[일반화학실험] 유기 EL(OLED) 분석

소개글

[일반화학실험] 유기 EL(OLED) 분석에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 개요
2. EL 디스플레이의 변천
3. 유기 EL이란?
4. 유기 EL 소자의 작동 원리
5. 유기 EL 소자의 디스플레이 응용
6. 유기 EL 디스플레이 구조
7. 유기 EL 재료
8. 유기 EL 화소 형성 방법
9. 보호막의 형성
10. Flexible OLED
11. 유기EL의 응용분야
12. 결론
참고자료

본문내용

료
유기 EL의 발광재료에는 저분자 계열과 고분자 계열의 유기재료가 있다. 발광재료에 요구되는 몇 가지 특성으로는 고체상태에서의 형광 효율이 커야 하고, 전자와 정공의 이동도가 높아야 하고, 진공증착을 할 때 분해되지 않아야 하며, 균일한 박막을 형성하고 박막의 구조가 안정해야 하다. 대표적인 발광재료는 Alqa인데, 전자수송 특성을 가진 녹색 발광 물질로서 진공 증착한 박막 표면에 결함이 없는 특성을 가지고 있다. 청색 발광 재료로는 일본 Idemitsu-Kosan사에서 개발한 DPVBi가 대표적이고, 적색 형광 재료는 Kodak의 DCJTB와 Mitsubishi의 ABTX 등이 있는데 높은 농도에서 분자간 상호작용에 의한 발광감쇄 효과가 커서, 단독으로 사용되기보다는 호스트 물질에 소량을 도핑하여 호스트에서부터 도판트인 적색 발광 물질로의 에너지전이가 일어나도록 하여 효율을 높이는 방법을 사용하여 왔다. 그러나 이 방법도 호스트에 의한 발광 등의 문제점이 있어서 rubrene을 추가로 도핑하여 에너지 전이가 도욱 효과적으로 일어나도록 하는 방법 등이 발표되었다.
정공 수송 재료로는 일반적으로 방향적 amine계열의 유도체가 사용되는데 대표적으로는 TPD, a-NPD 등이 사용되고 있다. 이 물질들의 정공 이동도는 높으나 유리 전이 온도가 낮아서 높은 온도에서의 안정성이 떨어지기 때문에 열안정성이 높은 물질을 개발하려고 노력하고 있다. 전자 수송 재료로는 Alqa가 전자 친화성과 전자를 주입하는 음극 전극과의 접착성도 우수해 가장 널리 사용되고 있으나 전자 이동도는 정공 이동도에 비해 낮기 때문에 전자 이동도가 향상된 물질의 개발이 필요하다.
양극 전극으로는 일반적으로 투명하고, 일함수가 높은 ITO 전극을 사용한다. 유기 EL은 전하 주입형 발광소자이기 때문에 각 계면간 전하 주입 효율이 소자의 성능에 가장 큰 영향을 주는 요인이다. 정공 주입 효율을 향상시키기 위해서는 ITO의 저저항화와 ITO/유기박막 접합계면의 일함수 값의 적절한 균형이 중요하다. ITO 기판 표면의 오염과 수분 흡착에 따라 ITO 표면의 일함수는 01.~1.0eV의 큰 변화가 나타나게 되는데, 이에 따라 ITO와 정공 수송층의 일함수 차이가 발생하게 되고, 소자의 발광 시작 전압이 높아지게 된다. ITO의 표면 전위를 정공 수송층의 표면전위에 적합한 수준으로 유지하기 위한 전처리 기술로는 UV 자외선을 이용하여 생성된 오존을 통해 ITO 표면을 산화하는 방법과 플라즈마에 의해 생성된 산소 라디칼을 이용하여 ITO 표면을 산화하는 방법 등이 사용되고 있다.
음극 전극으로는 일반적으로 일함수가 낮은 Mg, Ag, MgAg, LiAl, LiF-Al 등이 주로 사용되고 있으며, 두 종류의 재료를 동시에 증착하거나 다른 종류의 재료를 이층으로 증착하는 방식을 이용한다. 금속재료는 고온에서 증발되므로 증발원의 복사열에 이미 형성된 유기박막이 손상을 입을 가능성이 존재하기 때문에 기판의 온도 상승을 억제해 주어야 한다.
