OLED란 organic light emitting diode로 음극(cathode)과 양극(anode) 사이에 유기물을 증착 또는 용액 공정을 통해 필름을 형성, 적층하여 만들어진 다이오드 형태의 소자이다. OLED의 전극을 통해서 전류가 흐르면 발광하는 ...
OLED란 organic light emitting diode로 음극(cathode)과 양극(anode) 사이에 유기물을 증착 또는 용액 공정을 통해 필름을 형성, 적층하여 만들어진 다이오드 형태의 소자이다. OLED의 전극을 통해서 전류가 흐르면 발광하는 전계 발광 소자이다. OLED의 유기물 내로 전하를 주입하여 유기 분자를 바닥 상태(ground state)에서 들뜬 상태(excited state)로 만든 후 다시 바닥 상태로 돌아오면서 두 상태의 차이만큼의 에너지가 빛으로 발생되는 원리를 이용한 것이다. 일반적으로, OLED를 제작하는 방법에는 두 가지가 있다. 저분자 기반의 OLED를 위한 일반적인 제작 방법은 진공 증착 공정이 있고, 고분자 재료를 위한 spin-coating 또는 ink-jet printing과 같은 용액 공정이 있다. 저분자는 쉬운 합성과 정제와 같은 장점들이 있고, 진공 증착 기술은 우수한 성능을 가지는 복잡한 다중 층을 제조할 수 있게 한다. 그러나 고진공 하의 열 증착 공정은 제조의 복잡성을 증가시키고, 값비싼 OLED 재료의 이용률이 20% 이하로 매우 낮다. 또한, OLED 소자에 이용되는 재료는 일반적으로 고순도의 재료가 필요 하다. 보통 화학적 정제 방법으로 칼럼 크로마토그래피(column chromatography), 재결정법 등을 이용 반복 처리하여 높은 순도의 재료를 만들고 있다. 재결정법은 용액에 들어있는 화합물의 용해도가 온도에 따라 증가하는 것을 기초로 하고 있다. 반대로, 용액이 냉각됨에 따라 화합 물의 용해도는 감소하고, 이때 결정이 형성된다. 원하는 화합물의 가열된 용액을 냉각함에 따라 용액 안에는 작고 순수한 화합물 결정이 생성된다. 본 연구에서는 OLED 소자 제작 시 증착기 내부에 증착되어 낭비되는 유기물을 수거하여 재결정법에 의한 정제를 이용하여 재활용하는 방안을 연구했다. 또한, 정제된 유기물을 진공 증착과 스핀코팅 방식으로 소자를 제작하고 특성을 비교하여 용액 공정이 가능한지 확인했다. NPB의 조건(원재료 NPB, 증착기 내부에서 수거한 NPB, 증착기 내부에서 수거 후 재결정법에 의한 정제를 거친 NPB) 및 공정별(진공 증착 공정, 스핀코팅 공정)로 OLED 소자를 제작 후 휘도가 1,000cd/m 2 에서 전류효율, 전력효율, 외부 양자효율을 확인했다. NPB 공정 방법에 상관없이 NPB의 조건별 소자의 효율은 NPB의 순도에 따라 다르다. 순도가 가장 높은 원재료를 이용한 소자의 효율이 가장 높고, 증착기 내부에서 수거한 NPB를 이용한 소자보다 수거 후 재결정법에 의한 정제를 거친 NPB를 이용한 소자의 효율이 높다. 따라서 증착기 내부에서 낭비되는 유기물을 수거 후 재결정법에 의한 정제를 통해 순도를 높여 재활용할 수 있다는 것을 확인했다. 또한, NPB의 조건에 상관없이 공정방법에 따라 소자의 효율이 다르다. 스핀코팅을 이용하여 제작한 소자의 효율은 진공 증착을 이용하여 제작한 소자의 효율보다 높다. 스핀코팅 공정을 이용하였을 때 표면 거칠기가 상당히 개선되는데 이로 인해 ITO에서 NPB 층으로 정공의 주입이 더욱 쉬워지고 전류누출(leakage current)이 줄어들어 소자의 효율이 높다. 수거 후 정제한 유기물을 진공증착뿐만 아니라 용액공정 중 하나인 스핀코팅을 이용하여 제작할 수 있다는 것을 확인했다. 하지만 NPB의 조건 및 공정별 소자의 효율을 비교하면 수거 후 정제한 유기물을 이용하여 만든 소자의 효율은 원재료를 이용하여 만든 소자의 효율보다 낮다. 향후 정제 공정을 최적화한다면 원재료를 이용하여 만든 소자의 효율과 같은 효율의 소자 제작이 가능할 것으로 보인다.
