KR20090115580A - Selectable surface modification using self assembled monolayer for ink-jet process of organic electronic devices - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A selective surface modification method of a transparent electrode using a self assembled monolayer for applying an inkjet process to an organic electronic device is provided to improve the characteristic of the device by lowering an energy barrier due to work function difference with the organic semiconductor device. CONSTITUTION: A surface of a transparent electrode that is an emission/channel region forms a self assembled monolayer using an evaporation method after inducing basification. A hydrophobic self assembled monolayer is formed on the part except for the emission/channel region. The self assembled monolayer is formed by evaporating the self assembled monolayer for one to five minutes. The self assembled layer pattern is formed by evaporating the heated self assembled monolayer for one to five minutes. The self assembled monolayer forming compound is chloromethyl trichlorosilane.

Description

유기 전자 소자에의 잉크젯 공정의 적용을 위한 자가조립단층을 이용한 투명전극의 선택적 표면개질 방법 {Selectable surface modification using self assembled monolayer for ink-jet process of organic electronic devices}Selectable surface modification using self assembled monolayer for ink-jet process of organic electronic devices}

본 발명은 유기 전자 소자에의 잉크젯 공정의 적용을 위한 자가조립단층 (Self Assembled Monolayer; SAM)을 이용한 투명전극의 선택적 표면개질 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발광/채널 영역인 투명전극의 표면은 염기화를 유도한 다음 증발법을 이용하여 SAM을 형성시키고, 발광/채널 영역 이외의 부분에는 소수성 SAM을 형성시키는 것을 특징으로 하는 유기 전자 소자에의 잉크젯 공정의 적용을 위한 SAM을 이용한 선택적 표면개질 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a selective surface modification method of a transparent electrode using a self-assembled monolayer (SAM) for the application of an inkjet process to an organic electronic device, and more particularly, the surface of the transparent electrode which is a light emitting / channel region. Selective surface using SAM for application of inkjet process to organic electronic device, which induces basicization of silver and then forms SAM using evaporation method, and forms hydrophobic SAM in parts other than light emission / channel region It is about a reforming method.

최근 액정 표시 장치 (liquid crystal display; LCD)의 상용화에 이어 차세대 디스플레이 시스템으로 유기 발광 표시 장치 (organic light emitting diode display, OLED display)와 유기 박막 트랜지스터 (organic thin film transistor, OTFT)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 유기 발광 표시 장치 (OLED)의 경우 발광층으로서 유기물이 사용되고 있으며, 유기 박막 트랜지스터 (OTFT)는 반도체층으로 실리콘막 대신에 유기막을 사용하는 것으로서, 통상적인 실리콘 박막을 형성 하기 위한 플라즈마를 이용한 화학증착방법 (CVD) 대신에 상압의 프린팅공정으로 박막 형성이 가능하고, 플라스틱 기판을 이용한 연속공정 (roll to roll)이 가능하며, 저가의 박막 트랜지스터를 구현할 수 있는 장점이 있다. Following the commercialization of liquid crystal displays (LCDs), research into organic light emitting diode displays (OLED displays) and organic thin film transistors (OTFTs) has been actively conducted as next-generation display systems. It is done. In the case of an organic light emitting display (OLED), an organic material is used as a light emitting layer, and an organic thin film transistor (OTFT) uses an organic film instead of a silicon film as a semiconductor layer, and a chemical vapor deposition method using plasma for forming a conventional silicon thin film. Instead of (CVD), a thin film can be formed by a normal pressure printing process, a continuous process (roll to roll) using a plastic substrate, and a low cost thin film transistor can be realized.

