화학뉴스

일본이 OLED(Organic Light Emitting Diode) 소자용 수계 잉크를 개발했다.
일본 메이세이케미칼(Meisei Chemical)은 오사카(Osaka)공립대학 야기 시게유키 교수 협력 아래 독자적으로 OLED 소자 제조에 사용되는 수계 잉크 개발에 성공했다.
발광성 금속 배위화합물을 물에 분산시킨 것으로 EML(발광층) 성막에 투입할 수 있을 것으로 예상된다. EML 하층의 유기용제 용액으로 이루어진 HTL(정공수송층)을 침식시키지 않는 강점이 있기 때문이다.
또 VOCs(휘발성 유기화합물) 발생량을 억제하는 등 환경부하를 낮출 수 있다는 메리트도 주목된다.
OLED 소자는 HIL(정공주입층), HTL, EML, ETL(전자수송층), EIL(전자주입층) 등으로 구성되며 현재는 층 구조 구축을 위해 진공증착이 주로 사용되나 소비에너지가 크고 생산 코스트 부담이 커 대면적화가 어렵다는 단점이 있다.
반면, 잉크젯 프린팅 방식으로 불리는 도포형은 에너지를 절감할 수 있어 대면적화가 용이하고 연속 제조도 가능할 것으로 기대되고 있다.
현재 발광성 금속 배위화합물에 치환기를 넣고 용해성을 부여한 유기용제 용액을 사용함으로써 도포형 일부가 상용화됐으나 상층 용제가 하층의 용해를 막을 수 있기 때문에 설계 난이도가 높은 것으로 평가된다.
따라서 메이세이케미칼은 EML에 투입하는 것을 목표로 수계 잉크 개발에 도전한 것으로 알려졌다.
Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium)(Alq3)과 같은 일반적인 소재는 유기용제일 뿐만 아니라 물에 잘 녹지 않으나 메이세이케미칼은 섬유 및 제지 관련 약제 사업에서 축적한 유화분산처리 기술과 계면활성제 관련 노하우를 활용해 독자적인 잉크 개발에 성공했고 2021년 특허 출원을 마쳤다.
녹색 Alq3, 황색 Bis(8-quinolinolato)zinc(Znq2), 적색 이리듐(Iridium) 배위화합물 수계 잉크를 개발했으며 톨루엔(Toluene) 용액의 PVCz(Poly(N-vinylcarbazole)로 성막한 HTL 위에 스핀코팅한 다음 EML을 성막해 각각의 발광을 확인했을 뿐만 아니라 톨루엔 용액 PVCz에 적색 발광소재를 혼합해 EML로 만들고 Alq3 수계 잉크로 ETL을 형성하는데 성공했다.
메이세이케미칼은 앞으로 전시회 등을 활용해 3개의 수계 잉크 샘플 공급을 시작하고 수요기업의 니즈에 맞추어 다른 금속 배위화합물 등을 수계 잉크화할 계획이다.
수계 잉크로 제조한 막은 물에 다시 녹지 않기 때문에 중장기적으로 모든 층을 수계 잉크로 성막하기 위해 연구개발(R&D)을 계속하고 있다.
메이세이케미칼은 섬유 및 제지 관련 약제 분야에서 장기간에 걸쳐 채용실적을 확보하고 있으며 최근에는 △글로벌 △니치 △온리원 △세이프티 분야를 중심으로 고기능제품 개발을 본격화하고 있다.
OLED 소자용 수계 잉크도 고기능제품 개발의 일환으로 파악되고 있다. (K)