High performance ITO and oxide/metal/oxide thin films for on-cell touch sensor and QD-OLED of flexible displays

국문 초록 (Abstract)

최근 활발하게 연구되고 있는 flexible device는 화면을 in folding 혹은 out folding하여 device의 사이즈를 크게 줄일 수 있으며, 개인의 휴대성을 극대화 할 수 있고 [1~3], 이는 이전의 2G CDMA 휴대폰의 진화 과정과 동일한 트랜드가 유지되어 인간의 본질적인 필요성을 충족하게 됩니다. 또한 foldable device를 사용할 경우, 화면을 펼쳐서 대화면의 욕구를 충족시킬 수 있으며, 이는 스마트폰이 타블렛이나 note PC의 영역까지도 확대가 가능하다는 것을 의미합니다. 이런 flexible display의 가장 큰 장점을 살리기 위해서는 여러 번 접을 수 있는 구조와 이를 가능하게 하기 위한 박막화, 좀더 낮은 굴곡 반경을 가질 수 있는 유연성, 그리고 펼쳤을 때 화면의 굴곡을 보이지 않게 하는 것이 중요한 이슈라 할 수 있습니다. 이에 따라서 본 연구에서는 flexible device용의 touch sensor [5~6]를 개발하는데 있어서 반드시 필요한 active transparent electrode의 높은 유연성과 넓은 면적의 touch sensing이 가능한 낮은 면저항을 가지는 투명전극의 개발을 검토하였다. ITO의 두께와 deposition condition을 제어하여 기존에 사용하던 ITO 전극 대비 높은 유연성과 낮은 저항, 그리고 투명한 전극을 개발하였다. 또한 IZO/Ag/IZO를 이용한 OMO 3중막을 이용하여 ITO의 유연성과 면저항의 한계성을 개선하였으며 [7~9], ITO/Ag hybrid 전극을 활용하여 대면적 touch sensor의 개발 가능성을 확보하였다.
현 TV 시장을 대부분 차지하고 있는 LCD는 각 화소가 스스로 빛을 내지 못합니다. 따라서 화소 뒷편의 백라이트가 내는 및을 액정 구동을 통해서 화면을 표시하는 방법이며, 이는 TV의 밝기와 화질, 시야각 그리고 두께등의 디자인에서 불리한 점이 있습니다. 이를 해결하기 위한 방법이 OLED와 QD OLED입니다 [10]. 이 두가지 display panel은 스스로 빛을 내는 소자를 가지고 있으며, 소자의 상부에 color filter 혹은 QD color filter를 이용하여 RGB 구현합니다. QD color filter의 색 재현성이 보다 우수하기 때문에 QD OLED display의 광학적인 특성이 개선될 것으로 예상하고 있습니다. 본 연구에서는 QD PHOLED의 소자의 발광 특성을 검토하기 위하여 QD color resist를 formulation하고 이를 이용하여 최적두께의 red와 green QD color filter를 제작하였습니다[11~13]. 또한 광학적, 전기적으로 최적화된 ITO anode를 이용하여 on cell type의 QD PHOLED 소자를 제작하고 발광 특성을 평가하여, 각 부품의 대한 최적 조건을 제시하였습니다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In recent years, research has been actively conducted on flexible devices considering they significantly reduce the device size by in-folding or out-folding the screens to maximize personal portability [1–3]. 2G CDMA cellphones use the same trend as an evolution process to satisfy the intrinsic need of humans. Furthermore, unfolding the screen of a foldable device satisfies the demand for a large screen, indicating that smartphones can further be developed as tablets or note PCs. However, to fully utilize flexible displays, factors such as the structure of the folding screen, thin films to facilitate the folding, flexibility with lower bend radius, and invisible bending of the screen when unfolded should be considered. This study investigates the development of transparent electrodes with a low sheet resistance to achieve high flexibility of active transparent electrodes and a wider touch sensing area when developing touch sensors for flexible devices [5–6]. Furthermore, by controlling the thickness and deposition condition of Indium-Tin-Oxide (ITO), I developed a transparent electrode having improved flexibility and low resistance compared to conventionally used ITO electrodes. Moreover, I used a triple-layer OMO film of IZO/Ag/IZO to improve the limitations pertaining to the flexibility and sheet resistance of ITO [7–9]. Lastly, ITO/AG hybrid electrodes were used to ensure the feasibility of the development of large-area touch sensors.
In Liquid crystal displays (LCDs), which dominate most of the current television market, each pixel cannot emit light on its own, and hence, the light emitted by the backlights behind the pixels are displayed on the screen by driving the liquid crystal. However, this method is unfavorable pertaining to the television brightness, picture quality, viewing angle, and design specifics such as thickness. Therefore, to solve these problems, display panels such as Organic light-emitting diode (OLED) and Quantum dot (QD) OLED are used [10] considering they comprise devices that emit light on their own, and color filters or QD color filters to implement RGB. Owing to the improved color reproducibility of QD color filters, the optical properties of QD OLED should improve. Therefore, this study formulated the QD color resist to examine the emitting properties of QD phosphorescent OLED (QD PHOLED) devices. Based on this, I developed red and green QD color filters with optimal thickness [11–13]. Furthermore, using optically and electrically optimized ITO anodes, I fabricated QD PHOLED devices of the on-cell type, and the emitting properties were evaluated to determine the optimal conditions for each part.

목차 (Table of Contents)

• Chapter 1. Introduction 1
• 1.1 Research objective 1
• 1.2 Thesis overview 2
• Chapter 2. Transparent conductive film using ITO, OMO and ITO-Ag hybrid electrode 3
• 2.1 Introduction of transparent electrode. 3
• 2.2 Experiment transparent electrode 8
• 2.2.1 ITO (Indium tin oxide) 8
• 2.2.2. OMO (Oxide/Metal/Oxide) 10
• 2.2.3. Metal mesh 10
• 2.3 Result and discussion for transparent electrode 11
• 2.3.1 ITO (Indium tin oxide) film 11
• 2.3.2. OMO (IZO/Ag/IZO) 32
• 2.4 Conclusion of transparent electrode 39
• Chapter 3. Application : flexible touch sensor 40
• 3.1 Introduction of flexible touch sensor 40
• 3.2 Experiment of flexible touch sensor 44
• 3.3 Result and discussion for flexible touch sensor 51
• 3.4 Conclusion of flexible touch sensor 55
• Chapter 4. Application : Photoluminescence of InP based quantum dot layer using electroluminescence of blue PHOLEDs with ITO and ITO/Ag anode 56
• 4.1 Introduction of QD material and device 56
• 4.2 Experimental of QD material and device 57
• 4.2.1 QD color photo resist and color filter 57
• 4.2.2 Anode electrode with on cell type QD color filter 58
• 4.2.3 On cell type QD-PHOLED device 61
• 4.3 Result and discussion of QD-PHOLED 64
• 4.3.1 QD color photoresist and color filter 64
• 4.3.2 Blue PHOLED using ITO anode with different deposition temperature 67
• 4.3.3 Blue PHOLED using ITO/Ag hybrid anode 73
• 4.4 Conclusion of on cell type QD PHOLED 75
• Reference 76

참고문헌 (Reference)

• 1 Schubert , E. F., "al. `` Highly efficient light-emitting diodes with microcavities", 265.5174943-945, 1994
• 2 M. Girtan, "Comparison of ITO/metal/ITO and ZnO/metal/ZnO characteristics as transparent electrodes for third generation solar cells", 100 (, 2012