OLDE 및 OTFT에 있어서 유기 활성층과 접촉하는 전극으로는 ITO (indiun tin oxide, In2O3-SnO2)를 많이 사용한다. ITO는 가시광 영역에서의 높은 투과율을 가지며 전기전도도가 우수하고 면저항이 비교적 낮으며 패턴 형성이 비교적 용이한 특성을 가지고 있다. 그러나, 이러한 ITO는 다른 재료들과 비교할 때 일함수가 만족스러울 정도로 높지 않다는 단점을 가지고 있다. 따라서, ITO 대신 일함수가 큰 다른 물질들을 사용하고 있지만, 광투과도, 공정의 편의성 및 가격 등의 문제점으로 인해 아직까지 ITO를 대체할 일함수 높은 전극은 개발되지 못하고 있는 실정이다. 또한, 건식 (UV, 산소플라즈마) 방법을 이용한 표면개질을 통한 일함수의 증가에 대한 연구가 진행되고 있는데, 예를 들면, 일정한 O2 가스분위기에서 ITO를 증착하여 박막을 형성한 후 유기 발광소자의 양전극으로 사용하는 산소 플라즈마 (F. Steuber, et al., Appl. Phys. Lett. 74, 3558, 1999)와 UV 램프 (K. Sugiyama, et al., J. Appl. Phys. 87, 295, 2000)를 사용하여 기 형성된 ITO층의 표면 처리를 하는 방법들이 이용되고 있다. 그러나, 이러한 처리를 거치면 양전극으로 사용되는 ITO의 일함수가 증가되어 정공주입 장벽을 낮출 수는 있으나 그 일함수 증가의 폭이 작아 기대이상의 효과를 거둘 수가 없으며, 진공장비 등의 고가의 장비를 사용해야 하는 단점을 가지고 있다.In OLDE and OTFT, ITO (indiun tin oxide, In 2 O 3 -SnO 2 ) is frequently used as an electrode in contact with the organic active layer. ITO has a high transmittance in the visible region, excellent electrical conductivity, relatively low sheet resistance, and relatively easy pattern formation. However, such ITO has the disadvantage that the work function is not satisfactorily high compared to other materials. Therefore, although other materials having a large work function are used instead of ITO, an electrode having a high work function to replace ITO has not yet been developed due to problems such as light transmittance, process convenience, and price. In addition, studies on the increase of the work function through surface modification using a dry (UV, oxygen plasma) method, for example, organic light emitting device after forming a thin film by depositing ITO in a constant O 2 gas atmosphere Oxygen plasma (F. Steuber, et al., Appl. Phys. Lett. 74, 3558, 1999) and UV lamp (K. Sugiyama, et al., J. Appl. Phys. 87, 295, 2000) are used to surface-treat the pre-formed ITO layer. However, this treatment increases the work function of the ITO used as the positive electrode, which can lower the hole injection barrier. However, the increase of the work function is so small that it cannot achieve the expected effect, and expensive equipment such as vacuum equipment should be used. It has a disadvantage.

한편, OLED 및 OTFT은 LCD 등에 비해 상대적으로 경량화 및 단순화가 가능하다는 장점을 가지고 있으나, 기존의 반도체 공정의 직접적인 활용이 어렵다는 단점을 가지고 있다. 즉 OLED 및 OTFT를 위한 핵심 소재가 반도체 공정에서의 포토리소그래피 (photolithography) 작업과 호환성 (compatibility)을 갖지 않는 것이 이러한 문제점을 야기하는 것으로 기존의 반도체 공정을 활용할 수 없다는 것은 그 응용을 제한하는 결정적인 인자로 작용한다. 이러한 제한은 최근에 박막 제작 후 원하는 패턴을 만드는 방식에서 탈피한 동시 패턴 공정에 의해 그 해결의 실마리를 가지게 되었는데, 이것을 가능하게 한 기술적 배경으로는 고도의 발전한 잉크젯 프린팅 기술이다. 레이저 프린터에 그 자리를 내 줄 것으로 생각되었던 잉크젯 프린터가 MEMS (Microelectromechanical Systems) 등과 같은 기술에 의해 고분해능을 갖는 잉크젯용 헤드 및 노즐이 개발되어 오히려 더욱 고분해능의 인쇄가 가능함에 따라 레이저 프린터를 능가하는 상황까지 이르게 되었다. OLED 및 OTFT를 위한 형광물질이 잉크젯 프린팅이 가능한 잉크의 형태로 제작될 수 있다면, 반도체식 포토리소그래피보다 단순하면서도 신뢰성이 높은 패턴닝의 구사가 가능해 질 수 있다.On the other hand, OLEDs and OTFTs have the advantage of being relatively lighter and simpler than LCDs, but have the disadvantage that direct utilization of existing semiconductor processes is difficult. In other words, the inability of core materials for OLED and OTFT to be compatible with photolithography operations in semiconductor processes causes this problem, and the inability to utilize existing semiconductor processes is a decisive factor limiting its application. Acts as. These limitations have recently been solved by the simultaneous pattern process, which has been removed from the method of making a desired pattern after thin film fabrication, and the technical background which makes this possible is a highly advanced inkjet printing technique. Inkjet printers, which were supposed to make its place in laser printers, have surpassed laser printers by developing inkjet heads and nozzles with high resolution by technologies such as MEMS (Microelectromechanical Systems). It was until. If phosphors for OLEDs and OTFTs can be produced in the form of inkjet printable inks, simpler and more reliable patterning can be achieved than semiconductor photolithography.

