OLED소자의 수명에 미치는 다층 보호막의 영향
The Effect of Multilayer Passivation Film on Life Time Characteristics of OLED Device
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초록
본 연구에서는 수분 및 산소로부터의 OLED소자의 손상을 막고 소자의 수명 특성을 향상시키기 위하여 열응력과 팽창을 완화시킬 수 있는 유기/무기 하이브리드 구조를 갖는 다양한 다층 보호막을 연구하였다. 기본 OLED 소자로는 Rubrene을 Alq3에 1 vol.% 도핑한 적색 OLED를 제작하였으며 그 구조는 ITO(150 ㎚)/ ELM200_HIL(50 ㎚)/ELM002_HTL(30 ㎚)/ Alq3: 1 vol.% Rubrene(30 ㎚)/ Alq3(30 ㎚)/ LiF(0.7 ㎚)/ Al(100 ㎚)와 같다. 발광특성에 손상을 주지 않으면서 월등한 수명 향상 능력을 보인 LiF/SiNx를 최적의 버퍼층으로 결정하였으며 그 위에 하이브리드 다층 보호막을 적층하였다. 다층 적층함에 따라 전류효율 값에서는 큰 변화를 보이지 않은 반면에 수명 특성 결과를 보면, OLED/LiF/SiNx/E1/SiNx 의 경우 1,000 cd/㎡에서 50%가 되는데 까지 걸리는 시간은 710 시간이 걸렸는데 이는 OLED/LiF/SiNx/E1 보호막의 경우(498 시간)에 비해 약 1.5배의 향상을 보였으며, OLED/LiF/SiNx/E1/SiNx/E1/SiNx의 두 번 적층한 경우는 한번 적층한 경우보다 약 2배에 이르는 훨씬 더 좋은 1301 시간의 수명 결과를 얻었는데 하이브리드 보호막을 다층 적층함에 따라 매우 월등한 특성을 보임을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 버퍼층으로 LiF/SiNx를 사용한 경우, LiF나 SiNx을 단독으로 사용한 경우와는 다르게 성막함에 따라 발광 및 수명 특성에 손상을 입지 않으며 열팽창 계수의 영향을 완화하는 구조로 되어 있으며 그 위에 에폭시/SiNx 다층 보호막을 적층했을 때, 응력이 큰 SiNx 무기 박막 사이에서 에폭시 박막이 적절한 완충 기능을 하여 후속 공정을 통해 선형적으로 수명 특성이 향상되는 것을 알 수 있었다.
Abstract
Multilayer passivation film on OLED with organic/inorganic hybrid structure as to diminish the thermal stress and expansion was researched to protect device from the direct damage of O2 and H2O and improve life time characteristics. Red OLED doped with 1 vol.% Rubrene in Alq3 was used as a basic device. The films consist of ITO(150 nm)/ELM200_HIL(50 nm)/ELM002_HTL(30 nm)/ Alq3: 1 vol.% Rubrene(30 nm)/Alq3(30 nm) and LiF(0.7 nm)/Al(100 nm) which were formed in that order. Using LiF/SiNx as a buffer layer was determined because it significantly improved life time characteristics without suffering damage in the process of forming passivation film. Multilayer passivation film on buffer layer didn't produce much change in current efficiency, while the half life time at 1,000 cd/m2 of OLED/LiF/SiNx/E1/SiNx was 710 hours which showed about 1.5 times longer than OLED/LiF/SiNx/E1 with 498 hours. futhermore, OLED/LiF/SiNx/E1/SiNx/E1/SiNx with 1301 hours showed about twice than OLED/LiF/SiNx/E1/SiNx which demonstrated that superior characteristics of life time was obtained in multilayer passivation film. Through the above result, it was suggested using LiF/SiNx as a buffer layer could reduce the damage from the difference of thermal expansion coefficient in OLED with protective films, and epoxy layer in multilayer passivation film could function like a buffer between SiNx inorganic layers with relatively large thermal stress
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