카이랄 도판트를 첨가한 액정성 고분자 OLED에서의 원편광 발광 mechanism 연구

Abstract

21세기 고도의 영상정보화 사회를 둘러싼 환경은 점차 복잡·다양해지고 있다. 터넷을 중심으로 정보화 기술이 급속도로 발전하면서 평판 디스플레이(FPD)는 아주 중요한 위치를 차지하게 되었다. 디스플레이 장치 중에서 액정 표시 장치 (Liquid crystal display: LCD)는 소비전력이 작고 가벼우며 표시특성이 우수한 장치로 각광받았으며, 이에 이어 차세대 디스플레이 기술로 주목을 받고 있는 것이 유기 발광 소자(Organic light emitting diode: OLED)이다. OLED는 전류를 흘려주면 빛을 내는 자발광 디바이스로서 응답속도가 LCD 대비 천 배 이상 빠르고 시야각이 넓으며 LCD가 필요로 하는 백라이트, 칼라필터 등이 필요 없고 플라스틱과 같은 유연한 디스플레이로 구현이 가능하며 성능뿐만 아니라 부품 가격 측면에서도 큰 장점을 가지고 있다. 편광 OLED는 무편광 발광을 하는 기존의 OLED와 달리 별도의 부품 없이 소자에서 편광된 빛을 발광하며 유기 재료의 특성에 따라 선편광 혹은 원/타원편광 발광이 가능하다. 이러한 편광 특성은 기존 OLED 제품의 성능개선뿐만 아니라 다양한 분야에 응용될 수 있다. 편광 OLED의 편광도를 향상시키기 위해서 다양한 연구가 진행되었으며 선편광 OLED에서는 50:1 이상의 높은 편광비가 보고되었지만 원편광의 경우 재료적, 광학적 한계에 의해 3:1 이하의 낮은 편광비가 보고되었다. 본 논문에서는 고원편광 발광을 위하여 정렬 및 복굴절 특성을 갖는 액정성 공액 고분자에 카이랄 도판트(chiral dopant)를 첨가(doping)하여 발광층의 구조적 분석 및 소자의 원편광 발광 원리 알아보고 카이랄 도판트의 양이 원편광 특성에 미치는 영향에 대한 연구를 진행하였다. 또한 Mueller 행렬을 이용한 Stokes 변수 계산을 통해 원편광 발광의 이론적 분석을 진행하였으며 발광층의 비틀린 각도와 발광층 내의 발광 영역이 원편광 특성에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다. 본 논문의 연구 결과는 electroluminescence (EL)와 photoluminescence (PL)에서 순수한 원편광을 발광하는 소자 구조를 설계하는데 도움이 될 것으로 기대된다.