그러나, 이의 구현을 위해서는 잉크 용액이 특정 기판 물질 또는 배선 물질에 대해 아주 높은 접착력 또는 선택적 접착 특성을 가질 수 있어야 한다. 따라서 잉크젯 방식을 적용한 OLED 및 OTFT와 같은 유기 전자 소자의 구현에 있어서 상기와 같은 특성을 갖도록 표면특성을 유도하는 표면개질 공정의 개발이 절실히 요구되고 있다.However, its implementation requires that the ink solution can have very high adhesion or selective adhesion properties to a particular substrate material or wiring material. Therefore, in the implementation of organic electronic devices such as OLED and OTFT using the inkjet method, the development of a surface modification process that induces the surface characteristics to have the above characteristics are urgently required.

이에 본 발명자들은 상기 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여, 연구를 거듭한 결과, 발광/채널 영역인 투명전극의 경우 마스크 또는 도장법을 이용하여 자가조립단층 (Self Assembled Monolayer; SAM)을 형성시킴에 의해 광투과도의 변화없이 일함수를 탁월하게 증가시킬 수 있으며, 발광/채널 영역 이외 부분의 경우에는 소수성의 자가조립단층 (SAM)을 형성시킴에 의해 잉크젯 공정의 적용이 용이한 유기 전자 소자의 구현을 위한 SAM 형성 선택적 표면개질이 이루어질 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.In order to solve the problems of the prior art, the present inventors have repeatedly studied, by forming a self-assembled monolayer (SAM) using a mask or a coating method in the case of a transparent electrode that is a light emitting / channel region The work function can be increased without changing the light transmittance, and in the case of parts other than the light emitting / channel region, a hydrophobic self-assembled monolayer (SAM) is formed to facilitate the implementation of an organic electronic device that can be easily applied to an inkjet process. By confirming that selective surface modification can be achieved for SAM formation, the present invention has been completed.

결국 본 발명의 목적은 유기 전자 소자에의 잉크젯 공정의 적용을 위한 자가조립단층 (SAM)을 이용한 선택적 표면개질 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a selective surface modification method using a self-assembled monolayer (SAM) for the application of the inkjet process to the organic electronic device.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 발광/채널 영역인 투명전극의 표면은 염기화를 유도한 다음 증발법을 이용하여 자가조립단층 (Self Assembled Monolayer; SAM)을 형성시키고, 발광/채널 영역 이외의 부분에는 소수성 자가조립단층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 유기 전자 소자에의 잉크젯 공정의 적용을 위한 자가조립단층을 이용한 투명전극의 선택적 표면개질 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, in the present invention, the surface of the transparent electrode, which is a light emitting / channel region, induces basicization and then forms a self-assembled monolayer (SAM) by using an evaporation method. In part of the present invention, a method for selectively surface modification of a transparent electrode using a self-assembled monolayer for application of an inkjet process to an organic electronic device, comprising forming a hydrophobic self-assembled monolayer.

본 발명에 있어서, 상기 자가조립단층 (SAM)은 실온, 대기압 하에서 자연증발하는 자가조립단층 (SAM) 형성 화합물을 1 ~ 5분간, 바람직하게는 1 ~ 3분간 증발시켜 형성시키거나, 열에 의해 가열된 자가조립단층 형성 화합물을 1 ~ 5분간, 바람직하게는 1 ~ 3분간 증발시켜 형성시켜 SAM 패턴을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the self-assembled monolayer (SAM) is formed by evaporating the self-assembled monolayer (SAM) forming compound which evaporates naturally at room temperature and atmospheric pressure for 1 to 5 minutes, preferably 1 to 3 minutes, or heated by heat. The self-assembled monolayer forming compound may be formed by evaporating for 1 to 5 minutes, preferably 1 to 3 minutes to form a SAM pattern.

본 발명에 있어서, 상기 자가조립단층 (SAM) 형성 화합물은 트리클로로실란 계열 (RSiCl4)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 할 수 있으며, 바람직하게는 클로로메틸 트리클로로실란 (chloromethyl trichlorosilane)인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the self-assembled monolayer (SAM) forming compound may be selected from the group consisting of trichlorosilane series (RSiCl 4 ), preferably chloromethyl trichlorosilane (chloromethyl trichlorosilane) It can be characterized.

