• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.249-249
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• 2012

최근 주목받고 있는 Flexible Organic Light Emitting Diode (OLED) display에서는 Flexible 특성이 요구된다. 이는 현재 쓰이는 유리기판 대신 플라스틱기판으로 만들어야 가능하다. 하지만 플라스틱기판은 구성물질로 유기물을 사용하므로 수분과 산소의 투과에 매우 취약하다. 이는 장시간 사용 시 기판 위에 제작된 소자성능저하를 야기하는 등의 소자 신뢰도에 치명적 결함을 갖게 하는 원인이 된다. 따라서 기판 위의 소자를 보호할 수 있는 봉지기술 개발이 필요한데 가장 잘 알려진 플라스틱 기판에 적합한 Barrier기술로 유기물과 무기물을 교대로 적층하는 기술[1] 등이 있다. 본 연구에서는 PE-CVD 공정기술을 이용한 Flowable Oxide 박막과 ALD 공정기술을 이용한 Al2O3 무기물 박막을 적층하여 봉지박막을 구성하려 한다. Flowable Oxide는 저온공정이 가능하며 높은 증착속도와 뛰어난 Gap fill 특성을 가지고 있는데 이는 플라스틱기판의 엉성한 분자구조를 치밀하게 만들 것으로 예상되며 표면의 Pin-hole 또한 쉽게 채우는 특성이 있다. 실험은 Polyethylene Naphthalate (PEN) film 위에 PE-CVD 공정을 이용하여 Flowable Oxide를 증착하고, 그 후에 ALD 공정을 이용하여 Al2O3을 적층한 것을 하나의 샘플로 하였다. 샘플의 분석은 Ca test를 이용한 Water Vapor Transmission rate(WVTR)과 FT-IR, FE-SEM을 이용하여 분석하였다. FT-IR로 박막의 구성요소를 확인 하고 FE-SEM으로 박막의 Cross section image를 얻을 수 있었으며 또한 $4.85{\times}10^{-5}g/m^2$ day의 초기 WVTR 값을 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.401-401
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• 2012

유기발광소자는 유연 소자로의 적용, 자체 발광 등의 장점으로 차세대 디스플레이로서 각광받고 있다. 하지만 유기발광소자는 유기물을 발광층으로 하고 있기 때문에 수분에 취약하다는 단점이 있다. 그래서 봉지 기술(encapsulation)을 필요로 한다. 널리 알려진 방법으로는 유리로 소자를 감싸고 내부에 흡습제를 충진하여 수분 투습을 줄일 수 있다. 하지만 위 기술을 사용할 경우 유기발광소자의 장점인 유연 소자의 적용이 어렵다. 따라서 박막 봉지 기술을 이용하면 보다 얇은 두께의 소자 제작이 가능하고 유연 소자의 적용 역시 가능해진다. 박막 코팅을 이용한 봉지 기술 중 화학적 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)이나 물리적 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD)을 이용하는 방법이 널리 알려져 있지만 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)을 이용하면 보다 낮은 두께의 치밀한 박막을 제작 할 수 있다. 본 연구는 원자층 증착법을 응용한 분자층 증착법(Molecular Layer Deposition, MLD)을 이용하여 Trimethylaluminum과 Ethylene glycol을 순차적으로 주입함으로써 Alucone 유기 박막을 제작하고 유기발광소자의 봉지 기술로의 적용을 위해 투과 방지막 특성에 관하여 분석했다. 박막 봉지 기술로서 적용하기 위해 제작된 투과 방지막은 원자층 증착법으로 Al2O3무기 박막을 제작하고 분자층 증착법으로 Alucone 박막을 순차적으로 증착하였다. 이를 Ca를 이용하여 전도도를 측정하고, 투습도를 계산하여 투과 방지막 특성을 분석하였다. Alucone 박막은 우수한 투과 방지막 특성을 가지지는 못하지만 적층 구조로 제작함으로써 두 쌍의 Alucone/Al2O3일때, $6.07{\times}10^{-2}g/m^2day$의 투습도를 보여주고 있다. Alucone 박막의 존재는 수분이나 산소의 투과 경로 길이를 늘려줌으로써 Alucone/Al2O3 박막의 투과방지 특성이 향상되는 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.443-443
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• 2013

유기광전자소자는 아주 얇은 두께로 제작 가능하여 휘어지는 소자를 구현할 수 있다. 이런 장점 때문에 플렉서블 디스플레이, 플렉서블 태양전지 구현에 가장 적합한 소자로 각광받고 있다. 하지만 수분이나 산소에 의한 소자내의 유기물과 금속의 열화로 소자의 수명이 줄어들기 때문에 산소 및 수분 침투를 방지하는 봉지기술(encapsulation)이 필요하다. 본 연구는 원자층 증착법을 이용한 무기박막층과 분자층 증착법을 이용한 폴리머박막의 적층구조를 이용하여 유기소자에 적용할 수 있는 수분 투과 방지막을 제작하였다. 무기박막층으로는 trymethylaluminum (TMA)과 $H_2O$를 사용하여 $Al_2O_3$를 제작하였고 폴리머층으로는 TMA와 ethylene glycol를 사용하여 alucone박막을 제작하였다. 폴리머층으로 사용된 alucone박막의 X-선 광전자 분광 스펙트럼은 대기중 수분과 산소에 의한 화학결합구조의 변화를 보였지만, $Al_2O_3$와 적층구조로 사용되었을 때, 배리어특성을 증가시키고 휘어짐에 따른 보호막의 열화현상을 줄여줄 수 있는 것을 Ca-test를 통해 확인하였다. 이러한 현상은 alucone막을 적층함으로써 $Al_2O_3$를 침투한 소량의 수분과 산소가, alucone박막을 지나면서 다음 $Al_2O_3$ 층으로 침투하기 전까지의 경로를 늘려주기 때문이라 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.3
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• pp.574-581
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• 2012

