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OLED 발광소자; 적색에서 청색으로의 변환이 어려운 이유

2013-12-24 org.kosen.entty.User@2b0d414c 유태경(xorud9910)
  • 3
OLED 발광소자를 합성하고자 배위자 구조를 고민해 보는 도중에
교수님께서 적색에서 청색으로의 변환이 어렵다고 하셨습니다
즉, 장파에서 단파로의 변환이 어렵다는 말이죠?
왜 그런거죠?
그럼 단파에서 장파로의 변환은 비교적 쉬운건가요?
  • oled
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답변 3
  • 답변

    신동협님의 답변

    2013-12-24
    • 3
    OLED는 전기를 통하면 유기물이 발광하는 것입니다. 즉 전극으로부터 전자와 홀이 주입되고 이들이 여기상태를 거쳐 재결합하기 때문에 발광하는 것입니다. 그리고 밴드갭에 따라서 RGB 색이 나옵니다. 이 밴드갭이 커질수록 밴드갭 사이에 재결합 레벨(결함)이 생기게 되면 이 재결합 레벨을 통해 장파(작은 밴드갭 재결합)가 나오기 쉽습니다. 그러므로 장파장은 비교적 만들기 쉬운 반면 단파장은 어렵다고 생각합니다. 그리고 밴드갭이 큰 청색의 물질들은 HOMO 준위가 크기 때문에 정공 이동 제어층을 발광층과 전자 수송층 사이에 삽입하여 정공을 발광층에 포집시킵니다. 이 때 발광층의 전자 이동성이 나쁘기 때문에 구동전압 커지게 됩니다. 그래서 무기쪽에서도 청색 발광채의 휘도, 효율, 수명도 가장 문제점으로 알려져 있습니다.
    답변수정
    OLED는 전기를 통하면 유기물이 발광하는 것입니다. 즉 전극으로부터 전자와 홀이 주입되고 이들이 여기상태를 거쳐 재결합하기 때문에 발광하는 것입니다. 그리고 밴드갭에 따라서 RGB 색이 나옵니다. 이 밴드갭이 커질수록 밴드갭 사이에 재결합 레벨(결함)이 생기게 되면 이 재결합 레벨을 통해 장파(작은 밴드갭 재결합)가 나오기 쉽습니다. 그러므로 장파장은 비교적 만들기 쉬운 반면 단파장은 어렵다고 생각합니다. 그리고 밴드갭이 큰 청색의 물질들은 HOMO 준위가 크기 때문에 정공 이동 제어층을 발광층과 전자 수송층 사이에 삽입하여 정공을 발광층에 포집시킵니다. 이 때 발광층의 전자 이동성이 나쁘기 때문에 구동전압 커지게 됩니다. 그래서 무기쪽에서도 청색 발광채의 휘도, 효율, 수명도 가장 문제점으로 알려져 있습니다.
    등록된 댓글이 없습니다.
  • 답변

    김일구님의 답변

    2013-12-26
    • 3

    첨부파일

    위에 답변을 달아주신 분에 이어서, 조금 더 이야기를 덧붙여 봅니다. 