본 발명에 따르면, 발광/채널 영역인 투명전극의 일함수를 증가시켜 유기반도체 소자와의 일함수 차이에 의한 에너지 장벽을 낮추어 소자의 특성을 개선할 수 있으며, 발광/채널 영역 이외의 부분에는 소수성 SAM의 형성에 의해 잉크가 발광영역에만 머물게 하여 패터닝의 신뢰성을 현저히 향상시킴과 아울러 잉크 용액의 접착력 및 선택적 접착 특성을 증가시켜 유기 전자 소자에의 잉크젯 공정의 도입을 용이하게 할 수 있다. According to the present invention, it is possible to improve the characteristics of the device by lowering the energy barrier due to the work function difference from the organic semiconductor device by increasing the work function of the transparent electrode, which is the light emitting / channel region, and the hydrophobicity in parts other than the light emitting / channel region. By forming the SAM, the ink stays only in the light emitting area, thereby significantly improving the reliability of the patterning, and increasing the adhesion and selective adhesive properties of the ink solution, thereby facilitating the introduction of the inkjet process into the organic electronic device.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 유기 전자 소자에의 잉크젯 공정의 적용을 위한 자가조립단층 (Self Assembled Monolayer; SAM)을 이용한 투명전극의 선택적 표면개질 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of selective surface modification of a transparent electrode using a self-assembled monolayer (SAM) for the application of an inkjet process to an organic electronic device.

본 발명의 유기 전자 소자에의 잉크젯 공정의 적용을 위한 자가조립단층 (SAM)을 이용한 투명전극의 선택적 표면개질 방법은 발광/채널 영역인 투명전극의 표면은 염기화를 유도한 다음 증발법을 이용하여 자가조립단층 (Self Assembled Monolayer; SAM)을 형성시키고, 발광/채널 영역 이외의 부분에는 소수성 자가조립단층을 형성시켜 SAM 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.In the selective surface modification method of the transparent electrode using a self-assembled monolayer (SAM) for the application of the inkjet process to the organic electronic device of the present invention, the surface of the transparent electrode, which is a light emitting / channel region, induces basicization and then evaporates. Self-embedded monolayer (SAM) is formed, and a hydrophobic self-assembled monolayer is formed on portions other than the light emitting / channel region to form a SAM pattern.

상기 염기화는 투명전극의 표면에 자가조립단층 (Self Assembled Monolayer; SAM) 형성 화합물이 잘 형성될 수 있도록 전극의 표면에 OH기를 형성시켜주는 단계로, 과산화수소, 암모니아 및 물을 3:3:5의 비율로 혼합한 혼합용액에 투명전극의 박막을 5 ~ 20분, 바람직하게는 5 ~10분 동안 담그어 염기화를 유도하는 것을 특징으로 한다.The basicization is a step of forming an OH group on the surface of the electrode so that a self-assembled monolayer (SAM) -forming compound can be formed on the surface of the transparent electrode. Hydrogen peroxide, ammonia and water are 3: 3: 5 The thin film of the transparent electrode is immersed in the mixed solution mixed at a ratio of 5 to 20 minutes, preferably 5 to 10 minutes, characterized in that induction of basicization.

상기 염기화가 유도된 투명전극의 표면을 개질하기 위하여 실온 및 대기압 상태에서 자연증발하는 SAM 형성 화합물 또는 열에 의해 가열된 SAM 형성 화합물을 1 ~ 5분, 바람직하게는 1 ~3분 동안 증발시켜 투명전극의 표면에 SAM을 형성시키고, 이 SAM의 형성에 의해 일함수 변화를 이끌어 내는 것을 특징으로 한다.In order to modify the surface of the transparent electrode induced by the basicization, the SAM-forming compound which is naturally evaporated at room temperature and atmospheric pressure or the SAM-heated compound heated by heat is evaporated for 1 to 5 minutes, preferably 1 to 3 minutes. SAM is formed on the surface of, and it is characterized by inducing a work function change by the formation of this SAM.

본 발명에서 사용가능한 SAM 형성 화합물은 트리클로로실란 (RSiCl4) 계열 이며, 바람직하게는 클로로메틸 트리클로로실란을 사용할 수 있으나, 이에 의해 한정되지는 않는다. The SAM-forming compound usable in the present invention is a trichlorosilane (RSiCl 4 ) series, preferably chloromethyl trichlorosilane may be used, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 원하지 않는 부분에 상기 자가조립단층 (SAM)이 형성되지 않도록 하기 위해 마스크 또는 PDMS를 이용한 도장법을 사용하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 PDMS를 이용한 도장법은 패턴의 높이가 10um 이상으로 제작된 PDMS에 자가조립단층 (SAM)을 형성시켜 자가조립단층이 형성된 PDMS 도장을 40 ~ 60g/㎠의 압력으로, 바람직하게는 50g/㎠의 압력으로 약 1 ~ 5분 동안, 바람직하게는 1 ~ 3분 동안 투명전극의 표면에 밀착시킨 후 PDMS을 제거하여 투명전극의 표면에 자가조립단층이 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention may be characterized by using a coating method using a mask or PDMS in order to prevent the self-assembled monolayer (SAM) is not formed in the unwanted portion, the coating method using the PDMS is a pattern height of 10um or more Self-assembled monolayer (SAM) is formed on the PDMS fabricated by using the self-assembled monolayer PDMS coating is formed at a pressure of 40 ~ 60g / ㎠, preferably at a pressure of 50g / ㎠ for about 1 to 5 minutes, preferably After contacting the surface of the transparent electrode for 1 to 3 minutes to remove the PDMS is characterized in that the self-assembled monolayer is formed on the surface of the transparent electrode.

