잉크젯 프린팅 방법을 이용한 다색 원형 편광 방출

Abstract

21세기 정보기술의 혁명으로 전자기기의 발전이 빠르게 진행되고 있고, 이 가운데에 핵심을 이루고 있는 기술은 정보를 사람의 눈으로 볼 수 있도록 표시해주는 디스플레이라 할 수 있다. 특히 보다 생생하고 뚜렷한 동영상, 값이 싸고, 가벼우며, 소비전력이 낮은 평판 디스플레이에 대한 요구는 모바일기기 뿐만 아니라 대형 텔레비전에서까지 공통적으로 증가하는 추세이다.

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 저전압 구동, 넓은 시야각 특성, 박형, 자체발광에 의한 높은 표시 특성, 빠른 응답 속도, 백라이트와 같은 보조적 전자소자 불필요 등의 많은 장점을 가지고 있기 때문에 차세대 디스플레이로 평가받으며 빠른 성장을 하고 있다. 최근 OLED의 성능을 향상시키기 위해서 발광 소재, 전자 전달 재료 및 구조, 수명 향상을 위한 봉지 기술, 강한 외부광의 반사에 의한 표시 특성 저하를 막기 위하여 편광판 혹은 기능성 필름의 적용 등의 소자 구조 개발이 활발하게 진행되고 있다.

OLED의 응용으로 편광 OLED가 연구되었으며 수송층과 발광층 재료의 구조 또는 열처리에 따라서 소자에서 선편광 발광 혹은 타원/원편광 발광이 유도된다. 이러한 연구는 기존 디스플레이의 밝기 향상뿐만 아니라 광학 정보 전송, 광 저장 장치, 광학 양자 정보 장치 등에 응용될 수 있다 [1-5].

편광 OLED 소자는 편광의 종류에 따라 다양한 방법으로 연구되었다. 선편광 발광을 하기 위해서는 비등방성 공액 유기 분자가 사용된다. 공액 유기 분자 내에서 형성된 비등방성 전이 쌍극자 모멘트(transition dipole moment) 방향이 분자의 back-bone 방향으로 결정되어 있기 때문에 발광층의 유기 분자를 정렬시킬 경우 분자 정렬 방향과 평행한 빛을 발광하게 된다. 분자를 정렬시키기 위해서 광배향, 러빙, friction transfer, Langmuir-Blodgett 필름, 나노 구조체 등이 연구되었다. 원편광 발광을 위한 연구는 크게 원형 이색성(circular dichroism), 카이랄 발광체, 비틀린 발광층 구조로 나뉘어 있다. 특히 비틀린 발광층 구조에서의 원편광 발광은 높은 원편광 특성을 얻기에 유리하다.[5-10]

본 논문에서는 타원/원편광 발광을 위하여 액정성 공액 저분자에 카이럴 도판트를 첨가한 연구를 진행하였다. 액정성 공액 저분자는 고온에서 러빙 방향으로 형성된 표면 azimuthal anchoring energy에 의해서 정렬하며 카이럴 도판트의 helical twisting power에 의해서 비틀린 구조를 형성한다. 또한 Mueller 행렬 계산을 이용해서 PL과 EL의 원편광 발광을 이론적으로 분석한다.

본 논문의 제 2 장에서는 OLED의 기본적인 동작원리 및 발광 특성과 현재까지 진행되었던 OLED의 원편광 발광을 위한 다양한 연구 결과, 그리고 OLED의 발광층을 만들 때 가장 널리 쓰이고 있는 방식과 잉크젯 프린팅 방식을 소개할 것이다. 제 3 장에서는 원편광 발광을 위한 복굴절 기반의 액정성 공액 저분자에 카이랄 도판트를 첨가하여 비틀린 발광층을 형성하며 그에 따른 원편광 발광 특성을 확인한다. 제 4 장에서는 Mueller 행렬을 이용한 Stokes 변수 계산을 통해 비틀린 발광층의 비틀린 각도를 계산한다. 제 5 장에서는 위의 연구 결과를 종합하여 결론 및 이에 대한 고찰을 기술할 것이다.