표면 처리된 메소겐성 발광체에 의해 연속적으로 변화하는 원형 편광 발광에 대한 연구

Abstract

인터넷을 중심으로 정보화 기술이 급속도로 발전하는 현대 사회에서 정보를 표시해주는 평판 디스플레이(FPD)에 대한 관심이 높아지고 있다. 디스플레이 장치 중 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED)는 전류를 흘려주면 빛을 내는 자발광 디바이스로써 넓은 시야각, 빠른 응답 속도, 고 명암대비 비, 고휘도, 저전압 구동 등의 장점을 가지고 있다. 또한 발광재료로 유기물을 사용함으로써 박막이 쉽게 손상되지 않기 때문에 플렉서블, 롤러블 디스플레이 등 차세대 디스플레이에 적용되고 있다. 별도의 장치나 부품 없이 소자 자체에서 편광 된 빛을 발광하는 편광 OLED는 기존의 OLED와는 달리 유기 재료의 특성에 따라서 선 편광, 타원 편광, 그리고 원 편광 된 빛을 발광한다. 이러한 편광 특성을 이용하여 OLED의 광 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 다양한 목적의 광원으로 응용할 수 있다. 발광층으로부터 원형 편광 된 빛을 발생시키기 위해 유기 공액 고분자에 카이랄 도펀트(chiral dopant)를 첨가하여 비틀린 구조를 유도한 방법이 주로 연구되었다. 하지만 카이랄 도펀트를 사용함으로써 고온 공정이 불가능해지고, 단일 기판에서 한 방향으로만 원형 편광 된 빛 만을 구현할 수 있다는 응용성의 한계가 존재한다. 이를 해결하기 위해 유기 공액 고분자의 표면 처리를 통해 원형 편광 된 빛을 발생시키는 방법의 연구가 진행되었지만, 고분자의 비틀린 구조를 유도하기 위해 가장 중요한 인자인 고분자의 수평 고정 에너지에 대한 연구는 진행된 바가 없다. 본 논문에서는 공액 고분자의 수평 고정 에너지를 간단한 수식으로 표현할 수 있는 방법을 제시하기 위해 단일 기판 내 연속적으로 변화하는 발광 고분자의 비틀린 각도를 유도하였으며, 유도된 비틀린 각도와 고분자의 탄성 에너지, 그리고 수평 고정 에너지와의 관계를 수식적으로 정립하였다. 또한 광 발광(photoluminescence, PL), 전계 발광(electroluminescence, EL) 소자의 발광 특성의 차이를 고려하여 Mueller 행렬 분석을 이용해 최종적으로 방출되는 빛의 원 편광도를 계산하고, 제작한 소자로부터 측정된 원 편광도와 비교함으로써 다 편광 광원의 특성과 발광층 내의 발광 영역을 평가하였다. 본 논문에서 제안한 방법을 토대로 기판의 영역에 따라 편광 상태가 다른 빛이 발광하고, 따라서 특정 광학 장치에 의해서만 밝기 차이를 확인할 수 있는 소자를 구현할 수 있다. 이러한 편광 제어 기술은 편광 응용 기술에 새로운 가능성을 제시하고 다양한 광전자 소자에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.