상기 투명전극 (Transparent Conducting Oxide; TCO)은 광투과성 투명 기판 위에 양전극으로 사용되는 것으로서, ITO (Indium Tin Oxide)가 사용될 수 있다.The transparent electrode (TCO) is used as a positive electrode on a transparent transparent substrate, ITO (Indium Tin Oxide) may be used.

상기와 같은 ITO의 일함수는 4.5 ~ 4.6eV이며, 유기반도체의 일함수는 5.1 ~ 5.4eV임으로 ITO 투명전극과 유기반도체 사이에 매우 큰 에너지 장벽이 존재하게 된다. 이 에너지 장벽은 유기반도체와 전극 사이의 정공주입이 원활하게 이루어 질 수 없도록 하며, 유기반도체 소자의 특성을 저하시키게 된다. 따라서, 투명전극과 유기반도체 사이에 정공의 주입이 원활하게 이루어질 수 있도록 투명전극의 일함수를 유기반도체 수준으로 증가시킬 필요성이 있다. As described above, the work function of ITO is 4.5 to 4.6 eV, and the work function of the organic semiconductor is 5.1 to 5.4 eV, so that a very large energy barrier exists between the ITO transparent electrode and the organic semiconductor. This energy barrier prevents the hole injection between the organic semiconductor and the electrode to be performed smoothly, and deteriorates the characteristics of the organic semiconductor device. Therefore, there is a need to increase the work function of the transparent electrode to the level of the organic semiconductor so that holes can be smoothly injected between the transparent electrode and the organic semiconductor.

본 발명은 증발법을 이용한 간단한 공정에 의한 SAM의 형성으로 인해 투명전극의 일함수를 유기반도체의 수준으로 증가시킬 수 있다. 일함수가 증가한 ITO 투명전극의 경우 홀주입 증가로 인해 같은 전압의 인가시 전류의 양이 많아지게 되고, 유기반도체 소자와의 정공주입 장벽이 감소하여 소자의 특성이 개선될 수 있다.The present invention can increase the work function of the transparent electrode to the level of the organic semiconductor due to the formation of SAM by a simple process using the evaporation method. In the case of an ITO transparent electrode having an increased work function, the amount of current increases when the same voltage is applied, and the hole injection barrier with the organic semiconductor device is reduced, thereby improving the characteristics of the device.

본 발명은 발광/채널 영역 이외의 부분에는 소수성 자가조립단층을 형성시키는 것을 특징으로 한다. 상기 소수성 자가조립단층 (SAM)은 실온, 대기압 하에서 자연증발하는 소수성 자가조립단층 (SAM) 형성 화합물을 1 ~ 5분간, 바람직하게는 1 ~ 3분간 증발시켜 형성시키거나, 열에 의해 가열된 소수성 자가조립단층 형성 화합물을 1 ~ 5분간, 바람직하게는 1 ~ 3분간 증발시켜 SAM 패턴을 형성시킬 수 있다.The present invention is characterized in that a hydrophobic self-assembled monolayer is formed in portions other than the light emission / channel region. The hydrophobic self-assembled monolayer (SAM) is formed by evaporating a hydrophobic self-assembled monolayer (SAM) -forming compound spontaneously evaporating at room temperature and atmospheric pressure for 1 to 5 minutes, preferably 1 to 3 minutes, or heated by hydrophobic self The granulated monolayer forming compound may be evaporated for 1 to 5 minutes, preferably 1 to 3 minutes to form a SAM pattern.

상기 소수성 자가조립단층 (SAM) 형성 화합물은 OTS (octadecyltrichlorosilane), DDMS (dichlorodimethylsilane), DDPS (dichlorodipropylsilane), DDES (dichlorodiethylsilane)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.The hydrophobic self-assembled monolayer (SAM) forming compound may be selected from the group consisting of OTS (octadecyltrichlorosilane), DDMS (dichlorodimethylsilane), DDPS (dichlorodipropylsilane), and DDES (dichlorodiethylsilane).

