노광공정을 사용하지 않은 저 누설전류 OLED 조명 소자

Abstract

유기 발광 다이오우드는 (OLEDs) 자체 발광 소자로써 높은 시야각, 높은 효율, 그리고 빠른 응답속도 등의 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 및 조명 소자로서 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 유기 발광 다이오우드는 차세대 반도체 조명 소자로서 조명의 패러다임을 바꿀 수 있는 기술로 인식되고 있다. 하지만, 유기 발광 다이오우드 조명의 상용화를 위해서는 가격 경쟁력을 갖추는 것이 시급하며, 이를 위해 저가 공정 개발이 필요하다. 본 연구에서는 유기 발광 다이오우드 조명 제작에 필수적인 전면 전극 및 절연막 증착 공정을 기존의 노광 공정이 아닌 shadow metal mask 기술을 적용하여 형성 하였다. 먼저 유리 기판 상에 150nm 두께의 ITO 막을 DC sputtering을 이용하여 증착 하였다. 물론 제작된 shadow metal mask를 통해 패턴을 하였다. 기존 공정에서는 노광 및 식각 공정을 이용하여 증착하는 것이 일반적이며, 광학적, 전기적 특성 또한 타 공정 방법에 비해 우수하다. 하지만 일련의 복잡한 공정으로 인해 제조 원가를 상승 시키는 단점이 있다. shadow metal mask를 이용하여 Sputtering에 의한 ITO 박막 증착 후 표면 거칠기 제어 및 면저항 제어를 위해 RTP 처리와 O2 plasma 공정을 추가 수행하였다. 열처리 및 플라즈마 처리 후에 ITO 박막의 표면 거칠기는 매우 향상되었다. 또한 전기적 특성 중 하나인 면저항 값은 열처리 전/후의 값에서 많은 차이를 보인다. 표면 처리 전후의 면저항 값은 각각 29.66Ω/□, 12.50Ω/□이다. ITO 박막 증착이후 shadow mask 기술을 이용해 기존에 상용화 되어있던 재료를 제외한 PMMA, Al2O3 를 이용해 절연막 형성을 하였다. OLEDbackplane 완성 후 인광그린 소자를 이용하여 I-V-L을 측정한 결과 기존의 포토리소그래피 공정을 이용한 경우에 비해 80% 수준으로서 shadow mask를 이용한 공정이 기존의 노광 및 식각 공정을 이용한 경우에 비해 공정 수는 9개가 단축됨에도 불구하고, OLED 소자의 특성에는 큰 차이가 없음을 알 수 있었다.|Organic light emitting diodes (OLEDs) display and lighting devices have attracted much attention due to their unique properties such as high efficacy, fast response time and so on. Especially, in the lighting industry area, it is believed that OLED lighting will lead the paradigm shift with light emitting diodes lighting devices. However, to be launched in the lighting industry area, OLED lighting devices should overcome the price competiveness compared to other lighting sources. Therefore, it is imperative to develop new cost-cutting fabrication process for OLED lighting. In general, conventional photolithography steps are required to fabricate OLED lighting devices. It is repeated three times for patterning of auxiliary metal electrode, indium-tin-oxide (ITO) anode, and insulating layer after depositing each layer by sputtering and evaporation. Moreover, photolithography process requires many steps and time. Therefore, if photolithography patterning process carried out after depositing each layer could be replaced to photoless pattering method using shadow mask, the production cost of OLED lighting devices will be reduced dramatically. In OLED lighting fabrication processes, ITO patterning steps using shadow mask was already reported. In this study, OLED lighting devices have been fabricated without photolithography patterning process and characterized. We discuss a low-cost fabrication process for OLED. It does not require ant cost-ineffective photolithography process, but a sputter-patterning process of ITO and a formation of insulator layer. To block off a leakage current induced by the spike-like surface of ITO, We cover the ITO edges with sputter-deposited Al2O3 thin film, PMMA(polymethyl methacrylate) thin film deposited by flash evaporation. It is found that leakage current blocking capability(i.e. current efficiency and lifetime) of OLED with PMMA insulator layer is comparable with that of OLED with polyimide insulator patterned using a standard photolithography process. It seems that pinholes exist on the Al2O3 thin film and act leak channels, degrading the device performance.