8. 유기 EL 화소 형성 방법
저분자 유기 박막 층과 음극 전극은 섀도우 마스크를 이용하여 증착하며, 섀도우 마스크는 각각의 층에 따라 다른 종류를 사용할 수도 있다. 증착공정은 진공상태에서 진행된다. 증착한 유기 박막은 유기 용매에 녹는 경우가 많으므로 R, G, B 화소 형성 및 전극 패턴의 형성에 포토리소그래피 방법을 쓸 수 없다. 따라서 음극 전극 패턴을 형성하기 위해 ITO 전극 패턴을 형성한 후 음극 분리 격벽을 포토리소그래피 방법을 사용하여 제작한 후, 섀도우 마스크를 이용하여 저분자와 음극전극을 진공 증착하는 방법을 사용한다. 음극 분리벽 때문에 음극이 분리된다. 진공등착법의 경우는 섀도우 마스크 정렬의 정밀도와 양산성 등의 과제가 남아있다.
고분자 계열 물질을 유기 용매에 녹인 용액을 스핀 코팅 또는 잉크젯 프린팅 방식에 의해 처리하여 기판 위에 박막을 형성하게 된다. 각 화소에 격벽을 만들고 잉크젯 방법으로 RGB 각각의 고분자를 프린팅한다. 잉크젯 방법의 경우는 인쇄된 유기 박막 두께의 균일도 등의 과제가 해결되어야 한다. 따라서 노즐에서 분사되는 잉크의 양, 속도, 분사 각도의 균일도 등을 정밀하게 조절할 수 있어야 한다. 잉크젯 프린팅 방법 외에도 최근에는 레이저 전사법(LITI), 실크스크린 인돼, roll-to-roll 코팅 등의 다양한 제조 기술이 시도되고 있다. 특히 레이저 전사법은 저온 폴리 실리콘 기판 위에 화면을 구성하는 RGB 고분자 유기화합물을 레이저 빔을 이용해 순서대로 입히는 기술이다. 이 방법은 잉크젯 프린팅 기술보다 유기화합물을 정확하고 균일하게 입힐 수 있기 때문에 화질이 선명해지고 유기화합물의 수명을 향상시킬 수 있다. 스크린 인쇄법은 겨우 그 가능성만을 보인 정도이므로 앞으로 많은 연구가 필요하다.
천연색 유기 EL을 만드는 방법은 세 가지가 있다. 첫째는 가장 많이 사용하는 방법으로 RGB 화소를 각각 형성하는 방식이다. 화소를 RGB로 나누어 패터닝해야 하므로 저분자 재료의 경우 섀도우 마스크를 기판에 밀착하여, R 화소를 증착한 후 섀도우 마스크를 순차적으로 이동하여 G, B 화소를 증착한다. 고분자 재료를 잉크젯 프린팅, 레이저 전사법을 사용하여 RGB 화소를 각각 형성한다. 둘째는 백색 유기 EL과 컬러필터를 조합시키는 것이다. 이 방식의 장점은 RGB 각각을 진공 증착하는 것보다 증착 회수가 적고, 이미 LCD에서 이용되고 있는 컬러 필터 기술을 이용할 수 있다는 점이다. 그러나 RGB 3파장으로 이루어지는 스펙트럼 형상이 요구되고, 컬러 필터에 의한 휘도 감소의 단점이 있다. 셋째는 청색 유기 EL을 형성하고, 그것을 청색, 녹색, 적색으로 변환하는 형광체를 붙이는 방식인데 아직 청색의 발광효율이 낮다는 문제점이 있다.
9. 보호막의 형성
유기 EL 디스플레이의 수명을 떨어뜨리는 가장 중요한 원인은 수분과 산소에 의한 소자이 열화 현상이다. 따라서 모든 공정을 산소 및 수분에 노출되지 않도록 엄격하게 제어해야 하며, 최종적으로 유기 EL 소자를 수분 및 산소 침투에 대해 봉지해야 한다. 이를 위해 건조 질소 분위기에서 B

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