The Effect of Passivation Film with Inorganic/Epoxy Layers on Life Time Characteristics of OLED Device

(1)

한국표면공학회지 J. Kor. Inst. Surf. Eng.

Vol. 42, No. 6, 2009.

<연구논문>

OLED 내구성에 미치는 무기/에폭시층 보호막의 영향

임정아

,

^주성후

,

^양재웅^*

대진대학교 신소재공학과

The Effect of Passivation Film with Inorganic/Epoxy Layers on Life Time Characteristics of OLED Device

Jung A Lim, Sung Hoo Ju, Jae Woong Yang

^*

Department of Advanced Materials Science and Engineering, Daejin University, Seondan-dong, Pocheon-si, Kyonggi-do, 487-711, Korea

(Received December 21, 2009 ; revised December 29, 2009 ; accepted December 30, 2009)

Abstract

The passivation films with epoxy layer on LiF, SiN

x

and LiF/SiN

x

inorganic layer were fabricated on OLED to protect device from the direct damage of O

2

and H

2

O and to apply for a buffer layer between OLED device and passivation multi-layer with organic/inorganic hybrid structure as to diminish the thermal stress and expansion. Red OLED doped with 1 vol.% Rubrene in Alq

3

was used as a basic device. The device structure was multi-layer of ITO(150 nm) / ELM200_HIL(50 nm) / ELM002_HTL(30 nm) / Alq

3

: 1 vol.%

Rubrene(30 nm) / Alq

3

(30 nm) / LiF(0.7 nm) / Al(100 nm). LiF/epoxy applied as a protective layer didn't contribute to the improvement of life time. While in case of SiN

x

/epoxy, damage was done in the passivation process because of difference in heat expansion between films which could occur during the formation of epoxy film. Using LiF/SiN

x

/epoxy improved lifetime significantly without suffering damage in the process of forming films, therefore, the best structure of passivation film with inorganic/epoxy layers was LiF/SiN

x

/E1.

Keywords : OLED, Red, Encapsulation, Passivation, LiF, SiN

x

, Epoxy

1. 서 론

평판디스플레이로는

LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), OLED(Organic Light Emitting Device)

등이 경쟁적으로 연구 개발되고 있다

.

^이들은 ^소비

자의 수요 성향 및 사회적 요구에 따라 박막화

,

대 형 평면화

,

^실감화

,

^고화질화

,

^간편 ^휴대의 ^방향으

로 발전할 것이다^1-3)

.

OLED

^소자의 ^전극은 ^다양한 ^금속^{재질이므로} ^경

우에 따라 대기 중의 산소 및 수분에 의해 부식되 기 쉽고

,

^유기층은 ^산소와 ^수분에 ^반응을 ^일으켜 ^소

자에 치명적인 결함을 발생시키기도 한다

.

^현재 ^소

자 수명 문제가 완전히 해결되었다고는볼 수 없지 만 점점 가능성을 보이고 있으며 실제로 수분 및 산소의 침투를 방지하기 위해서 메탈 캡을 이용한

OLED

^가 ^상용화가 ^되어서 ^휴대폰에 ^적용되고 ^있다

.

그러나 메탈 캡을 이용한 현재의 방법은 공정이 복 잡하고 플렉서블 디스플레이로의 적용을 할 수 없 다는 단점을 지니고 있기 때문에 박막을 이용한 보 호막 형성에 관한 연구가 필요하다^2-4)

.

보호막

(passivation layer)

은

OLED

유기질 소자의 특성상 외부로부터의 물리적 또는 화학적 요인이나 소자 표면에 이미 내재하는 불안정한 요인에 의해 손상되기 쉬우므로소자 위에 층을 입혀 그 표면을 보호하는 것이 보통이다^5,6)

.

^본 ^{연구에서는} ^소자를

보호하는 보호막으로 메탈이나 유리 캡을 대신해 음극 위에 다양한박막

(LiF, SiN

^x

, LiF/SiN

^x

, epoxy)

*Corresponding author. E-mail : [email protected]

(2)

을 형성하여 보호막으로 사용하였다

.

^본 ^연구는 ^내

습성이 우수하고 알칼리 이온의 침투를 막는 능력 이 뛰어나며

,

^기계적 ^강도가 ^좋아 ^소자에 ^대한 ^신

뢰성이 확보되고 소자를 효과적으로 보호하여내구 성을 향상시키는 최적의 보호막을 찾는데 그 목적 이 있다

.