OLED란 organic light emitting diode로 음극(cathode)과 양극(anode) 사이에 유기물을 증착 또는 용액 공정을 통해 필름을 형성, 적층하여 만들어진 다이오드 형태의 소자이다. OLED의 전극을 통해서 전류가 흐르면 발광하는 전계 발광 소자이다. OLED의 유기물 내로 전하를 주입하여 유기 분자를 바닥 상태(ground state)에서 들뜬 상태(excited state)로 만든 후 다시 바닥 상태로 돌아오면서 두 상태의 차이만큼의 에너지가 빛으로 발생되는 원리를 이용한 것이다. 일반적으로, OLED를 제작하는 방법에는 두 가지가 있다. 저분자 기반의 OLED를 위한 일반적인 제작 방법은 진공 증착 공정이 있고, 고분자 재료를 위한 spin-coating 또는 ink-jet printing과 같은 용액 공정이 있다. 저분자는 쉬운 합성과 정제와 같은 장점들이 있고, 진공 증착 기술은 우수한 성능을 가지는 복잡한 다중 층을 제조할 수 있게 한다. 그러나 고진공 하의 열 증착 공정은 제조의 복잡성을 증가시키고, 값비싼 OLED 재료의 이용률이 20% 이하로 매우 낮다. 또한, OLED 소자에 이용되는 재료는 일반적으로 고순도의 재료가 필요 하다. 보통 화학적 정제 방법으로 칼럼 크로마토그래피(column chromatography), 재결정법 등을 이용 반복 처리하여 높은 순도의 재료를 만들고 있다. 재결정법은 용액에 들어있는 화합물의 용해도가 온도에 따라 증가하는 것을 기초로 하고 있다. 반대로, 용액이 냉각됨에 따라 화합 물의 용해도는 감소하고, 이때 결정이 형성된다. 원하는 화합물의 가열된 용액을 냉각함에 따라 용액 안에는 작고 순수한 화합물 결정이 생성된다. 본 연구에서는 OLED 소자 제작 시 증착기 내부에 증착되어 낭비되는 유기물을 수거하여 재결정법에 의한 정제를 이용하여 재활용하는 방안을 연구했다. 또한, 정제된 유기물을 진공 증착과 스핀코팅 방식으로 소자를 제작하고 특성을 비교하여 용액 공정이 가능한지 확인했다. NPB의 조건(원재료 NPB, 증착기 내부에서 수거한 NPB, 증착기 내부에서 수거 후 재결정법에 의한 정제를 거친 NPB) 및 공정별(진공 증착 공정, 스핀코팅 공정)로 OLED 소자를 제작 후 휘도가 1,000cd/m 2 에서 전류효율, 전력효율, 외부 양자효율을 확인했다. NPB 공정 방법에 상관없이 NPB의 조건별 소자의 효율은 NPB의 순도에 따라 다르다. 순도가 가장 높은 원재료를 이용한 소자의 효율이 가장 높고, 증착기 내부에서 수거한 NPB를 이용한 소자보다 수거 후 재결정법에 의한 정제를 거친 NPB를 이용한 소자의 효율이 높다. 따라서 증착기 내부에서 낭비되는 유기물을 수거 후 재결정법에 의한 정제를 통해 순도를 높여 재활용할 수 있다는 것을 확인했다. 또한, NPB의 조건에 상관없이 공정방법에 따라 소자의 효율이 다르다. 스핀코팅을 이용하여 제작한 소자의 효율은 진공 증착을 이용하여 제작한 소자의 효율보다 높다. 스핀코팅 공정을 이용하였을 때 표면 거칠기가 상당히 개선되는데 이로 인해 ITO에서 NPB 층으로 정공의 주입이 더욱 쉬워지고 전류누출(leakage current)이 줄어들어 소자의 효율이 높다. 수거 후 정제한 유기물을 진공증착뿐만 아니라 용액공정 중 하나인 스핀코팅을 이용하여 제작할 수 있다는 것을 확인했다. 하지만 NPB의 조건 및 공정별 소자의 효율을 비교하면 수거 후 정제한 유기물을 이용하여 만든 소자의 효율은 원재료를 이용하여 만든 소자의 효율보다 낮다. 향후 정제 공정을 최적화한다면 원재료를 이용하여 만든 소자의 효율과 같은 효율의 소자 제작이 가능할 것으로 보인다.