상술한 바와 같이, 본 발명은 발광/채널 영역인 투명전극의 일함수를 증가시켜 유기반도체 소자와의 일함수 차이에 의한 에너지 장벽을 낮추어 소자의 특성을 개선할 수 있으며, 발광/채널 영역 이외의 부분에는 소수성 SAM의 형성에 의해 잉크가 발광영역에만 머물게 하여 패터닝의 신뢰성을 현저히 향상시킴과 아울러 잉크 용액의 접착력 및 선택적 접착 특성을 증가시켜 유기 전자 소자에의 잉크젯 공정의 도입을 용이하게 할 수 있다. As described above, the present invention can improve the characteristics of the device by lowering the energy barrier caused by the difference in the work function with the organic semiconductor device by increasing the work function of the transparent electrode which is the light emitting / channel region, and other than the light emitting / channel region By forming a hydrophobic SAM in the portion, the ink stays only in the light emitting area, thereby significantly improving the reliability of patterning, and increasing the adhesion and selective adhesive properties of the ink solution, thereby facilitating the introduction of the inkjet process into the organic electronic device. .

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

실시예:Example

1-1. ITO 표면의 염기화1-1. Basicization of ITO Surface

ITO 투명전극 표면의 이물질을 제거한 뒤, ITO 투명전극의 표면에 자가조립단층 (Self Assembled Monolayer; SAM) 형성 화합물이 잘 형성될 수 있도록 OH기를 만들어 주기 위하여 과산화수소, 암모니아 및 물이 3:3:5로 혼합된 용액에 ITO 박막을 10분 동안 담그어 ITO 표면을 염기화하였다 (도 2의 a 참조).After removing foreign substances on the surface of the ITO transparent electrode, hydrogen peroxide, ammonia, and water were added to the surface of the ITO transparent electrode to form an OH group to form a self-assembled monolayer (SAM) -forming compound. The ITO thin film was immersed in the mixed solution for 10 minutes to basicize the ITO surface (see FIG. 2A).

1-2. 마스크를 이용한 증발법 표면개질1-2. Evaporation Surface Modification Using Masks

상기 염기화된 ITO의 표면에 자가조립단층 (SAM)을 형성하기 위해, 실온 및 대기압 상태에서 자연증발하는 자가조립단층 형성 화합물인 클로로메틸 트리크롤로실란 (chloromethyl trichlorosilane)을 밀폐된 공간에서 1 ~ 3분 동안 자연증발시켜 ITO 투명전극 표면에 자가조립단층을 형성시켜 ITO 박막을 제작하였다 (도 2의 b 참조). 이 때 원하지 않는 부분에 SAM이 형성되는 것을 방지하기 위해 마스크를 이용하여 원하지 않는 부분은 가리도록 하였다.In order to form a self-assembled monolayer (SAM) on the surface of the basicized ITO, chloromethyl trichlorosilane, a self-assembled monolayer-evaporating compound that naturally evaporates at room temperature and atmospheric pressure, 1 ~ After spontaneous evaporation for 3 minutes to form a self-assembled monolayer on the surface of the ITO transparent electrode to prepare an ITO thin film (see Fig. 2b). At this time, in order to prevent the formation of SAM in the undesired area, mask the undesired area by using a mask.

1-3. 도장법(stamp)를 이용한 표면개질1-3. Surface modification using the stamp

상기 염기화된 ITO의 표면에 도장법을 이용하여 자가조립단층단층 (SAM)을 형성하기 위해, 패턴이 형성된 PDMS를 MEMS 공정을 이용하여 제작한 후, 실온 및 대기압 하에서 자연증발하는 클로로실란 (chlorosilane)계 SAM 형성 화합물을 증발시켜 PDMS에 SAM을 형성시켰다. 이 때 PDMS와 SAM이 화학적 결합을 하지 않도록 PDMS는 전처리 과정을 거치지 않았으며, PDMS 도장 패턴의 높이는 약 10um 이상으로 제작하여 원하지 않는 부분에 SAM이 형성되지 않도록 하였다. SAM이 접착된 PDMS 도장을 50g/㎠의 압력으로 약 2분 동안 ITO의 표면에 밀착시켜 ITO 표면에 SAM을 형성시켰다. 이 때, PDMS 도장의 여러 가지 패턴을 이용하여 원하는 위치에만 SAM이 형성될 수 있도록 하여 선택적 표면개질 공정을 진행하여 일함수가 높아진 ITO 박막을 제작하였다 (도 2의 c 참조).In order to form a self-assembled monolayer (SAM) using a coating method on the surface of the basicized ITO, after forming a patterned PDMS using a MEMS process, chlorosilane (evaporation) naturally at room temperature and atmospheric pressure SAM-forming compounds were evaporated to form SAM in PDMS. At this time, PDMS did not go through the pretreatment process so that PDMS and SAM did not chemically bond, and the height of PDMS coating pattern was made to about 10um or more so that SAM was not formed in the unwanted part. SAM-bonded PDMS coating was adhered to the surface of ITO for about 2 minutes at a pressure of 50g / ㎠ to form SAM on the surface of the ITO. At this time, using the various patterns of the PDMS coating so that the SAM can be formed only in the desired position by performing a selective surface modification process to produce a high work function ITO thin film (see Figure 2c).