2. 실험 방법

2.1 적색 OLED 소자의 제작

기본

OLED

^소자로써

Rubrene

^을

Alq

3에

1 vol.%

도핑한 적색

OLED

^를 ^{제작하였으며} ^그 ^방법은 ^다

음과 같다

. ITO

^기판은 ^두께

150 nm,

^면 ^저항

12

Ω

/

^□

,

^표면 ^평탄도

10 Å

^인 ^것을 ^{사용하였으며}^기판

을 세정한 후

ITO

^패턴을 ^형성하고

,

^패터닝이^완성

되면 감광제를 사용하여 크기는

3 mm

^×

3 mm

^와

2 mm

^×

4 mm

^의 ^절연층을 ^{형성하였다}

.

증착 전 전극의 표면 특성을 향상시키기 위해 전 처리 공정을 실시하였다

. ITO

^패터닝 ^된^시편을 ^플

라즈마 챔버 내에 장착하고

10

⁻⁶

Torr

^고진공을 ^형

성한 후

,

^산소를 ^인가하여^{작업압력을}

1.5

^×

10

⁻¹

Torr

로 유지하였다

.

^그 ^후

RF

^발생기에 ^의해

40 W

^의

전원을 인가하여

3

^분간 ^산소 ^플라즈마 ^처리를 ^하였

다

.

^기판의 ^표면 ^처리가 ^끝난 ^후 ^{정공주입층}

(HIL:

Hole Injection Layer)

^으로

ELM200

^을

1 Å/sec

^의 ^증

착률로

50 nm

성막하였다

.

정공수송층

(HTL: Hole Transport Layer)

^은

ELM002

^를

1 Å/sec

^의 ^증착률로

30 nm

^{성막하였으며}

,

^발광층

(EML: Emitting Layer)

은 호스트로

Alq

3를

,

^도펀트로

Rubrene(1 vol.%)

^를

사용하여

1 Å/sec

의증착률로

30 nm

성막하였다

.

전 자수송층

(ETL: Electron Transport Layer)

^은

Alq

³^를

1 Å/sec

^의 ^증착률로

30 nm

^{성막하였다}

.

^발광 ^효율을

향상시키고 금속전극과 유기층간의 계면특성을 개

선하기 위해 추가로 무기 절연물질인

LiF

^를

0.5 Å/

sec

^의 ^증착률로

0.7 nm

^성막하고 ^음극으로 ^알루미

늄을

1 Å/sec

^의 ^증착 ^속도로

100 nm

^{성막하였다}

.

⁷⁾

그림

1

^은

OLED

^소자의 ^개략적인 ^구조이다

.

2.2 보호막 형성

소자를 증착한 다음 보호막으로

LiF, SiN

x

, LiF/

SiN

x

,

에폭시를 조합하여 다양한 박막을 형성하였

다

.

^무기 ^층들의 ^경우

LiF

^는 ^소자를 ^증착한 ^챔버에

서

1 Å/sec

^의 ^증착률로

150 nm

^증착하고

, SiN

^x^는

PECVD

^에서 ^기판 ^온도를

80

^o

C

^로 ^고정한 ^다음 ^가스

조성비를

SiH

4

:N

2

=1:2

^로 ^공급하여

200 nm

^증착하였

다

.

^에폭시의 ^경우 ^스크린 ^프린터를 ^이용하여 ^소자

위에 성막함으로써 최종 보호막으로 사용하였다

.

^이

는 진공증착이나 화학적 증착 등에 의한 성막이 아 니므로 두께의 정확한 제어를 위해 스크린 프린터

마스크의 크기

(500 mesh)

를 고정하여 동일 한 두께

및 성막 조건을 만족시켰다

.

^성막한 ^에폭시 ^자체의

용매를 제거하고 막을 견고하게 유지하기위해

UV

장치의

365 nm

^파장에서

5

^분간 ^경화하여 ^막을 ^완

성하였으며 여기서사용하는

UV

^램프는

365 nm

^파

장에서

50 mW/cm

²^의 ^세기를^갖는 ^것을^{사용하였다}

.

