라오지 못하는 정도로 격상되고, 구축된 기술적 진입장벽은 국내 업체가 차차세대 디스플레이 제품을 개발하여 출시하는데 충분한 시간적 여유를 제공해 줄 것으로 확신함.
□ 적용 분야
고해상도 OLED화소를 대면적 기판에 구현하여 고품위 디스플레이의 생산을 가능케 할 뿐만 아니라, 유기 트랜지스터 재료를 이용한 OTFT (organic thin-film transistor) 회로 제작 및 이를 통한 디스플레이 백플레인 제조, 이미 개념은 확립되어 있으나 실제적 구현이 어려웠던 유기전자-바이오재료 융합소자의 개발에도 적용 가능할 것임.
(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록 4p)
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