[논문]자외선 차단이 가능한 유기발광다이오드의 효율 향상을 위한 친환경 아웃 커플링 필름

장현준; 성백상; 한소라; 이주호; 김용현; 이재현; 이종희

doi:10.7471/ikeee.2024.28.3.329

[국내논문] 자외선 차단이 가능한 유기발광다이오드의 효율 향상을 위한 친환경 아웃 커플링 필름
Environmental Friendly Out-Coupling Film to Enhance the Efficiency of Organic Light Emitting Diode with UV protection 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.28 no.3, 2024년, pp.329 - 336

장현준 (Department of Creative Convergence Engineering, Hanbat National University) , 성백상 (Department of Creative Convergence Engineering, Hanbat National University) , 한소라 (Department of Creative Convergence Engineering, Hanbat National University) , 이주호 (Department of Creative Convergence Engineering, Hanbat National University) , 김용현 (Department of Smart Green Technology Engineering, Pukyong National University) , 이재현 (Department of Creative Convergence Engineering, Hanbat National University) , 이종희 (Department of Creative Convergence Engineering, Hanbat National University)

초록
AI-Helper

유기발광다이오드(OLED)는 층간 굴절률 차이로 내부 전반사가 발생하며 낮은 광추출 효율의 원인이 된다. 그 결과, MLA와 같은 구조체를 활용하는 광추출 기술들이 연구되고 있다. 하지만 MLA와 같은 석유계 고분자를 활용한 기술들은 폐기 과정에서 환경 문제를 야기한다. 따라서 본 연구에서는 친환경 고분자 hydroxyethyl cellulose(HEC)와 tannic acid(TA)를 활용하여 외부 광추출 필름을 제작하고자 한다. HEC는 생분해가 가능하며 높은 투명도를 가져 친환경 외부 광추출 필름으로 제작하는데 적합하다. 첨가제로 사용된 TA는 폴리페놀 화합물로 HEC와 견고한 수소결합을 형성할 것으로 예상된다. 또한, TA는 페놀 그룹을 통해 자외선으로부터 OLED가 손상되는 것을 방지할 수 있다. HECTA MLA 필름은 추가적인 용매를 사용하지 않고 물에 HEC와 TA를 용해시킨 후 MLA 몰드에 임프린팅 하여 제작하였다. HECTA MLA 필름을 OLED 외부에 부착하여 분석한 결과, 80% 이상의 높은 흐림도를 보였으며 OLED의 외부 양자 효율과 전류 효율이 기준 대비 각각 38%, 39% 향상되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Organic light emitting diode(OLED) is distributed in layers with different refractive index, which leads to total internal reflection and low light extraction efficiency. As a result, light extraction technologies have been investigated that include structures such as MLA. However, technologies such as MLA are using petroleum-based polymers, which cause environmental problems during disposal. Therefore, this study investigates the use of eco-friendly polymers hydroxyethyl cellulose(HEC) and tannic acid(TA) to produce external light extraction films. HEC is biodegradable and has high transparency, making it suitable for eco-friend external light extraction films. The TA used as an additive is a polyphenolic molecule, which is expected to form strong hydrogen bonds with HEC. In addition, TA can protect OLED from damage by UV light through its phenolic groups. HECTA MLA films were produced by dissolving HEC and TA in water without using additional solvents and then imprinting them on MLA mould. When the HECTA MLA film was attached to the outside of the OLED and analysed, it showed a high Haze of more than 80%, and the external quantum efficiency and current efficiency of the OLED were improved by 38% and 39%, respectively, compared to the reference.

Keyword

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Molecular structure of (a) hydroxyethyl cellulose, (b) tannic acid. 그림 1. (a) hydroxyethyl cellulose, (b) tannic acid의 분자 구조
그림 Fig. 2. Fabrication of HECTA MLA film. 그림 2. HECTA MLA 필름 제작 과정
그림 Fig. 3. Optical microscope and field emission scanning electron microscope images of (a) HECTA_MLA_A, (b) HECTA_MLA_B. 그림 3. 광학 현미경 및 전계 방출 주사 전자 현미경 이미지 (a) HECTA_MLA_A, (b) HECTA_MLA _B
그림 Fig. 4. Optical characteristic of HECTA MLA film (a) total transmittance(Tt) (b) diffuse transmittance(Td) and Haze. 그림 4. HECTA MLA 필름의 광학 특성 (a) 총 투과율(Tt) (b) 확산 투과율(Td)과 Haze
그림 Fig. 5. Device structures of (a) OLED without HECTA MLA film (b) OLED with HECTA MLA film. 그림 5. 소자 구조 (a) HECTA MLA 필름이 부착되지 않은 OLED (b) HECTA MLA 필름이 부착된 OLED
그림 Fig. 6. (a) current density-voltage-luminance(J-V-L), (b) external quantum efficiency(EQE), (c) current efficiency(CE) characteristics. 그림 6. (a) 전류밀도-전압-휘도(J-V-L), (b) 외부 양자 효율(EQE), (c) 전류 효율(CE) 특성
그림 Fig. 7. OLED emission actual images of (a) Reference, (b) Devic A, (c) Device B. 그림 7. (a) Reference, (b) Device A, (c) Device B를 부착한 OLED 발광 이미지
표 Table 1. Summarized comparison of OLED performance of Reference and HECTA MLA film. 표 1. Reference 성능과 HECTA MLA 필름의 요약 비교
그림 Fig. 8. normalized electroluminescence(EL) spectrum of Reference and HECTA MLA film. 그림 8. Reference 및 HECTA MLA 필름의 정규화EL (normalized electroluminescence) 스펙트럼

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