The relatively short lifetime is a major obstruction for the commercial applications of OLED. One of the reason for the short lifetime is that the organic materials are interacted with water or oxygen in the atmosphere. Protection of water or oxygen from diffusing into the organic material layers are necessary to increase the lifetime of OLED. Although encapsulation of OLED with glass or metal cans has been established, passivation methods of OLED by organic/inorganic thin films are still being developed. In this paper we have developed in-situ passivation system and thin film passivation method using PECVD by which deposition can be performed at room temperature. We have analyzed the characteristics of the passivated OLED device also. The WVTR (Water Vapor Transmission Rate) for the inorganic thin film mono-layer can be reached down to $1{\times}10^{-2}g/m^2{\cdot}day$ and improved lifetime can be obtained. Thin film passivation methods are expected to be applied to flexible display.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.180-180
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• 2016

최근 디스플레이 시장의 주요 키워드는 flexible organic light emitting diode (OLED) 이다. OLED 소자의 수명을 결정하는 가장 큰 요인 중의 하나는 공기 중의 O2와 H2O에 의한 유기물의 열화이다. 따라서 공기 중의 O2나 H2O가 유기물에 쉽게 침투하는 것을 막는 것은 소자의 수명 향상을 위하여 필수적이라 할 수 있다[1-3]. SiNx 박막은 경질로 투과성이 우수하며, 화학적 불활성인 특성으로 이러한 Barrier 역할로 연구되어 산업분야에 다양하게 응용되고 있다[4]. SiNx 박막은 일반적으로 plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 기술을 이용하여 증착되는데 기존의 PECVD 기술을 이용한 SiNx 박막은 낮은 water vapor transmission rate (WVTR) 등의 문제점들로 인해 한계점이 들어났다. 본 연구에서는, flexible display의 thin film encapsulation (TFE) 공정에서의 적용을 알아보기 위해 $370{\times}470$ size를 증착할 수 있는 In-line 장비를 이용하였으며, 기존의 PECVD 기술의 문제점으로 지적되고 있는 낮은 WVTR을 해결하기 위하여 저온 (<$100^{\circ}C$) 선형 PECVD 기술을 이용하여 WVTR을 개선하고자 하였다. 공정가스로는 SiH4와 NH3를 사용하였으며, SiH4 Carrier 가스로 He을 추가적으로 사용하였다. 또한 공정 압력은 100mTorr를 유지하였다. 증착된 SiNx 박막의 물리적, 화학적 특성 분석을 위해 분광엘립소메타, field emission electron microscopy (FESEM), X-ray diffraction (XRD), Rutherford backscattering spectrometry (RBS) 등을 이용하여 측정하였으며, 박막에 투습되는 수분의 양은 MOCON사의 AQUATRAN 2(W)로 측정하였다. OLED 소자를 구현하기 위해서는 기본적으로 봉지층에 투습되는 양을 $10-6g/m2{\cdot}day$ 이하로 막아줘야 한다고 알려져 있으나, 기존의 PECVD 기술을 이용하여 제작된 SiNx 박막의 WVTR은 $10-2{\sim}10-3g/m2{\cdot}day$ 레벨의 WVTR 결과를 보이고 있다. 본 연구에서 사용된 저온 선형 PECVD 기술을 이용하여 제작된 SiNx 박막의 WVTR은 $5.0{\times}10-5g/m2{\cdot}day$ 이하의 개선된 결과를 확인 할 수 있었다. 또한 flexible display에 적용하기 위해 SiNx 박막의 두께를 최소화한 100nm의 두께에서도 WVTR은 $5.0{\times}10-5g/m2{\cdot}day$ 이하의 결과가 유지됨을 알 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.5
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• pp.523-528
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• 2012

A bendable electronic module is developed for a mobile application by using a low-cost roll-to-roll manufacturing process. In the module, a thin silicon chip is embedded in a polymer-based encapsulating adhesive between flexible copper clad polyimide layers. A set of tests are conducted for the purpose of qualification: thermal shock, high temperature storage, and autoclave tests. During the autoclave test, delamination occurs at many places within the module layers. To investigate the failure mechanism, moisture diffusion analysis is conducted for the interior of the module under the autoclave test condition. For the analysis, the hygroscopic characteristics of the encapsulating materials are experimentally determined. Analysis results indicate the moisture saturation process in the interior of the module under the autoclave test condition.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.37 no.5
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• pp.619-624
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• 2013

A bendable electronic module is developed. In this module, thin silicon electronic chips are embedded in a polymer-based encapsulating adhesive between flexible copper-clad polyimide layers. During the qualification test of a harshly thermal-hygroscopic complex loading condition, delaminations occur inside the module layers. A finite element model is developed for the module. To investigate the effect of hygroscopic stress on delamination, the results of the thermal and thermal-hygroscopic loads are compared. The analysis results reveal that the hygroscopic effect more strongly affects delamination than does the thermal effect. The potential failure mechanisms of the module are investigated based on the stress analysis.