• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.422-422
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• 2010

유기 발광 소자는 전색 디스플레이, 액정디스플레이의 백라이트유닛 및 조명으로의 사용가능성 때문에 많은 관심을 받아 왔고 지속적으로 발전하여 디스플레이 뿐 아니라 조명 시장에서 관심을 갖게 되었다. 그러나 유기 발광 소자의 효율은 무기 발광 소자의 효율보다 낮고 제작하는 데 고비용을 요하기 때문에 조명시장으로의 원활한 진입을 위해서는 지속적인 연구가 필요적이다. 발광층에 삼원색을 혼합하여 백색 유기 발광 소자를 제작하는 방법은 그 제조 공정이 복잡하고 공정 단가가 크게 상승할 우려가 있고 발광 물질의 수명을 동시에 고려해주어야 하는 문제점이 있다. 이 문제를 해결하기 위하여 청색 유기 발광 소자를 제작하고 색변환층으로 적색 형광체를 사용하면 그 단순한 구조에 기인한 간단한 공정으로 인해 가격과 소자성능의 안정성을 가지는 장점을 가질 수 있다. 색변환층의 두께를 통해 유기 발광 소자의 발광 스펙트럼을 아주 용이하게 조절할 수 있어 높은 연색지수를 갖는 백색 발광 유기 소자의 제작이 가능하여 조명으로의 적용 가능성이 아주 크다. 이를 바탕으로 높은 휘도를 갖는 청색 유기 발광 소자의 유리 기판 반대편에 적색 형광체층을 두께별로 도포하여 백색 유기 발광 소자를 제작하였다. 색변환층으로 사용될 적색 형광체는 $CaAl_{12}O_{19}:Mn^{4+}$ 화합물로써 졸-겔 방법을 사용하여 제작하였다. 제작한 $CaAl_{12}O_{19}:Mn^{4+}$ 화합물에 대한 X 선 회절 패턴은 형성된 형광체의 구조임을 알 수 있었다. 각기 다른 형광체의 도포 조건에 따른 구조적 성질과 색변환 효율의 변화를 알아보기 위해 주사전자 현미경 측정으로 확인하였다. 제작된 적색 형광체와 청색 유기 발광 소자는 광루미네센스 스펙트럼과 전계 발광루미네센스 스펙트럼 결과를 사용하여 발광 메커니즘을 분석하였다.

• Ceramist
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• v.16 no.2
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• pp.42-49
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• 2013

기존의 Cd계 양자점에 비해 독성 문제가 적은 비 Cd계 양자점은 합성 공정과 발광 특성 제어의 난이도로 인해 아직 Cd계 양자점에 비해 응용성이 떨어지는 상태이다. 또한 기존의 형광체와 같이 쓰이거나 이를 대체하기 위해서는 온도에 따른 발광안정성 확보가 필요하지만, 아직은 전이금속 도핑된 II-VI족 양자점을 제외하면 쉽지 않은 실정이다. 그러나 핵-껍질 구조 형성, 표면처리 등 많은 연구를 통해 Cd계 양자점과 거의 동등한 발광효율을 얻을 수 있게 되었으며, 발광의 색순도를 표시하는 발광선폭 역시 Cd계 양자점에 상당히 근접하였다. 특히 BLU 응용을 위해서는 좁은 발광선폭이 필수적이며 조명용 백색 LED 응용을 위해서도 색순도가 높으며 발광효율이 우수한 적색 형광입자의 필요성이 크다. 대표적인 비 Cd계 양자점인 InP의 경우 공유결합성이 커서 합성 과정에 어려움이 있으며, 표면 제어가 쉽지 않으나 부단한 연구개발을 통해 40~50 nm까지 발광선폭을 줄였으며, 발광효율도 거의 100%에 육박하는 값을 얻은 바 있다. 향후 좀더 많은 연구개발을 통해 발광 안정성이 우수하고 색순도가 높은 고특성 비 Cd계 양자점의 개발이 이루어 지면 조명용 LED나 디스플레이의 고성능화를 실현시키는 중요한 소재가 될 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2000.04b
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• pp.22-25
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• 2000