The OLED(organic light emitting diode) is made by laminating an organic material between the anode and the cathode. When current flows in the electrodes, the light is generated in the organic layer. When a voltage is applied to the electrodes the recombination of electrons and holes leads to the...
The OLED(organic light emitting diode) is made by laminating an organic material between the anode and the cathode. When current flows in the electrodes, the light is generated in the organic layer. When a voltage is applied to the electrodes the recombination of electrons and holes leads to the creation of a photon with a frequency given by the energy gap between the LUMO and HOMO levels. The electrical power applied to the electrodes is transformed into light. In general, OLED is manufactured in two ways. The small molecular based OLED is fabricated by vacuum vapor deposition. And there is a solution process such as spin-coating or ink-jet printing for polymer material. The small molecular have advantages such as easy synthesis and purification and vacuum deposition techniques can produce a multilayer of excellent performance. However, under high vacuum thermal evaporation process increases the complexity of manufacturing, utilization of expensive OLED materials following a very low 20%. In addition, the material used for the OLED device is generally high purity material. Typically, by using a column chromatography and recrystallization method by a chemical purification method, it is made of high purity materials. Recrystallization is based on the theory that the solubility increased with temperature. On the contrary to this, the solubility decreases as the solution is cooled, and a pure crystals are formed. In this study, after recovering the organic material in the chamber, it is recycled using the purification by recrystallization. OLED device is made of the purified organic by vacuum deposition and spin-coating. After the fabrication of the OLED device for each of the condition and process of NPB, it identified the device of the current efficiency, power efficiency and external quantum efficiency at 1,000cd/m 2 . Regardless of the processing method, the efficiency of the device depends on the purity of the NPB. And the efficiency of the device manufactured by spin-coating is higher than vacuum deposition. Increasing the purity of the organic material through the purification by recrystallization can be recycled to the OLED device manufacturing. However, comparing the efficiency of the OLED device for each of the condition and process of NPB, the efficiency of the OLED device using the recovery and purified NPB is lower than that using the raw materials. By optimizing the purification process, it is possible the OLED device manufactured having the same efficiency that are manufactured by using a raw material.
The OLED(organic light emitting diode) is made by laminating an organic material between the anode and the cathode. When current flows in the electrodes, the light is generated in the organic layer. When a voltage is applied to the electrodes the recombination of electrons and holes leads to the creation of a photon with a frequency given by the energy gap between the LUMO and HOMO levels. The electrical power applied to the electrodes is transformed into light. In general, OLED is manufactured in two ways. The small molecular based OLED is fabricated by vacuum vapor deposition. And there is a solution process such as spin-coating or ink-jet printing for polymer material. The small molecular have advantages such as easy synthesis and purification and vacuum deposition techniques can produce a multilayer of excellent performance. However, under high vacuum thermal evaporation process increases the complexity of manufacturing, utilization of expensive OLED materials following a very low 20%. In addition, the material used for the OLED device is generally high purity material. Typically, by using a column chromatography and recrystallization method by a chemical purification method, it is made of high purity materials. Recrystallization is based on the theory that the solubility increased with temperature. On the contrary to this, the solubility decreases as the solution is cooled, and a pure crystals are formed. In this study, after recovering the organic material in the chamber, it is recycled using the purification by recrystallization. OLED device is made of the purified organic by vacuum deposition and spin-coating. After the fabrication of the OLED device for each of the condition and process of NPB, it identified the device of the current efficiency, power efficiency and external quantum efficiency at 1,000cd/m 2 . Regardless of the processing method, the efficiency of the device depends on the purity of the NPB. And the efficiency of the device manufactured by spin-coating is higher than vacuum deposition. Increasing the purity of the organic material through the purification by recrystallization can be recycled to the OLED device manufacturing. However, comparing the efficiency of the OLED device for each of the condition and process of NPB, the efficiency of the OLED device using the recovery and purified NPB is lower than that using the raw materials. By optimizing the purification process, it is possible the OLED device manufactured having the same efficiency that are manufactured by using a raw material.
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