2.3 소자의 특성분석

보호막에 따른 소자의 발광 특성은

Keithley

^의

2400 SourceMeter

^®을사용하여 전압과 전류를 인가 하였고 소자에서 발광된 휘도 및 스펙트럼은

Light Measurement Solution

^사의

PR-650

^을 ^사용하여^측정

하였으며 에폭시 막의 투습 특성을 알아보기 위해

Ca

^테스트를 ^{도입하였다}

. Ca

^은

ITO

^유리 ^위에 ^열

증착

(Thermal evaporation system)

^방식으로 ^증착되

었다

.

^{일반적으로} ^고진공

(10

⁻⁶

Torr)

^에서 ^{증착속도는}

2.5 Å/s

^를 ^유지하여

200 nm

^를 ^증착한 ^후 ^에폭시를

그 위에 성막하였다

.

^에폭시의 ^수분 ^및 ^산소 ^투과

특성을 알아보기 위해서 대기에 노출되는 시간의 함수로써 박막이 점진적으로 투명해지는 단계를 각 시간 마다 투과율을

3

^번씩 ^측정하여^그 ^{평균값으로}

평가하였다

.

^소자의 ^수명은

JYS co. Ltd.

^의

OLED

Life Time Tester

^를 ^사용하여^전원을 ^인가하고^변화

하는 휘도를 측정하였다

.

^이때

OLED

^내구성 ^시험

기는 장착되는 소자의 초기 휘도를 상대적인 값으 로 인식하고 시간에 따라 변화하는 휘도를

%

^로^측

정하기 때문에초기휘도

1000 cd/m

²^를

Minolta CS- 100

을 사용하여 측정하여

50%(500 cd/m

²

)

가 되는 시간을 측정하였다

.

Fig. 1. Structure of fabricated OLED.

(3)

3. 결 과

3.1 최적의 도핑 농도 결정

본 연구에서는 도펀트로

Rubrene

^을 ^이용한 ^적색

OLED

^소자를 ^{적용하였다}

.

^이 ^때 ^가장 ^좋은 ^특성을

보이는 기본 소자를 제작하기 위하여

Rubrene

^의 ^도

핑 농도를 결정하는 선행 실험을 실시하였다

. ITO

가 패터닝된 기판 위에

ITO(150 nm) / ELM200_HIL (50 nm) / ELM002_HTL(30 nm) / Alq

³

: Rubrene (30 nm) / Alq

³

(30 nm)/LiF(0.7 nm)/Al(100 nm)

^을 ^순

차적으로 성막하였다

.

^이 ^때 ^호스트인

Alq

3에 도펀 트로

Rubrene

^을

1, 3, 5, 7 vol.%

^도핑하여^그 ^특성

을 살펴보았다

.

^그림

2

^는 ^전류효율 ^값으로

1 vol.%

를 도핑하였을 때는

8.5 cd/A, 3 vol.%

^를 ^도핑하였

을 때는

8.4 cd/A

^를 ^보이고

, 5 vol.%

^를 ^{도핑하였을}

때는

6.5 cd/A, 7 vol.%

^를 ^{도핑하였을} ^때

6.6 cd/A

^의

값을 보인다

.

이 결과 전류효율 값이

1 vol.%

를 도

핑한 경우가 가장 좋은 특성을보이므로

1 vol.%

^를

최적의 도핑 농도로 결정하였다

.

3.2 무기 보호막에 따른 발광 및 수명특성

Rubrene

^의 ^도핑 ^농도를

1 vol.%

^로 ^결정하고^소자

에 다양한 보호막을 성막하였다

.

^이때 ^소자를 ^증착

한 다음 바로 에폭시를 적용하게 되면 에폭시 자체 가 포함하고 있는 수분이 경화하는 과정에서 음극 과 직접 반응하여 막이 들뜨거나 발광이 안 되는

문제점이 있었다

.

^따라서 ^에폭시는

OLED

^소자에

바로 적용하지 않고 무기 층을 증착한 다음 성막하 여실험하였으며 우선

,

^에폭시를^제외하고

LiF, SiN

x

, LiF/SiN

x

3

^가지 ^무기^층을 ^{사용하였을} ^때^소자의 ^내

구성에 미치는 영향에 대해 알아보았다

.

^일반적으

로 무기막은 열증착과 전자선 증착과 같이 증착종 이 낮은 이동도를 갖는 증착 방법의 경우

,

^저온 ^공

정이 필수적인

OLED

^보호박막 ^{형성과정에서} ^증착

종들이 기판에 충돌하는 순간 평형 위치로 찾아 가 거나 확산하기 위한 충분한 에너지를 갖지 못하기 때문에 고정

(Immobilize)

^되거나 ^동결

(Freeze)

^되는^현

상이 발생하게 된다

.

