OLED PIXEL STRUCTURE FABRICATED WITH SIMPLIFIED PATTERNING AND IMPROVED OUT-COUPLING

Abstract

유기발광다이오드는 디스플레이와 조명 산업의 발달을 가능케하면서 수 십년간 많은 발전을 이룩해왔다. 하지만 유기발광다이오드 디스플레이 시장의 확장을 위해서는 유기발광다이오드의 가격을 낮출 수 있는 공정을 개발하거나 유기발광다이오드의 성능을 높일 수 있는 연구가 선행되어야 한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 다양한 유기발광다이오드의 픽셀과 소자 구조에 대한 연구가 진행되어 왔다. 예를 들어, 펜타일 픽셀 구조와 백색 유기발광다이오드와 칼라필터를 사용한 구조 등을 통한 저가 공정 구현이 되어 왔고, 또한 전면발광 구조와 나노구조물 삽입등의 소자 구조 변화를 통해 유기발광다이오드의 성능을 향상시켜왔다. 하지만 유기발광다이오드 패널은 여전히 높은 가격과 낮은 성능으로 인해 시장 확장에 어려움을 겪고 있다.<br/> 따라서 본 논문에서는 유기발광다이오드 공정 가격을 줄일 수 있는 새로운 픽셀 설계와 유기발광다이오드 성능을 높일 수 있는 새로운 소자 구조 설계를 제안하고자 한다. 황색공통층을 통하여 발광층을 단일 패터닝을 통해 풀컬러 유기발광다이오드를 구현하였고, 또한 열활성-자기응집 방법을 통해 은 나노 입자를 삽입하여 광추출 효율을 향상시키는 연구를 진행하였다.<br/> 첫째로, 풀컬러 유기발광다이오드를 위한 단순하면서 효과적인 픽셀 구조를 연구하였다. 발광층의 단일 패터닝을 위해 황색공통층을 이용하였고, 이를 통해 황색 패터닝 과정을 생략할 수 있게 하였다. 황색공통층을 사용하였을 경우 황색 도펀트가 정공의 트랩으로 작용할 수 있기 때문에, 트랩의 깊이와 농도를 조절하여 소자 성능에 영향을 주지 않도록 조절하는 것이 중요하다. 따라서 여러가지 정공수송층을 호스트 물질로 적용하여, 기존 유기발광다이오드 대비 황색공통층을 적용한 유기발광다이오드의 성능에 영향을 미치는 요인을 연구하였다. 결과적으로, 기존 유기발광다이오드의 장수명, 고해상도등의 이점을 그대로 이용하면서, 저가 공정을 이룰 수 있는 단일 패터닝 풀컬러 유기발광다이오드를 설계할 수 있었다.<br/> 두번째로, 열활성-자기응집 은 나노 입자를 이용하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있는 산업에서 즉시 제작가능한 방법을 제시하였다. 기존의 복잡한 과정과 높은 가격을 통한 나노 입자의 제작이 아닌, 단순 진공증착과 열처리 과정을 통해 대면적에 제작가능한 은 나노 입자 형성 기술을 개발하였다. 시뮬레이션과 암시야 현미경을 통해 광산란 효과를 확인할 수 있었다. 결과적으로, 은 나노 입자를 이용하여, 외부광자효율을 11% 향상시킬 수 있었으며, 각도에 따른 스펙트럼 변화를 완화시킬 수 있었다.<br/> 본 논문에서는 유기발광다이오드의 높은 가격을 낮추기 위하여 제작 공정을 단순화하는 픽셀 구조에 대한 연구를 시도하였다. 추가적으로 고성능 유기발광다이오드를 위한 은 나노 입자 삽입을 통하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있는 소자 구조를 제안하였다. 본 논문에서 연구된 유기발광다이오드의 황색공통층을 이용한 픽셀 구조에 대한 제시와 광추출 향상을 위한 소자 구조의 제시는 산업에 즉시 활용될 수 있으며, 패널 제작 가격을 낮추고 높아진 성능을 통해 유기발광다이오드 시장의 확대를 가져올 수 있는 플랫폼으로서 활용되길 기대해본다.<br/>