Ag 나노 입자를 이용한 유기발광 다이오드의 외부 양자 효율 향상

Abstract

전 세계적으로 조명이 우리 사회의 대부분을 차지하고 있는 만큼 수은, 납과 같은 중금속이 사용되지 않는 친환경적인 차세대 조명이 다양하게 개발되어 왔다. 그 중에서도 특히, 유기발광 다이오드는 적색, 녹색, 청색(RGB) 픽셀로 구성되는 자체발광형이기 때문에 LED나 LCD에 비해 전력소비가 낮고 해상도가 높으며, 고효율 광원으로의 역할이 매우 커 디스플레이 업계에서 많은 연구가 진행되고 있다. 현재까지 제작 된 고효율 유기발광 다이오드의 내부양자효율은 형광 재료를 이용한 한계치는 최대 25%이며 인광 재료는 최대 75%, 그리고 여기 된 삼중항 상태에서 단일항 상태로 에너지 전이가 일어나는 체계에서는 최대 100%에 가까운 효율을 나타내고 있다. 하지만 유기발광 다이오드 내부에서 생성되는 광은 ITO 투명전극과 유리기판사이 계면의 Waveguide mode와 유리기판과 공기 사이 계면의 Substrate mode가 발생하여 빛이 전면에서 나오지 못하고 손실되는 현상이 일어난다. 즉 유기발광 다이오드의 빛은 소자 내부의 유기계면과 유기계면 또는 유기계면과 무기계면 사이에서 대부분 손실되어 외부양자효율이 최대 30% 수준에 머물고 있기 때문에 효율을 개선시키기 위한 많은 연구가 필요하다. 현재까지 광 추출 효율을 향상시키기 위해 다양한 유기발광 다이오드의 산랑 층 제조 방법이 사용되어져 왔으며, 본 연구에서는 유기발광 다이오드의 Substrate mode를 감소시키기 위하여 유리기판 위에 유기물과 금속으로 이루어진 산란층을 진공 증착하여 유리기판과 공기 사이 계면에서 손실되는 빛을 산란층으로 굴절시켜 주었다. 그 결과 산란층이 없는 유기발광 다이오드 보다 산란층이 존재하는 유기발광 다이오드의 외부양자효율이 매우 향상 된 것을 확인하였다.