^그 ^결과 ^입자와 ^입자들 ^사이

에 기공으로 구성된 열린 구조가 초래되고 기공

(Pores)

^들은 ^수분과 ^산소 ^투과의 ^주요한 ^통로로서

역할을 하게 된다

.

이에 반해 스퍼터링 또는

CVD

방법은 높은 이동도를갖는 증착종에 의해 박막 내 에 형성되는 기공의 크기를 줄이고

,

^그 ^결과 ^박막

의 밀도를 증가시켜 수분과 산소의 투과를 효과적 으로 차단할 수있는 치밀한 미세구조의 박막을 형 성할 수 있을 것이다

.

본 연구에서는위의 두 가지

방법 중에서

OLED

^소자에 ^미치는 ^플라즈마 ^충격

이단점으로 대두되는 스퍼터링은제외하고

PECVD

법으로

SiNx

^박막을 ^{형성하였으며}

LiF

^박막은 ^막

의 치밀도는 떨어지지만 진공상태에서 연속 공정이 가능하므로 소자를 증착한 챔버에서 저항가열 진공 증착법을 이용하여 박막을 형성하였다^8-11)

.

그림

3

^은

OLED

^소자에 ^무기층을^적용한 ^후의^전

류효율 값으로보호막이 없는기본

OLED

^가

8.8 cd/

A

^의 ^값을 ^보일 ^때

LiF

^를 ^증착한 ^경우

9.8 cd/A

^의

값을 보이고

, SiN

^x^를 ^증착한 ^경우

9.4 cd/A

^값을 ^보

이며

, LiF/SiN

^x^를 ^{증착하였을} ^때는

9.6 cd/A

^로 ^무기

층

3

^가지가^큰 ^차이없이 ^기본

OLED

^보다 ^전류효율

이 올라갔음을알 수 있다

.

이는 무기층이 음극위 에 형성되어 전자가 외부로 빠져나가는 것을 효과 적으로 막았기 때문으로 생각된다

.

그림

4

^는 ^무기층을 ^적용한 ^소자의 ^수명 ^특성을

나타낸 것이다

. 1000 cd/m

²^를 ^기준으로 ^휘도가

50%

가 되는 반감기를 측정하였는데

,

^보호막을 ^형성한

경우를 기본

OLED

^와 ^비교했을 ^때

3

^가지 ^모두 ^수

명이 개선되는 것을 알 수 있다

.

^그 ^중에서도

LiF/

Fig. 2. Current efficiency of red OLED doped by rubrene. Fig. 3. Current efficiency of OLED with inorganic

passivation films.

(4)

SiNx를 증착한 경우 반감기가 274 h로 가장 좋은 특 성을 보였고 다음으로 SiNx를 증착한 경우에 164 h로 이 또한 수명이 매우 향상된 것을 볼 수 있었 다. 이를 통해서 PECVD로 증착한 치밀하고 높은 박막밀도를 갖는 SiNx가 투습 방지 특성이 뛰어난 것을 알 수 있다. 이와 같이 PECVD 증착법은 OLED 소자를 손상시키지 않으면서 플라즈마 내 최 대한의 파워를 인가하여 전자와 라디칼의 밀도를 증가시켜 증착 속도는 빠르게 하고 압력을 줄여 물 질의 확산속도를 높이고 전자에너지를 활성종에 전 달하는 효율을 증가시켜 표면에서의 반응을 좋게 하였기 때문에 균일한 두께 및 치밀한 막을 얻을 수 있는 것으로 생각된다. 기본 OLED의 경우에는 44 h, LiF만을 증착한 경우에는 98 h로 열 증착 방 식에 의해 증착되어 PECVD로 증착된 SiNx보다는 막의 치밀성 및 밀도가 떨어지게 되어 수명특성이 떨어지지만, 기본 OLED와 비교했을 때는 2배 이 상 좋은 특성을 보여 막을 형성함에 따라 어느 정 도 보호막의 역할을 한 것으로 보인다.

