[고분자재료실험] PLED(Polymer organic Light Emitting Diode)의 제작 과정 및 발광 원리 (논문)

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목차

PLED의 제작 과정 및 발광 원리



1. 서론

2. 실험 방법
　가. ITO Scribing
　나. ITO Glass Cleaning
　다. ITO Pattering
　라. Solution Process를 이용한 적층
　마. EIL 및 전극 증착
　바. 봉지공정.
　사. 검사

3. 결과 및 고찰
　가. 결과
　나. 고찰

4. 결론

5. 참고문헌(reference)

본문내용

lass를 이동 시킨다. 증착은 다양한 종류가 있지만 이번 실험은 열증착기를 이용하여 BaF2(0.1Å/s, 2nm)/Ba(0.2Å/s, 1nm)/Al(5Å/s, 200nm)순으로 전극을 증착한다.
- Transfer chamber는 증착하러 들어갈 땐 상압에서 진공까지(10-5atm) 진공을 잡아주고, 나올 때는 반대로 상압까지 천천히 올려주었다. 진공을 잡는 것은 정도까지의 저진공(10-1atm)에서는 로터리펌프로, 그 이후는 터보펌프에 의해 진행된다.
- BaF2은 전자수송층(ETL)로 음극(Ba층)으로부터 전자를 EL층까지 에너지 장벽을 낮춰줌으로써 잘 옮겨주는 역할을 한다. Ba층은 실질적인 음극 역할을 하는데, 산화안정성이 낮아 그 위에 Al층을 증착해 안정화 시켜준다.
바. 봉지공정.
1) 유기물과 금속 전극이 증착된 소자를 glove box로 이송한다. Encapsulation glass의 안쪽면에 수분/산소 흡습제(getter)를 부착하고, dispenser를 이용하여 UV 경화용 resin을 바른다.Encapsulation glass를 완성된 소자 위에 덮고 UV를 조사하여 경화한다
- 보호용 글래스 가장자리에 UV경화제를 발라주고 열증착된 ITO Glass 위에 씌워준다. 이 후 UV를 노광시켜 경화시켜 발광영역을 외부로부터 차단하여 보호한다.
사. 검사.
- 발광효율 및 색 좌표도 측정
증착과 봉지공정이 완료된 모습
발광 검사
3. 결과 및 고찰
가. 결과
Al
BA
BaF2
Al
Polymer
BA
PEDOT:PSS
BaF2
ITO
ITO
Glass
이번 실험을 통해 최종적으로 만든 디바이스는 다음과 같다. 반도체 성질을 띄는 유기물 또는 공액 고분자를 Cathode와 Anode사이에 적층을 하고 전압을 가하면 전류가 발광 소재내로 흐르면서 유기물 또는 고분자로부터 빛이 발생되는 원리를 이용한 것이다. 즉 전자가 발광층이 적층된 구간을 위에서 아래로 지나가면서 정공과 만나 해당하는 에너지 준위만큼 안정화 되면서 안정화 된 에너지를 빛으로 발산하게 된다.
나. 고찰
실험과정에서 높은 정확도와 작은 이물질에도 큰 영향을 받는 소자 특성상 고순도의 실험의 연속이었다. 이는 PLED의 특성을 좋게 하기 위해서는 필수적인 요소이지만 반면에 이러한 정확도와 고순도를 요하는 것이 PLED의 단점이기도 하다. 물질들의 가격이 비싼 것도 PLED의 단점이다. ITO같은 경우 희토류이기 때문에 가격도 비싸다. 이 ITO를 Etching하는 과정에 있어서 Etching된 ITO들을 재활용 할 수 있는 공정을 개발하면 어떨까라는 생각을 했다. ITO를 이 작은 소자를 만들때에도 많은양을 Etching하는데 대규모 생산시설을 갖춘 공장 같은 경우 이러한 효율성 높은 재활용 공정이 생긴다면 ITO 수급에도 좀 더 수월할 것 같았다. 공정 특성상 많은 과정을 거치고 모든 공정을 한가지로 통일하지 못한 점이 아쉬웠다. 공정은 간단할수록 생산성이 증가하는데 PLED 경우 Solution Process 그리고 증착과 적층하는데에도 두 가지 공정이 사용되기 때문에 생산성에 한계가 있는 것 같다. Solution Process 그리고 증착의 각각의 장점을 가져올 공정을 개발한다면 생산성과 경제성을 더 높일 수 있을 것이다.
4. 결론
디스플레이 분야 특히 소형 전자기기에서는 벌써 AMOLED의 상용화가 이루어졌다. 하지만 고체조명(Solid-State Lighting) 분야에서는 아직 형광등에 수요가 있고 기술적인 문제로 인해 상용화가 부분적으로만 이루어고 있다. 우리가 통상적으로 사용하는 형광등이나 백열등과 비교해보았을 때 환경오염 물질인 수은(Hg)과 같은 물질을 포함하지 않고 있으며, 형광등의 약 70% 정도, 백열등의 약 90% 정도의 전력을 아낄 수 있다. 따라서 수 년 후에는 거의 모든 조명에 쓰이고 있는 형광등이나 백열등이 환경친화적인 고체조명으로 대체될 것으로 예상된다.
고체조명 중 PLED는 조명 분야에서 가장 적합한 후보이다. 무기물 LED에 비해 PLED는 3차원의 유연한(flexible) 조명이 가능하고 두께가 매우 얇게 구현할 수 있으며, 빛이 부드러워 태양광과 매우 흡사하다는 점 등 많은 장점을 지니고 있다.
수많은 장점들과 기술개발로 인해 성능이 많이 향상 되었음에도 불구하고 구조에 관한 문제들이 남아있다. 현재 이 문제를 소자를 적층구조로 쌓음으로써 해결하고 있다. 하지만 이와 같이 사용되는 층수가 증가함에 따른 공정 시간 및 비용의 증가가 큰 문제점으로 부각된다. 따라서 이러한 층수가 많은 구조를 단순화하여, 층수를 줄이면서 소자의 성능을 유사하게 가져가는 단순화 구조(simplified device structure)를 설계하는 것이 앞으로 PLED의 남은 과제라고 할 수 있다. 또한 위에서 언급했던 것과 같이 ITO 대체물질과 공정의 단순화 역시 PLED가 더욱 상용화 되기 위해 남은 과제라고 할 수 있다. 즉 ‘고효율, 긴 수명, 구조의 단순화, 대체물질을 이용한 PLED 개발’이 중요하다.
5. 참고문헌(reference)
- 고분자재료실험 / 한국고분자학회 / 자유아카데미
- http://times.postech.ac.kr/news/articleView.html?idxno=4727
- http://www.ecoroko.com/364110
- http://moyeoranet.blogspot.kr/2014/10/meh-ppv-pled.html
- http://blog.naver.com/dodaechega?Redirect=Log&logNo=100011477347
- http://bluelch.tistory.com/category/?page=14
- Polymer synthesis and characterization
/ Stanley R. Sandler 외 3명 /academic press
- PLED 소자 제조에 관한 연구 / 김지용(KAIST)
- 역구조 고분자 발광 다이오드의 최근 동향 / 화학연합회
/ 황주현, 이태우(포항공과대학교)
- PLED 기술 개발 현황과 과제 / 물리학의 첨단기술(2003. 04) / 정호균(삼성SDI)

키워드

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