(A) study on folding stability of thin-film encap-sulation depending on neutral axis position

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

For realization of flexible organic light emitting diodes(OLEDs), the thin film encapsulation was required excellent gas barrier property with order of 10-6 (g/m2 day) of water vapor transmission rate (WVTR) and high flexibility. In these properties, organic-inorganic multilayer structure rather than inorganic single layer structure, even when the film bending is excellent. But for stability in the 1mm bending radius of the film thickness of the inorganic barrier should be as thin as possible. The best way for this is extremely thin layer with the atomic layer deposition (ALD) growth of metal oxide film. We prepared organic-inorganic multilayer moisture barrier films on polyimide film (PI) substrate using ALD and plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). ALD process was utilized for deposition of aluminum oxide thin film to use inorganic layers. plasma polymerized film was used for organic layers deposited by PECVD process. trimethyl aluminum (TMA), ozone and n-hexane were used for precursor of aluminum, oxidant source and monomer of plasma polymerized film, respectively.
WVTR and flexibility were measured by an optical and electrical Ca test and folding test, respectively. For foldable applications, the multilayer structures were tested in a folding machine operating at 1 R folding radius.

국문 초록 (Abstract)

공간적으로 활용도가 매우 높은 플렉시블 디스플레이로 각광받고 있는 유기발광소자는 유기물 기반의 소자로써 수분과 산소에 매우 취약하다는 단점을 가지고 있다. 플렉시블 소재의 기판으로 사용되는 플라스틱의 경우 수분과 외부 산소의 침투가 용이하여 소자 신뢰성 저하의 원인이 된다. 수분과 산소의 침투 시 소자의 성능 저하 및 암점의 발생으로 봉지 공정은 반드시 필요하다. 기존의 glass 나 metal lid 를 이용한 봉지공정의 경우 수분방지특성은 우수하지만 유연성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서 우수한 수분방지특성을 가지며 유연한 박막봉지공정에 대한 연구가 진행 중 이다. 본 연구에서는 원자층 증착법 (Atomic layer deposition)과 플라즈마 화학증착 (Plasma enhanced CVD) 방법을 이용하여 유무기 다층박막 구조의 배리어 막을 제작하였다. 무기박막의 경우 오존과 TMA (Trimethyl aluminum)를 이용하여 Al2O3 를 증착 하였다. 유기박막 증착을 위해 n-Hexane과 argon carrier gas 를 이용하였다. 무기 박막 50nm 를 다양한 두께로 나누어 유기물 층과 번갈아 증착하여 유무기다층 구조를 제작하였다. 다양한 두께로 만든 구조에 75, 50, 25μm OCA필름을 붙여 1mm 접힘시험 (folding test)해 영률 (neutral plane) 위치에 따른 배리어 특성 변화를 관찰 하였다. 평가를 위해 수분투과도 (WVTR; water vapor transmission rate)를 비교 분석하였으며 온도 85 ℃, 상대습도 85%조건에서 전기적 칼슘산화시험(electrical calcium test)을 이용하여 측정하였다.

목차 (Table of Contents)

• Chapter 1 Introduction 1
• 1.1 Introduction 1
• Chapter 2 Theory 5
• 2.1 Introduction of OLEDs 5
• 2.2 Requirement property of encapsultaion 8
• 2.2.1 Degradation of OLED 8
• 2.2.2 Problems of plastic substrate 10
• 2.2.3 Basic principle of permeation 11
• 2.2.4 Water vapor transmission rate (WVTR) 12
• 2.3 Method of encapsulation 14
• 2.3.1 Glass encapsulation 14
• 2.3.2 Thin film encapsulation 15
• 2.4 Atomic layer deposition 17
• 2.4.1 Mechanism of atomic layer deposition 17
• 2.4.2 Characteristics of atomic layer deposition 20
• 2.5 Plasma chemical vapor deposition 21
• 2.5.1 Mechanism of plasma chemical vapor deposition 21
• 2.5.2 Characteristics of plasma chemical vapor deposition 24
• Chapter 3 Experimental 25
• 3.1 Experimental equipment 25
• 3.1.1 Atomic layer deposition (ALD) process 25
• 3.1.2 Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process 27
• 3.2 Materials 29
• 3.2.1 Materials of atomic layer deposition 29
• 3.2.2 Monomers of PECVD 30
• 3.3 Fabrication of moisture barrier film 31
• 3.3.1 Fabrication of inorganic-organic layer 31
• 3.4 Analysis of moisture barrier property 33
• 3.4.1 Measured at moisture barrier folding 33
• 3.4.2 Calcium test 35
• Chapter 4 Results and discussion 38
• 4.1 Analysis of organic-inorganic layer 38
• 4.1.1 organic-inorganic layer 38
• 4.1.2 Folding stability of encapsulation layer at positions 39
• 4.1.3 Moisture barrier properties 43
• 4.2 Analysis of folding stability encapsulation layer at positions 45
• Chapter 5 Conclusion 49
• References 50