1-4. 잉크젯 공정의 적용을 위한 선택적 표면개질1-4. Selective surface modification for application of inkjet process

신뢰성이 높은 패터닝을 위해 SAM을 이용하여 표면개질 할 경우, 잉크 용액이 특정 기판 물질 또는 배선 물질에 대해 아주 높은 접착력 또는 선택적인 접착 특성을 가질 수 있도록 하여야 한다. 이를 위하여 하기와 같이 실시하였다.When surface modified using SAM for reliable patterning, the ink solution should be able to have very high adhesion or selective adhesion properties to a particular substrate material or wiring material. For this purpose it was carried out as follows.

SAM을 이용한 선택적 표면개질을 위해 상기 실시예 1-2의 마스크를 이용한 표면개질방법 또는 1-3의 도장법을 이용한 표면개질에 의해 발광/채널 영역인 투명전극의 경우에는 ITO의 일함수 증가를 위한 SAM을 형성시켰으며, 발광/채널 영역을 제외한 부분에는 소수성 SAM을 상기 실시예 1-2와 같은 증발법을 이용한 SAM 형성 방법을 사용하여 잉크젯 공정에 적합한 유기 전자 소자를 위한 SAM형 선택적 표면개질이 이루어질 수 있도록 하였다 (도 2의 d 참조).In order to increase the work function of ITO in the case of a transparent electrode which is a light emitting / channel region by surface modification using the mask of Example 1-2 or surface modification using the coating method of 1-3 for selective surface modification using SAM. SAM was formed, and except for the light emitting / channel region, the SAM type selective surface modification for the organic electronic device suitable for the inkjet process was carried out using the SAM formation method using the hydrophobic SAM as the evaporation method as in Example 1-2. This can be done (see d of FIG. 2).

실험예 1: 특성 분석Experimental Example 1: Characterization

상기 실시예 1의 SAM이 형성된 ITO의 일함수는 켈빈 탐침 (Kelvin probe)을 이용하여 측정하였으며, ITO의 일함수 증가에 따른 유기소자의 전류향상 정도는 홀주입층인 NPB를 이용하여 전류특성을 평가함으로서 측정하였다. The work function of the ITO in which the SAM of Example 1 was formed was measured using a Kelvin probe, and the degree of current improvement of the organic device according to the increase of the work function of the ITO was measured using NPB, which is a hole injection layer. It measured by evaluating.

그 결과, 표면개질되지 않은 ITO의 일함수는 4.55eV이었으며, 본 발명의 SAM에 의해 표면개질된 ITO 투명전극의 일함수는 5.2 ~ 5.3eV임을 알 수 있었다. 상기한 바와 같이 ITO의 일함수 증가는 유기반도체 및 OLED의 홀주입층이 5.1 ~ 5.4eV일 경우 ITO와 유기층과의 에너지 장벽을 줄일 수 있으며, ITO에서 유기층으로의 홀주입이 원활해질 수 있는 가능성을 제시할 수 있음을 확인할 수 있었다. As a result, the work function of the surface-modified ITO was 4.55 eV, and it was found that the work function of the ITO transparent electrode surface-modified by the SAM of the present invention was 5.2 to 5.3 eV. As mentioned above, the increase in the work function of ITO can reduce the energy barrier between ITO and the organic layer when the hole injection layer of organic semiconductor and OLED is 5.1 to 5.4 eV, and the possibility of hole injection from the ITO to the organic layer can be smoothed. It could be confirmed that can be presented.

또한, 일함수가 증가된 ITO의 경우, 홀주입 증가로 인해 같은 전압의 인가시 전류의 양이 많아지는 것을 알 수 있었으며, 이는 ITO 투명전극의 일함수의 증가가 OLED 내부의 홀주입을 증가시켜 전류특성을 향상시킴을 확인할 수 있었다 (도 3 참조).In addition, in the case of ITO with increased work function, it can be seen that the amount of current increases when the same voltage is applied due to the increase of hole injection. This is because an increase in the work function of the ITO transparent electrode increases the hole injection inside the OLED. It was confirmed that the current characteristics were improved (see FIG. 3).

