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표제지

목차

논문요약 9

제1장 서론 11

제1절 연구 배경 11

제2장 이론 14

제1절 원자층 박막 증착법 공정 원리 14

1. 흡착 14

2. 표면 반응 16

제2절 소자의 박막 봉지 공정 21

제3절 분석 방법 23

1. 타원 편광 분석법(ellipsometry) 23

2. 원자 힘 현미경 26

3. 자외선-가시광선 분광 분석 27

4. 비색법(photometry & colorimetry) 28

5. 푸리에 변환 적외선 분광법 30

6. X-선 광전자 분광법 31

7. Ca 분석을 이용한 투습도 분석법 32

제3장 실험방법 33

제1절 실험장치 및 실험방법 33

1. 실험장치 33

2. 실험조건 35

3. 실험방법 36

제4장 실험 결과 및 분석 40

제1절 Al₂O₃, Alucone 박막 증착 40

제2절 Al₂O₃, Alucone 박막의 표면 평탄도 44

제3절 Al₂O₃, alucone 박막의 가시광선 투과도 48

제4 절 디스플레이에 적용된 Al₂O₃, alucone 박막의 색재현율 51

제5절 대기 노출 시간에 따른 alucone 박막의 특성 54

제6절 Ca 분석을 이용한 투습 방지막 특성 분석 61

제5장 결론 66

참고문헌 68

ABSTRACT 72

표목차

표 3-1. TMA, ethylene glycol, H₂O precursor 의 특성 35

표 4-1. 투습 방지막에 사용된 박막 구조에 따른 색좌표 및 CRR 52

표 4-2. 대기 노출시간에 따른 alucone 박막의 C1s peak 조성 성분비 59

표 4-3. 85℃, 85% R.H. 조건에서의 투습 방지막의 투습도 63

표 4-4. Bending test 이후 85℃, 85%습도 조건에서의 투습 방지막의 투습도 64

그림목차

그림 2-1. 표면에서의 흡착에너지 모식도 15

그림 2-2. 표면에너지의 Langmuir model 17

그림 2-3. ALD 공정의 개략도 18

그림 2-4. MLD 공정의 개략도 19

그림 2-5. 온도에 따른 ALD 공정 구간 20

그림 2-6. (a)유리를 사용한 OLED ecapsulation (b)금속 캡을 이용한 OLED ecapsulation 21

그림 2-7. (a)Vitex 사의 유,무기 층을 이용한 encapsulation (b) GE global research 사의 Graded ultra high barrier 를 이용한 encapsulation 23

그림 2-8. 입사된 편광과 시료를 거친 변화된 편광 25

그림 2-9. 굴절률이 다른 두층에 입사한 평면파의 굴절과 투과 25

그림 2-10. Cantilever 탄성계수 변화에 따른 진동수 변화 26

그림 2-10. 원추세포에서 느끼는 사물에 반사된 빛의 모식도 28

그림 2-11. 삼자극치를 통해 구한 색좌표와 구현할 수 있는 색의 범위 29

그림 2-12. 적외선 흡수를 이용한 FT-IR 모식도 30

그림 2-13. XPS 의 측정 계략도 31

그림 3-1. 원자층 및 MLD 시스템의 개략도 34

그림 3-2. 원자층 및 분자층 증착 장비 사진 34

그림 3-3. (a) ALD 를 이용한 Al₂O₃ 박막의 공정조건 (b) MLD 를 이용한 alucone 박막의 공정 조건 37

그림 3-4. 향온 향습기 내부에 설치된 Ca-test 를 이용한 투습도 측정 개략도 39

그림 4-1. Cycle 증가함에 따라 선형적으로 증착된 Al₂O₃, alucone 박막 42

그림 4-2. FESEM 이용해 관측한 PEN 위에 ALD 공정으로 증착된 Al₂O₃ 42

그림 4-3. (a) Si wafer 에 ALD 400cycle 증착된 Al₂O₃ 박막의 3D AFM사진(RMS＝0.276nm), (b) PEN 기판의 AFM 사진(RMS＝2.413nm) 44

그림 4-4. PEN 기판위에 ALD 공정으로 증착된 Al₂O₃ 박막 45

그림 4-5. MLD 400cycle 공정을 이용해 (a) Si wafer(RMS＝0.222nm), (b) PEN 기판(RMS＝6.994nm) 위에 증착한 alucone 박막 46