    OLED는 크게 두 종류로 나뉘어 집니다. 처음으로 발견된 OLED 는 fluorescent  방식 (F-OLED) 을 이용한 OLED 이며, 다른 하나는 Phosphorescent 방식의 OLED (PH-OELD) 입니다. F-OLED 의 경우에는 전하의 주입에 의한 singlet exciton 을 이용하는 것이며, PH-OLED 의 경우에는 전하의 주입에 의한 Triplet exciton 을 이용하는 것 입니다. 이에 대한 자세한 설명은 http://www.uni-egensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Physikalische_Chemie/Yersin/OLEDvde.htm 혹은 Adv. Mater. 2012, 24, 3169–3190 을 참조하시면 될 듯 합니다. 이론적으로는 PH-OLED 의 경우가 F-OLED 에 비하여 약 4배 이상의 외부 양자 효율을 얻을 수 있을 것으로 보고 있으며, 이것은 약 20% 정도로 예측이 되어지는 부분입니다. 이러한 외부 양자 효율 20% 이상의 PH-OLED  는 주로 RED 및 GREEN 영역에서 달성 되었습니다만, BLUE 영역에서는 질문하신 대로 아직까지 제대로된 외부 양자 효율을 얻지 못하고 있는 실정입니다. RED 및 GREEN PH-OLED 에서의 높은 양자효율의 원인으로, 이들 RED, GREEN PH-OLED 의 전하 수송 물질들은 Triplet exciton의 에너지 레벨이 형광 발광층보다 높게 설정 되어 있어서, triplet exciton의 quenching을 막아주기 때문에 효율적인 전하 주입 및 전하 leakage 를 이룰 수 있다고 보기 때문입니다. 이러한 동일한 현상을 BLUE OLED 에서는 기대하기 어려운 이유는, 전하 수송 물질의 가장 낮은 준위의 triplet 에너지 레벨로 triplet excition 의 quenching 이 일어나기 때문입니다. 쉬운 표현으로 이야기를 한다면, 정상적인 에너지 천이에 의한 파장의 형태로 hv가 나타나야 하는데, 여기에 잡음이 끼게 되어서 제대로 된 에너지 천이가 일어나지 못하게 되고, 이는 온전한 BLUE color 로 나타나지 못하는 것 입니다.
    질문 하신 내용에 도움이 되었기를 바라오며, 에너지 준위에 대한 그림 파일을 첨부하였으니 참조하여 주시면 감사하겠습니다. 
     
    답변수정
    위에 답변을 달아주신 분에 이어서, 조금 더 이야기를 덧붙여 봅니다. 

    OLED는 크게 두 종류로 나뉘어 집니다. 처음으로 발견된 OLED 는 fluorescent  방식 (F-OLED) 을 이용한 OLED 이며, 다른 하나는 Phosphorescent 방식의 OLED (PH-OELD) 입니다. F-OLED 의 경우에는 전하의 주입에 의한 singlet exciton 을 이용하는 것이며, PH-OLED 의 경우에는 전하의 주입에 의한 Triplet exciton 을 이용하는 것 입니다. 이에 대한 자세한 설명은 http://www.uni-egensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Physikalische_Chemie/Yersin/OLEDvde.htm 혹은 Adv. Mater. 2012, 24, 3169–3190 을 참조하시면 될 듯 합니다. 이론적으로는 PH-OLED 의 경우가 F-OLED 에 비하여 약 4배 이상의 외부 양자 효율을 얻을 수 있을 것으로 보고 있으며, 이것은 약 20% 정도로 예측이 되어지는 부분입니다. 이러한 외부 양자 효율 20% 이상의 PH-OLED  는 주로 RED 및 GREEN 영역에서 달성 되었습니다만, BLUE 영역에서는 질문하신 대로 아직까지 제대로된 외부 양자 효율을 얻지 못하고 있는 실정입니다. RED 및 GREEN PH-OLED 에서의 높은 양자효율의 원인으로, 이들 RED, GREEN PH-OLED 의 전하 수송 물질들은 Triplet exciton의 에너지 레벨이 형광 발광층보다 높게 설정 되어 있어서, triplet exciton의 quenching을 막아주기 때문에 효율적인 전하 주입 및 전하 leakage 를 이룰 수 있다고 보기 때문입니다. 이러한 동일한 현상을 BLUE OLED 에서는 기대하기 어려운 이유는, 전하 수송 물질의 가장 낮은 준위의 triplet 에너지 레벨로 triplet excition 의 quenching 이 일어나기 때문입니다. 쉬운 표현으로 이야기를 한다면, 정상적인 에너지 천이에 의한 파장의 형태로 hv가 나타나야 하는데, 여기에 잡음이 끼게 되어서 제대로 된 에너지 천이가 일어나지 못하게 되고, 이는 온전한 BLUE color 로 나타나지 못하는 것 입니다.
    질문 하신 내용에 도움이 되었기를 바라오며, 에너지 준위에 대한 그림 파일을 첨부하였으니 참조하여 주시면 감사하겠습니다. 
     
    등록된 댓글이 없습니다.
  • 답변

    안길홍님의 답변

    2014-01-06
    • 0

    첨부파일

    청색 및 적색의 상호 전환이 불가한 사유를 첨부합니다.
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    청색 및 적색의 상호 전환이 불가한 사유를 첨부합니다.
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