3.3 투습특성 측정을 위한 Ca 테스트

Ca을 증착한 후 대기에 노출 된 시간이 지남에 따라 Ca 박막이 수분과 산소에 반응하여 투명해지 는 정도를 통하여 투습특성을 알아보기 위한 Ca 테

스트를 실시하였다. 최종 보호막으로 에폭시 5종류 를 선택하여 스크린 프린팅법으로 박막을 형성하였 으며 표 1에 각각의 에폭시 특성을 나열하였다. 그 림 5는 박막 투과율이 50%에 도달하는 시간을 기 준으로 비교해 보았을 때 Ca의 경우 50%에 도달 하기 까지 약 3.7 h가 걸렸고, Ca 박막에 E1을 적 용한 경우 약 6 h가 걸렸으며 E2를 적용한 경우에 는 2 h, E3을 적용한 경우에는 1 h, E4를 적용한 경 우에는 최대 6.5 h를 측정한 경우에도 Ca 박막의 투 과율이 30%에 불과하여 가장 좋은 특성을 보였으 며, 마지막으로 E5를 적용한 경우 50%에 도달하는 데 3 h가 걸렸다. 이때 그래프의 초기 값을 보면 Ca 만을 증착한 경우보다 에폭시를 적용한 경우 높은 휘도 값을 보이는데 이는 경화시기키 전 에폭시를 성막하는 준비과정 5분 동안 에폭시 자체의 용매가 가지고 있는 수분과 Ca 박막이 직접적으로 반응하 여 투명해져 투과율이 증가한 것으로 보인다. 또한 E1과 E4를 제외한 나머지 E2, E3, E5는 Ca 박막만 을 증착한 경우보다 50%의 투과율에 도달하는 시 간이 빠른 것을 볼 수 있는데 이는 에폭시가 외부 의 수분과 산소로부터 Ca을 효과적으로 보호하지 못한 것으로 보이며 E4의 경우, 표 1에서 알 수 있 듯이 수분 흡수율이 0.2%로 가장 낮은 값을 보이

Fig. 4. Life time characteristics of OLED with inorganic passivation films.

Table 1. Properties of epoxy materials

Epoxy Appearance

Viscosity

(cP)

Water Absorption

(%)

Thermal Expansion

Coefficient

Hardness

(Shore D)

E1 Clear 150 0.4 6.9 × 10

⁻⁷

D80

E2Clear 700 1.1 9.0 × 10

⁻⁷

D80

E3 Clear 21000 1.0 1.2 × 10

⁻⁷

D55

E4 Clear

21000

-26000 0.2 9.7 × 10

⁻⁶

D70

E5 White 170000 1.3 - D78

Fig. 5. Transmissivity variation of each epoxy layer on

Ca.

(5)

고 그 다음으로 E1이 0.4%의 낮은 값을 갖는다. 이 는 Ca 테스트의 결과와 부합함을 알 수 있으며 이 예비실험을 통해 E1과 E4가 좋은 특성을 보일 것 으로 예상된다.

3.4 다양한 에폭시 보호막에 따른 발광 및 수명 특성 에폭시의 경우 스크린 프린트 마스크를 사용하여 500 메쉬에서 동일하게 성막하고 5분 동안 UV에 노출시켜 경화시킨 후 소자의 특성을 살펴보았다.

이때 에폭시의 영향으로부터 소자를 보호하기 위해 LiF를 먼저 형성한 다음 5가지 에폭시 적용하여 가 장 좋은 특성을 보이는 에폭시를 알아보았다. 그림 6은 에폭시를 적용한 소자의 전류효율 값으로 앞선 실험에서 LiF만을 증착한 경우 9.8 cd/A의 값을 보 이고, LiF를 증착한 다음 E1을 적용한 경우에는 10.1 cd/A, E2를 적용한 경우에는 9.6 cd/A, E3을 적 용한 경우에는 9.2 cd/A, E4를 적용한 경우에는 8.7 cd/A, E5를 적용한 경우에는 5.6 cd/A로 LiF만을 증 착하였을 때와 비교하였을 때 E5를 제외하고 오차

범위 안에서 유지 및 향상 된 것을 볼 수 있었다.

E5를 적용한 경우는 다른 소자들과 비교했을 때 그 래프 상에서 비이상적인 형태를 띠는 것으로 보아 에폭시를 적용함에 있어 소자 자체가 손상을 입은 것으로 보인다. 결과적으로 LiF/E1을 적용한 경우 가장 좋은 특성을 보이고 E5를 적용한 경우를 제 외하고는 발광특성이 오차범위 안에서 유지 및 저 하 되었으며 E5를 적용한 경우는 본 실험의 조건 과는 맞지 않는 것을 확인할 수 있었다.

