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(순천향대학교, 순천향대학교 일반대학원)

지도교수
김창교
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순천향대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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플렉시블 디스플레이로 가장적합한 OLED(Organic Light-Emitting Diode)는 1987년 C.W. Tang과 S.A. VanSlyke에 의해 다층 구조의 OLED가 보고된 이후, 디스플레이의 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. OLED는 LCD와 달리 BLU가 없이 스스로 발광하는 자발광 소자이며 플라스틱 기판 상에 제작이 용이하고 초박형, 초경량 디스플레이로 제작이 가능하다.
OLED는 매우 얇은 유기 박막 층을 플렉시블 기판 위에 고체형태로 형성하고 소자에 전류를 흘려보내어 유기재료의 고유 발광을 이용하여 디스플레이를 구현함으로 플렉시블한 정보소자로서는 가장 적절하다고 할 수 있다. 이러한 플렉시블 OLED 소자를 구현하기 위해서는 유연한 기판, 구동 TFT 소자기술, OLED 소자기술, 봉지 기술이 복합적으로 필요하다.
OLED는 구동방식의 따라 능동(Active Matrix), 수동(Passive Matrix)방식으로 나뉘는데 AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode)는 고해상도, 저 소비전력, 대면적 디스플레이에 적합하기 때문에 활발한 연구가 진행되고 있다. 또한, TE-OLED(Top Emission Organic Light-Emitting Diode)는 기판의 반대방향으로 빛이 방출되어 개구율을 높일 수 있기 때문에, 최근 많은 연구가 진행되고 있다. 플라스틱 기판은 OLED에 적용하기 위해 광학적 투명성, 열적안정성, 내화학성, 휘어지거나 구부려도 특성이 변하지 않는 기계적 안정성이 고려되어져야 한다. 그러나 플라스틱이나 종이와 같은 플렉시블 기판을 이용할 경우에는 200℃이상으로 가열하기가 어려워서 박막을 결정화 시키는데 어려움이 있다.
본 논문에서는 기존에 사용되고 있는 고분자 계열의 기판 외에 셀룰로오스 종이를 이용하여 플렉시블 OLED 소자를 구현하였다. 셀룰로오스에서 일반적으로 생성되는 나노섬유다발은 2∼20 nm정도의 크기를 가지고 있으며 65∼95%의 높은 결정구조를 가지고 있다. 이러한 나노섬유들은 가시광선영역의 빛 파장보다 10분의 1보다 작은 구경을 가지고 있다면 빛의 산란이 줄어들어 높은 투과도를 가질 수 있다. 구조적으로 강하면서 유연하고 높은 투과도를 가지고 있는 셀룰로오스는 분자구조의 변화를 통해 물리적 성질을 변화시켜 코팅, 의학, 섬유산업, 광학필름 등 다양한 재료에 응용이 가능하다.
본 논문에서는 플렉시블 OLED 소자를 제작하기 위해 상온에서 전자빔 진공 증착기 및 Sputter를 이용하여 플렉시블 OLED를 제작하였으며 FTS(Facing Target Sputter) System을 이용하여 저온공정에서 ITO 박막을 증착하였다. 투명 니켈을 양극으로 한 OLED 소자는 759 cd/m2의 휘도와 1.11 cd/A 의 전류효율을 얻을 수 있었으며 ITO 박막을 이용하여 플렉시블 OLED 소자를 제작한 결과 14,000 cd/m2이상의 고휘도와 5.37 cd/A에 좋은 효율을 얻을 수 있었다. 인광 유기물질을 적용한다면 30 cd/A이상에 효율을 얻을 수 있을 것으로 판단된다. TE-OLED 소자는 반사양극 Ni을 사용했을 때 1,280 cd/m2에 휘도를 얻을 수 있었으며 반사양극 Au을 사용했을 때 1,077 cd/m2에 휘도를 얻을 수 있었다.
#OLED #Flexible display

