리프트 오프 공정을 통한 OLED 발광층 패터닝
Lift-off patterning of OLED active layer
- 주제어 (키워드) 유기발광다이오드 , 포토리소그래피 , 리프트 오프 , 소분자 , 가교반응 , organic light-emitting diode , photolithography , lift-off , small-molecule , crosslinking
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 강문성
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000070241
- UCI I804:11029-000000070241
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
유기발광다이오드(OLED)의 발광층을 패터닝하는 것은 풀컬러 디스플레이를 구현하는데 있어 핵심적인 기술이다. 현재 디스플레이 산업에서는 OLED 제작과정에서 진공 증착공정을 사용하고 있지만, 최근 들어 저렴한 공정비용과 대면적 적용이 가능한 용액공정 기반의 패터닝기술이 주목받고 있다. 이 연구에서는 리프트 오프 공정을 사용하여 OLED 발광층 패터닝을 진행하는 방법론을 제시한다. 리프트 오프 공정은 일반적인 반도체 공정과 디스플레이 산업에 폭넓게 사용되고 있지만, OLED에 한정된 적용사례는 아직 부족하다. 이것은 리프트 오프 과정에서 먼저 도포된 층들이 공정과정에서 사용되는 용매들(stripping 용매, 감광수지 용매)에 의해 손상되는 문제에 기인한다. 특히 소분자 발광체 기반의 OLED의 경우 발광체들이 상대적으로 약한 분자간 힘으로 박막을 형성하고 있어 위와 같은 문제에 더 취약하다. 이 논문에서 우리는 가교기능기를 가진 호스트, 도펀츠(게스트)에 저온에서 활성화되는 열 개시제를 도입하여 OLED의 발광층으로 사용 가능성을 보이려 한다. 열에 의해 가교된 발광층 박막은 연속적인 용액 과정에서 훌륭한 화학적 내구성을 보여주었고, 가교 과정에서 광특성의 저하를 보여주지 않았다. 더욱 중요한 것은 저온가교 과정을 통해 내화학성이 부여되었다는 점이다. 비교적 낮은 온도의 반응 조건은 먼저 패터닝 되어있는 감광수지 박막 및 패턴의 화학적/물리적 특성을 변형시키지 않았다. 이를 통해 우리는 리프트 오프 공정으로 저온 가교된 발광층을 성공적으로 패터닝 할 수 있었다. 구현된 패턴은 낮은 선엣지 및 선폭 거침도를 보여주었고 최소 2 µm 폭을 가지는 수 마이크론 크기의 패턴 제작이 가능하였다. 우리는 이러한 방법이 용액공정 기반으로 마이크로 수준의 패턴을 제작할 수 있는 우수한 대안책이 될꺼라고 생각한다.
more초록 (요약문)
Active layer patterning of organic light-emitting diode (OLED) is a key step in achieving full-color display application. Although conventional OLED manufacturing is based on thermal evaporation, solution process-based patterning techniques allows low-cost fabrication of large area display. In this work, we propose a patterning method for OLED active layer done via a lift-off process. The lift-off process is widely used in conventional semiconductor and display industry, but its applications to OLEDs are limited. This is due to the fundamental issue that process solvents (such as stripper) can dissolve/damage the pre-deposited layer that should be partially lifted-off. In particular, the luminescent small molecules of OLED (such as iridium and platinum complexes) are assembled by weak forces. Herein, we present the use of crosslinkable host and guest organic emitters added with a low-temperature thermal initiator serving as the active layer for OLEDs. The thermally crosslinked active layer shows chemical robustness against subsequent solvent-processes without compromising its luminescence characteristics (indeed we found that the luminescence characteristics are improved upon crosslinking the molecules). More importantly, by initiating the crosslinking reactions below the temperature affecting the chemical/structural properties of photoresist, we can apply the crosslinked active layer to conventional lift-off process to form active layer patterns. Based on this, we successfully fabricate a few microns multicolor patterns with a minimum pattern width of 2 µm and exceptionally low line-width roughness. We believe that this approach suggests an alternative route to form micrometer scale patterns of solution processible materials.
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