그림 7은 에폭시를 형성함에 따른 수명 특성변화 를 살펴본 결과로서 LiF만을 증착한 경우 1000 cd/

를 기준으로 50%가 되는 시간은 98 h이고, LiF에 E1을 적용한 경우 반감기는 95 h, E2를 적용한 경 우에는 89 h, E3를 적용한 경우에는 62 h, E4를 적 용한 경우에는 100 h, E5를 적용한 경우에는 62 h 가 걸려 E4를 적용하였을 경우 수명 면에서 가장 좋은 특성을 보였다. 이 결과 앞선 Ca 테스트에서 알아본 바와 같이 물질 특성에서 가장 낮은 수분 흡수율을 보인 E1과 E4가 다른 에폭시와 비교하여 더 좋은 수명 특성을 보였다. 이 결과 최적의 에폭 시는 수명 특성은 E4보다 다소 떨어지지만 이는 오 차 범위 안으로 판단되므로 발광 특성까지 고려하 여 E1을 최적 에폭시로 선택하였다. 하지만 LiF만 을 증착하였을 때와 비교하면 수명이 향상되었다고 보기는 힘들다. 이는 에폭시를 성막하는 과정에서 막간 열팽창 계수의 차이에 의해서 LiF에 영향을 주는 것으로 생각된다.

3.5 무기/ 에폭시층 보호막에 따른 발광 및 수명 특성

최적의 에폭시인 E1을 다른 보호막에 적용하였을 때 어떤 특성을 보이는지에 대해 살펴보았다. 그림 8의 전류효율 그래프를 보면 LiF를 증착하고 E1을

Fig. 7. Life time characteristics of OLED with LiF/epoxy layers.

Fig. 6. Current efficiency of OLED with LiF/epoxy layers.

Fig. 8. Current efficiency of OLED with each passivation

film.

(6)

적용한 경우에는

10.1 cd/A

^의 ^값을 ^보이고

, SiN

x를 증착하고

E1

^을 ^적용한 ^경우

8.9 cd/A

^값을 ^보이며

, LiF/SiN

x를 증착하고

E1

을 적용한 경우에는

9.4 cd/

A

^값을 ^보여

LiF

^에

E1

^을 ^적용한 ^경우 ^가장 ^좋은

값을 갖고

SiN

^x

, LiF/SiN

^x^의 ^경우 ^에폭시를 ^적용함

에 따라 전류효율 값이 약간씩 낮아졌지만 전체적 으로 오차범위 내에서 비슷함을 볼 수 있다

.

그림

9

^는 ^무기층 ^위에 ^{에폭시층을} ^형성한 ^소자의

수명특성을 나타낸 것으로

1000 cd/m

²^을 ^기준으로

휘도가

50%

^가 ^되는 ^반감기를 ^측정한 ^것이다

. LiF

에

E1

^을 ^적용한 ^경우 ^{반감기까지}

95 h

^가 ^걸렸고

, SiN

^x^에

E1

^을 ^적용한 ^경우는

107.5 h

^가 ^걸렸으며

, LiF/SiN

^x^에

E1

^을 ^적용한 ^경우에는

498 h

^로 ^다른 ^막

들과 비교하였을 때 월등한 수명 향상 특성을 보였 다

.

^그림

4

^의 ^결과와 ^비교해 ^볼 ^때

, OLED/LiF

^와

OLED/SiN

x 보호막에에폭시를 적용한 경우 에폭시

막을 형성하지 않았을 때보다 수명 특성이 나아지

지 않았으며

OLED/SiN

^x

/E1

^의 ^경우 ^오히려 ^감소하

였는데 이는 막간 열팽창 계수 차이 때문으로생각 된다¹²⁾

.

^소자 ^맨 ^위에 ^증착되는 ^음극인

Al

^은 ^열팽

창 계수가

8.6

^×

10

⁻⁸

, LiF

^는

13.6

^×

10

⁻⁸^이며

SiN

^x^의

경우에는

4.0

^×

10

⁻⁶^이고

, E1

^의 ^경우에는

6.9

^×

10

⁻⁷

이다

.

^따라서

LiF

^의 ^경우 ^소자 ^위에 ^{증착되었을} ^때

는 큰 영향을 받지 않지만 그 위에

E1

^을 ^성막하였

을 때는 열팽창 계수의 차이로 인한 스트레스로 수 명 특성이 오히려 나빠지는것으로 설명될 수있다

.