목차

  1. 제 1 장 서 론
    제 2 장 이론적 배경
    2.1 유기 발광 소자의 기본 메카니즘
    2.2 유기 박막에 대한 캐리어주입
    2.2.1 쇼트키 열방출
    2.2.2 파울러-노르드하임형 터널 주입기구
    2.3 유기 박막 내의 캐리어 수송
    2.3.1 밴드전도
    2.3.2 호핑전도
    2.4 유기 발광 소자의 전류 및 발광효율
    2.4.1 유기 발광 소자의 전류 효율
    2.4.2 유기 발광 소자의 발광 효율
    2.5 유기 발광 소자의 구동방식
    2.6 Flexible display
    2.6.1 Flexible display 연구동향
    2.6.2 OLED용 플라스틱 기판의 요구사항
    2.6.3 보호층(barrier layer)
    2.6.4 공정이슈
    2.6.5 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate)
    2.7 스퍼터링(Sputtering)
    2.7.1 Sputtering의 원리
    2.7.2 FTS(Facing Target Sputte)의 원리
    제 3 장 제작 방법 및 절차
    3.1 셀룰로오스 종이 기판 제작
    3.2 반투명양극 Ni을 이용한 플렉시블 OLED
    3.2.1 반투명 양극 Ni제작
    3.2.2 제작된 유기 박막 소자의 구조
    3.3 베리어층(Barrier Layer)제작
    3.4 Ni, Au를 이용한 플렉시블 전면발광 OLED
    3.4.1 반사양극 Ni제작
    3.4.2 반사양극 Au제작
    3.4.3 투명음극 제작
    3.4.4 AFM을 이용한 표면형상과 거칠기분석
    3.4.5 반사양극 Ni, Au 박막의 반사율 특성
    3.4.6 반사양극 Ni, Au 박막의 결정화 특성
    3.4.7 제작된 유기박막 소자의 구조
    3.4.8 ETL종류에 따른 소자의 전기 및 광학적 특성
    3.5 ITO를 이용한 플렉시블 OLED의 제작
    3.5.1 FTS system을 이용한 ITO 박막의 제작
    3.5.2 투명전극 ITO 박막의 투과율 특성
    3.5.3 AMF을 이용한 표면 형상과 거칠기 분석
    3.5.4 투명전극 ITO 박막의 결정화 특성
    3.5.5 제작된 유기박막 소자의 구조
    3.5.6 ETL 변화에 따른 소자의 전기 및 광학적 특성
    3.6 측정
    제 4 장 결과 및 고찰
    4.1 셀룰로오스 종이의 광학적 특성
    4.2 셀룰로오스 종이의 표면 형상과 거칠기 분석
    4.3 반투명양극 Ni을 이용한 플렉시블 OLED
    4.3.1 반투명 전극 Ni의 면저항
    4.3.2 플렉시블 OLED의 전기 및 광학적 특성
    4.4 Ni, Au를 이용한 플렉시블 전면발광 OLED
    4.4.1 베리어층(Barrier Layer)를 코팅한 종이의 표면형상과 거칠기 분석
    4.4.2 Ni 박막을 증착한 종이의 표면형상과 거칠기분석
    4.4.3 반사양극 Ni 박막의 결정화 특성
    4.4.4 Au 박막을 증착한 종이의 표면형상과 거칠기분석
    4.4.5 반사양극 Au 박막의 결정화 특성
    4.4.6 Ni, Au 박막의 반사율 특성
    4.4.7 투명음극 박막의 투과율 특성
    4.4.8 제작된 OLED 소자의 전기 및 광학적 특성
    4.4.8 ETL 종류에 따른 소자의 전기 및 광학적 특성
    4.5 투명전극 ITO을 이용한 플렉시블 OLED
    4.5.1 ITO 박막의 공정 특성
    4.5.2 온도에 따른 ITO 박막의 특성 변화
    4.5.3 ITO 박막을 증착한 종이의 표면형상과 거칠기분석
    4.5.4 ITO 박막의 결정화 특성
    4.5.5 ITO 박막의 전기적 특성
    4.5.6 제작된 OLED 소자의 전기 및 광학적 특성
    4.5.7. ETL 종류에 따른 소자의 전기 및 광학적 특성
    제 5 장 결론
    참고 문헌

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