그림 4-6. PEN 기판위에 ALD 400cycle/ MLD 400cycle 증착한 Al₂O₃ / alucone 박막(RMS＝7.561) 47

그림 4-7. PEN 기판 위에 ALD 공정을 이용한 200, 400, 600, 800cycle Al₂O₃ 박막의 가시광선 영역 광투과도 48

그림 4-8. PEN 기판 위에 증착된 Al₂O₃ / alucone 박막 두께변화에 따른 가시광선 영역 광투과도 50

그림 4-9. 색재현율 측정에 사용된 OLEDs 의 광원 스펙트럼 51

그림 4-10. 대기 노출시간 변화에 따른 alucone 박막의 FT-IR 55

그림 4-11. 시간 변화에 따른 Al₂O₃ / alucone 박막의 FT-IR 56

그림 4-12. 대기 노출시간(a)0h, (b)1h, (c)3h, (6h)에 따른 alucone 박막의 XPS 스펙트럼, C1s peak 58

그림 4-13. (a)대기 노출 시간에 따른 alucone 박막의 O1s peak(532. 1-2eV)과 (b)Al2p peak(74.4-6, 75.0 eV) 60

그림 4-14. PEN 기판과 ALD, MLD 공정을 사용하여 제작한 투습 방지막 61

그림 4-15. 투습 방지막의 시간에 따른 전도도 62

그림 4-16. Bending test 이후 투습 방지막의 시간에 따른 전도도 64

초록보기

 유기발광소자는 넓은 시야각, 빠른 응답속도, 낮은 구동전압과 얇은 두께로 제작이 가능하다는 장점을 가지고 있기 때문에 휘어지는 디스플레이(flexible display)에 구현에 가장 적합한 소자로 각광 받고 있다. 하지만 수분이나 산소에 의한 소자내의 유기물질 열화로 소자의 수명이 줄어들기 때문에 산소 및 수분 침투를 방지하는 봉지기술(encapsulation)이 필요하다. 최근에는 flexible display 에 적용 가능한 봉지기술이 연구되어지고 있으며 그 중 박막을 이용한 기술이 주목 받고 있다. 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD)을 이용하면 치밀한 박막을 낮은 두께로 제작 할 수 있기 때문에 flexible display 봉지 기술에 유리할 수 있다.

본 연구는 ALD 와 분자층 증착법(molecular layer deposition, MLD)을 이용하여 Al₂O₃ 와 alucone, 두 박막의 적층 구조를 제작하여 수분 방지 보호막에 적용 하기 위한 광학적, 구조적 특성과 수분 및 산소투과 능력을 분석하였다. Al₂O₃ 박막은 trimethylaluminum(TMA)와 물(H₂O)을 이용하고 alucone 박막은 TMA 와 ethylene glycol 을 이용하여서 500 mT 의 공정압력과 85℃로 chamber, 기판온도를 유지하여 증착하였다. ALD, MLD 공정으로 플라스틱 기판인 polyethylene naphthalate(PEN) 기판에 Al₂O₃, alucone 박막을 증착하여 자외선-가시광선 분광 분석기(UV-VIS spectrometer)를 이용하여 가시광선 영역에서의 광투과도를 측정하고 분광복사기(speectroradiometer)를 이용하여 소자 적용시 색구현력 및 변화를 측정하였다. 박막의 광학 특성으로는 두께가 증가할수록 빛의 투과도가 증가하는 경향을 보였고 소자 적용시 색의 변화는 거의 없는 것을 확인 하였다. 또한 푸리에 변환 적외선 분광법(Fourier transform - infrared spectroscopy, FT-IR)과 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)을 이용하여 대기노출 시간에 따른 수분 및 산소에 의한 alucone 박막의 물성 변화를 확인하였다. 대기에 노출 시간이 증가할수록 FTIR 측정에서 CH₂, Al-O, C-C absorption peak 의 감소와 CHx, C=C, C=O, OH absorption peak 의 증가를 볼 수 있었고 XPS 를 이용한 C1s, O1s, Al2p 의 결합 에너지를 분석하여 변화된 화학구조를 예측하였다. 추가적으로 ALD, MLD 공정으로 PEN 기판에 Al₂O₃, alucone, Al₂O₃ / alucone/ Al₂O₃ 박막을 증착하고 Ca 분석(Catest)을 통해 시간에 따른 전도도 변화를 측정함으로서 제작된 수분 투과 보호막의 수분 투과도(water vapor transmission rate, WVTR)를 비교 분석하였다. 측정 결과 무기층인 Al₂O₃ 박막이 대부분의 수분을 차단하는 것을 확인 할 수 있었으며 1000 번 휘어진 Al₂O₃ 단일 박막 보다 Al₂O₃ / alucone 박막이 증착된 보호막의 전도도가 서서히 떨어지는 것을 통해 유기막의 수분 투과 경로 증가의 특성을 이용한 수분 투과 방지막으로서의 적용 가능성을 확인하였다.

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