또한

SiN

^x^의 ^경우에는 ^소자 ^위에 ^{증착되었을} ^때

Al

과의 열팽창 계수의 차이로 스트레스가 발생되었지 만 치밀한 박막 자체의 투습 방지 특성으로 수명은 향상되었다

.

^그러나 ^그 ^위에

E1

^을 ^성막하는 ^후속

공정을 진행함에 따라 발생하는 스트레스가 더해져 수명 특성이 떨어지는 것으로 사료된다

.

^그러나 ^이

결과는 에폭시 자체의 문제가 아니고 성막하는 과 정에서 막간 상호작용이 맞지 않은 경우로서

,

^가장

좋은 결과를 보이고 있는

LiF/SiN

x 경우에는 열팽

창 차이의 영향을 완화할 수 있는 구조로 되어 있 어 그 위에 에폭시를 적용하지않았을 때와 비교하 여수명특성이 월등히 향상되는것을 볼수 있었다

.

따라서 에폭시 또한 적절한 보호막 특성을 보임을 확인할 수 있었다

.

4. 결 론

Rubrene 1 vol.%

^를^도핑한 ^적색

OLED

^소자에^직

접적으로 큰 영향을 주는 에폭시를 제외하고

LiF,

SiN

^x

, LiF/SiN

^x

3

^가지의 ^막을 ^적용하여 ^발광 ^특성의

변화를 살펴본 결과 전류효율 값이 세 가지 경우 모두 전반적으로 보호막이 없는 기본

OLED

^소자

보다 증가하였고

,

수명 특성에서도 세 가지 경우모

두 레퍼런스 적색

OLED

^보다 ^좋아지는 ^것을 ^볼^수

있는데 이는 보호막의 역할을 충실히 하는 것으로 생각된다

.

^특히

, SiN

x나

LiF/SiN

x를 적용함에 따라 그 특성이 월등히 향상되었다

.

^이는

PECVD

^로 ^증

착한 치밀하고 박막의 밀도가 높은

SiN

^x^가 ^보호막

으로써 우수한 기능을 하는 것으로 판단된다

.

^다음

으로 에폭시의 보호 특성을 살펴보기 위해 에폭시 의 직접적인 영향으로부터 소자를 보호하는 무기층 들 중 임의로

LiF

를 증착하고 에폭시

5

가지를 적 용한 결과

,

^에폭시 ^물질 ^특성에서 ^가장 ^낮은 ^수분

흡수율을 보인

E4

^와

E1

^이 ^다른 ^{에폭시들과} ^비교하

여 나은 수명 특성을 보였다

.

^그 ^중에서 ^발광특성

도 우수하고 수명 특성도준수한

E1

^을^선택하여 ^다

른 보호막과 적층을 실시하였다

.

^그러나 ^예상과는

다르게 에폭시를 적층함에 따라 전반적으로 수명 특성이 향상되는 것이 아니라 오히려 떨어지는 결 과도 보였는데 이는 막사이의 열팽창 계수 차이로 인한 스트레스가 원인인 것으로 생각된다

.

결과적

으로

LiF/SiN

^x ^만이 ^에폭시를 ^적층함에 ^따라 ^수명

이 선형적으로 증가하였으며 이는

LiF/SiN

^x^를 ^사용

한 경우에는 열팽창 계수의 차이가 서로 비슷한 알 루미늄과

LiF

^를 ^먼저 ^적용하여^소자에 ^영향을 ^주지

않는 것으로 생각되며

SiN

^x^를 ^통해 ^에폭시 ^성막과

정 시 수분 및

UV

^열 ^손상 ^등의 ^차단 ^역할을 ^완

벽히 수행하여

LiF/SiN

^x

/E1

^을 ^차례로 ^성막한 ^경우

,

발광특성과 수명 특성 모두에서 탁월한 구조임을 확인하였다

.

이결과는 추후 다층의 유기

/

무기 하이 브리드 적층구조의 보호막 연구에서도 버퍼층으로 서 응용이 가능할 것이다

.

Fig. 9. Life time characteristics of OLED with each

passivation film.

(7)

후 기

본 연구는 2009년도 대진대학교 학술연구비 지원 으로 수행되었으며 이에 감사드립니다.