[논문]재결정화법에 의한 유기물 재활용 및 이를 이용한 습식 OLED 제작

이진환; 홍기영; 신동균; 이진영; 박종운; 서화일; 서유석

재결정화법에 의한 유기물 재활용 및 이를 이용한 습식 OLED 제작
Recycling of Organic Materials Using Purification by Recrystallization for Solution-Processed OLEDs 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.15 no.1, 2016년, pp.65 - 69

이진환 (한국기술교육대학교 전기.전자.통신공학부) , 홍기영 (한국기술교육대학교 전기.전자.통신공학부) , 신동균 (한국기술교육대학교 전기.전자.통신공학부) , 이진영 (한국기술교육대학교 전기.전자.통신공학부) , 박종운 (한국기술교육대학교 전기.전자.통신공학부) , 서화일 (한국기술교육대학교 전기.전자.통신공학부) , 서유석 ((주)율촌화학 기술연구소 선행연구팀)

Abstract ▼ AI-Helper

We have investigated the possibility of recycling of an organic material that is wasted during thermal evaporation. To this end, we have collected a wasted organic material (N,N'-diphenly-N,N'-bis(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine(NPB)) from a vacuum chamber, purified it by recrystallization, and fabricated bilayer organic light-emitting diodes (OLEDs) with the recycled NPB. It is found that the surface roughness of thin films coated with the purified NPB is much enhanced. OLEDs fabricated by thermal evaporation of the purified NPB show lower device efficiency than OLEDs with the original NPB. However, the power efficiency of OLED fabricated by spin coating of the purified NPB is comparable with that of OLED with the original NPB. Therefore, such a recycling method by recrystallization would be more suitable for solution-processed OLEDs.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 값비싼 유기물을 재활용하는 방안에 대해 연구하였다. 이를 위해 챔버 벽면으로 증착된 유기물을 수거하고 재결정화법(recrystallization)에 의한 정제 기술을 통해 수거된 유기물의 순도를 높였다.
재결정화법은 용액에 들어있는 화합물의 용해도가 온도가 올라감에 따라 증가하고, 용액이 냉각됨에 따라 화합물의 용해도는 감소하면서 작고 순수한 화합물 결정이 생성되는 것을 기초로 한다 [9,10]. 이렇게 정제된 유기물질을 진공 및 습식 공정을 이용한 OLED 소자 제작에 재활용할 수 있는 가능성에 대해 조사하였다. 재활용된 유기물질을 이용하여 OLED 소자를 제작하였으며 승화 정제된 고순도 유기물질 기반 OLED 소자와 특성을 비교/분석하였다.

제안 방법

수거에 의해 재활용된 유기물이 진공 증착 공정에는 적합하지 않지만 재결정화 공정과 비슷한 습식 공정에는 적합할 수 있다는 기대를 가지고 스핀 코팅된 NPB를 갖는 OLED 소자를 제작하였다. Fig.
이렇게 정제된 유기물질을 진공 및 습식 공정을 이용한 OLED 소자 제작에 재활용할 수 있는 가능성에 대해 조사하였다. 재활용된 유기물질을 이용하여 OLED 소자를 제작하였으며 승화 정제된 고순도 유기물질 기반 OLED 소자와 특성을 비교/분석하였다.

대상 데이터

OLED 기판 이외의 공간에 증착되어 낭비되는 NPB를 수거하기 위해 유리 기판을 이용하였다. 유리 기판은 Fig.
본 실험에서는 형광 녹색 발광 이층(bilayer) OLED 소자를 제작하였다. ITO (Indium-thin-oxide)가 patterning된 유리기판 위에 정공 수송층(HTL, hole transport layer)으로 결정화가 잘 일어나는 N,N’-diphenly-N,N’-bis(1,1’-biphenyl)-4,4’-diamine(NPB)를 진공 증착 또는 스핀 코팅(spin coating)하였다.
재결정화법에 의해 정제된 NPB가 OLED 소자특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 발광면적 2 mm × 2 mm(기판크기: 25 mm × 25 mm)를 갖는 여러 OLED test 소자를 제작하였다.
진공 챔버 내에서 수거한 NPB는 유기 용매(solvent)인 chlorobenzene (순도 99.99%)을 이용하여 용해한 후 재결정화법을 이용하여 정제하였다. 먼저, chlorobenzene 4.

성능/효과

본 논문에서는 진공 증착 과정에서 낭비되는 유기물을 수거하여 재결정법에 의한 정제를 통해 재활용할 수 있음을 확인하였다. 수거된 유기물의 박막 거칠기가 재결정화 정제공정에 의해 많이 향상됨을 보였다.
비록 진공 공정에서는 재활용된 소재를 이용한 OLED의 전력효율이 고순도 소재를 이용한 소자보다 낮았지만 습식 공정에서는 거의 비슷한 전력효율을 보였다. 즉, 수거/정재된 유기소재가 습식 공정기반 OLED 소자 제작에 재활용될 수 있음을 보였다. 향후 재결정화법에 의한 정제기술의 최적화를 통해 정제효율을 높인다면 진공 증착 공정에서도 재활용된 유기물질을 사용할 수 있을 것으로 예상된다.
3은 여러 NPB 박막의 AFM 이미지 및 표면 거칠기 값을 보여준다. 측정 결과, 진공 증착된 필름보다 스핀 코팅된 필름의 표면 거칠기가 더 우수함을 알 수 있다. 이는 NPB가 열 증발될 때 여러 분자가 합쳐진 덩어리 형태로 기판에 증착되기 때문이다.