또한, 상기 실시예 1-4의 선택적 표면개질을 통해 제작된 ITO의 접촉각 특성을 측정하여 본 결과, ITO의 접촉각 특성을 약 50° 증가시켜 (도 4 참조), 잉크젯 공정시 발생되어지는 잉크 분사의 정확한 제어가 가능함을 확인할 수 있었다. 이는 신뢰성 높은 패터닝의 구사 가능성을 제시할 수 있으며, 본 발명을 이용할 경우 잉크젯 공정의 특성 향상 및 불량저하를 동시에 이룰 수 있을 것으로 보인다.In addition, as a result of measuring the contact angle characteristics of ITO produced through the selective surface modification of Example 1-4, the contact angle characteristic of ITO was increased by about 50 ° (see FIG. 4), and the ink jet generated during the inkjet process It can be confirmed that the accurate control of. This may suggest the use of reliable patterning, and when using the present invention, it is possible to simultaneously improve the characteristics of the inkjet process and reduce the defects.

도 1은 잉크젯 공정의 적용을 위한 SAM을 이용한 표면개질을 나타낸 그림이다.1 is a view showing the surface modification using a SAM for the application of the inkjet process.

도 2는 본 발명의 유기 전자 소자에의 잉크젯 공정의 적용을 위한 SAM을 이용한 투명전극의 선택적 표면개질 방법을 개략적으로 도시한 실험도이다.FIG. 2 is an experimental view schematically showing a method for selectively surface modification of a transparent electrode using a SAM for applying an inkjet process to an organic electronic device of the present invention.

도 3은 자가조립단층 (SAM) 형성에 의해 표면개질된 ITO의 일함수 증가에 따른 전류특성을 나타낸 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing current characteristics with increasing work function of surface modified ITO by forming a self-assembled monolayer (SAM).

도 4는 소수성 자가조립단층 (SAM) 형성에 의해 표면개질된 ITO의 접촉각 변화를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the change in the contact angle of the surface-modified ITO by the formation of a hydrophobic self-assembled monolayer (SAM).

Claims (3)

발광/채널 영역인 투명전극의 표면은 염기화를 유도한 다음 증발법을 이용하여 자가조립단층 (Self Assembled Monolayer; SAM)을 형성시키고, 발광/채널 영역 이외의 부분에는 소수성 자가조립단층 (SAM)을 형성시키는 것을 특징으로 하는 유기 전자 소자에의 잉크젯 공정의 적용을 위한 자가조립단층을 이용한 투명전극의 선택적 표면개질 방법.The surface of the transparent electrode, which is a light emitting / channel region, induces basicization and forms a self-assembled monolayer (SAM) by evaporation, and a hydrophobic self-assembled monolayer (SAM) in a portion other than the light emitting / channel region. A method for selective surface modification of a transparent electrode using a self-assembled monolayer for the application of an inkjet process to an organic electronic device, characterized in that forming a. 제1항에 있어서, 상기 자가조립단층 (SAM)은 실온, 대기압 하에서 자연증발하는 자가조립단층 (SAM) 형성 화합물을 1 ~ 5분간 증발시켜 형성하거나, 열에 의해 가열된 자가조립단층 형성 화합물을 마스크를 사용하여 1 ~ 5분간 증발시켜 SAM 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 표면개질 방법.The self-assembled monolayer (SAM) is formed by evaporating the self-assembled monolayer (SAM) -forming compound that evaporates naturally at room temperature and atmospheric pressure for 1 to 5 minutes, or masks the self-assembled monolayer-forming compound heated by heat. Surface modification method characterized in that to form a SAM pattern by evaporating for 1 to 5 minutes. 제1항에 있어서, 상기 자가조립단층 (SAM) 형성 화합물은 클로로메틸 트리클로로실란 (chloromethyl trichlorosilane)인 것을 특징으로 하는 표면개질 방법.The method of claim 1, wherein the self-assembled monolayer (SAM) forming compound is chloromethyl trichlorosilane.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11374183B2 (en) 2019-04-01 2022-06-28 Samsung Display Co., Ltd. Method of manufacturing display device
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100753224B1 (en) * 2005-12-30 2007-08-30 (재)대구경북과학기술연구원 Structure of backplane containing a specific monolayer, and polymer light emitting diode having the same
KR101235699B1 (en) * 2006-06-19 2013-02-21 엘지디스플레이 주식회사 Process for Patterning Thin-film of Solution Type
KR101242031B1 (en) * 2006-06-21 2013-03-11 엘지디스플레이 주식회사 Process for Patterning Using Self-Assembly of Terminal Functional Group

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105576039A (en) * 2016-02-23 2016-05-11 华南理工大学 Preparation method of graphical thin film and thin film transistor

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