후속연구

01 lm/W로 NPB-S OLED 소자와 거의 비슷하게 나타났다. 결론적으로, 재활용된 NPB를 이용한 OLED 소자가 고순도 NPB를 갖는 OLED 소자와 견줄만한 소자 특성을 가짐으로써 재결정화법에 의한 정제기술이 습식 공정 기반 OLED 소자 제작에 활용될 수 있음을 보여준다.
즉, 수거/정재된 유기소재가 습식 공정기반 OLED 소자 제작에 재활용될 수 있음을 보였다. 향후 재결정화법에 의한 정제기술의 최적화를 통해 정제효율을 높인다면 진공 증착 공정에서도 재활용된 유기물질을 사용할 수 있을 것으로 예상된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	저분자 열증착 방식의 장점은?	OLED를 제작하는 방법에는 저분자 기반의 진공 열증 착 방식과 고분자 기반의 습식공정 방식이 있으며 현재 상용제품에는 거의 저분자 열증착 방식이 사용된다[2-3]. 저분자는 합성이 쉬우며 온도 구배에 의한 승화 정제기술을 통해 순도를 높일 수 있는 장점들이 있고, 진공 증착 기술을 이용하여 여러 기능성 층을 갖는 OLED 소자 제작에 이용된다[4-7]. 그러나 고진공의 열증착 방식은 장비 단가가 높고 제조 공정이 복잡하며,특히 값비싼 OLED 재료의 이용률이 20% 이하로 매우 낮다[8].
	Organic light-emitting diode의 특징은?	Organic light-emitting diode (OLED)는 초박형, 유연성, 투명성 등 차별화된 특성을 가지고 있어 반도체 조명 및 평판 디스플레이 분야에서 각광을 받고 있다[1]. OLED를 제작하는 방법에는 저분자 기반의 진공 열증 착 방식과 고분자 기반의 습식공정 방식이 있으며 현재 상용제품에는 거의 저분자 열증착 방식이 사용된다[2-3].
	OLED를 제작하는 방법에는 무엇이 있는가?	Organic light-emitting diode (OLED)는 초박형, 유연성, 투명성 등 차별화된 특성을 가지고 있어 반도체 조명 및 평판 디스플레이 분야에서 각광을 받고 있다[1]. OLED를 제작하는 방법에는 저분자 기반의 진공 열증 착 방식과 고분자 기반의 습식공정 방식이 있으며 현재 상용제품에는 거의 저분자 열증착 방식이 사용된다[2-3]. 저분자는 합성이 쉬우며 온도 구배에 의한 승화 정제기술을 통해 순도를 높일 수 있는 장점들이 있고, 진공 증착 기술을 이용하여 여러 기능성 층을 갖는 OLED 소자 제작에 이용된다[4-7].

참고문헌 (10)

N. S. Cho, "Current Status of OLED Technology and Market," Poly. Sci. and Technol., vol. 24(2), pp. 126- 134, 2013.
L. Duan, L. Hou, T.-W. Lee, J. Qiao, D. Zhang, G. Dong, L. Wang and Y. Qiu, "Solution processable small molecules for organic light-emitting diodes," J. of Mater. Chem., vol. 20, pp. 6392-6407, 2010.

상세보기
M. S. Weaver, R. C. Kwong, V. A. Adamovich, M. Hack and J. J. Brown, "Recent Advances in Phosphorescent OLEDs for Small and Large Area Displays Sizes,"'Proceedings of the Twenty-Fifth International Display Research Conference - Euro Display', SID, pp. 188-191, 2005.
B. W. D'Andrade, J. Esler, C. Lin, V. Adamovich, S. Xia, M. S. Weaver, R. Kwong and J. J. Brown, "Realizing white phosphorescent 100lm/W OLED efficacy," 'Organic Light Emitting Materials and Devices Xii', SPIE, vol. 7051, pp. 510-510, 2008.
S. Reineke, F. Lindner, G. Schwartz, N. Seidler, K. Walzer, B. Lussem and K. Leo, "White organic lightemitting diodes with fluorescent tube efficiency," Nature, vol. 459, pp. 234-238, 2009.

상세보기
Z. Q. Jiang, Y. H. Chen, C. Fan, C. L. Yang, Q. Wang, Y. T. Tao, Z. Q. Zhang, J. G. Qin and D. G. Ma, "Bridged triphenylamines as novel host materials for highly efficient blue and green phosphorescent OLEDs,"'ChemCommun', pp. 3398-3400, 2009.
Y. T. Tao, Q. Wang, C. L. Yang, Q. Wang, Z. Q. Zhang, T. T. Zou, J. G. Qin and D. G. Ma, "A simple carbazole/oxadiazole hybrid molecule: An excellent bipolar host for green and red phosphorescent OLEDs," Angew. Chem. Int. Ed., vol. 47(42), pp. 8104-8107, 2008.

상세보기
H. Kim, Y. Byun, R. R. Das, B. K. Choi and P. S. Ahn, "Small molecule based and solution processed highly efficient red electrophosphorescent organic light emitting devices," Appl. Phys. Lett., vol. 91, pp. 093512, 2007.

상세보기
C. Hosokawa, H. Higashi and T. Kusumoto, "Novel structure of organic electroluminescence cells with conjugated oligomers," Appl. Phys. Lett., vol. 62, pp. 3238-3240, 1993.

상세보기
H. A. Neidig, "Purifying Acetanilide by Recrystallization," 'Laboratory Handbook for General Chemistry', pp. 31-39, 2004.

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증