ZnS:Cu,Cl 형광체의 여기 및 발광 스펙트럼 측정 결과 주게인 $Cl^-$ 이온과 받게인 $Cu^+$ 이온 사이의 흡수와 발광에 기인하는 peak과 국소화된 발광 중심인 $(CU_2)^{2+}$ 이온의 흡수와 발광에 기인하는 peak이 관측되었다. CuCl의 첨가량이 증가함에 따라 $Cu^+$ 이온의 농도가 증가하게 되어 $(Cu_2)^{2+}$ 이온에 기안하는 발광으로부터 공명 에너지 전달 (Resonant Energy Transfer)의 확률이 높아지기 때문에 513 nm를 중심으로 하는 발광의 세기가 증가하게 된다. 자체 제작한 ZnS:Cu,Cl 형광체를 이용하여 제작한 소자의 휘도 측정결과 400 Hz, 100 V 에서 CuCl 의 첨가량이 0.2 mole% 일 때 휘도가 최대였고, 진동수가 증가함에 따라 휘도가 포화되는 현상이 나타났다. CuCl의 첨가량이 증가함에 따라 513 nm를 중심으로 하는 발광이 강해지고 CIE 좌표값이 녹색영역으로 이동하게 된다. 진동수가 증가하면 인가된 전압의 유지 시간이 짧아지게 되어 발광의 감쇄시간이 긴 513 nm를 중심으로 하는 발광보다 감쇄시간이 짧은 458 nm를 중심으로 하는 발광이 강해지게 되고, CIE 좌표값이 청색영역으로 이동하게 된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.473-473
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• 2012

유기발광소자는 낮은 구동전압, 빠른 응답속도, 넓은 시야각 등의 장점으로 소형 디스플레이에 사용되며 차세대 조명으로 관심을 받고 있다. 고효율의 유기발광소자를 제작하기 위해서 다양한 유기 인광물질 합성 및 연구가 진행되고 있으며, 다양한 호스트 물질을 사용하여 전자와 정공의 주입을 향상하여 고효율의 인광 유기발광소자를 제작하였다. 본 논문에서는 발광층에 N,N'-dicarbazolyl-3,5-benzene (mCP)와 1,3,5-tri(phenyl-2-benzimidazole)-benzene (TPBi)를 혼합 호스트로 사용하였으며 tris(2-phenylpyridine)iridium ($Ir(ppy)_3$)청색 인광물질을 도핑하여 고효율의 인광 유기발광소자를 제작하였다. 유기발광소자의 발광층에 단일 호스트와 혼합 호스트의 전기적 및 광학적 특성을 비교 분석하여 전자 및 정공 수송 메커니즘을 규명하였다. 혼합 호스트 TPBi의 lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) 준위와 엑시톤 저지층 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP)의 LUMO 준위와 비슷하여 전자의 주입을 향상시키는 역할을 하며, 다른 혼합 호스트 mCP는 highest occupied molecular orbital (HOMO)와 정공수송층 N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine (NPB)의 HOMO와 비슷하여 정공의 주입을 향상시키는 역할을 하여, $Ir(ppy)_3$에 전자와 정공의 주입이 향상되어 고 효율의 인광 유기발광소자를 제작할 수 있었다. 이와 같은 실험결과는 인광 유기발광소자의 호스트 물질에 따른 전하주입 메커니즘을 설명 하였으며 고효율의 인광 유기발광소자 제작에 도움을 줄 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.180-180
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• 2013

희토류 이온이 치환 고용된 실리케이트계 형광체는 자외선으로 여기될 때 높은 발광 효율을 나타내기 때문에 광전 소자, 레이저, 형광램프에 응용할 수 있는 발광 재료로 상당한 관심이 집중되고 있다. 본 연구에서는 고상반응법을 사용하여 초기 물질 (99.99% 순도), (99.99%), (99.9%), (99.9%)을 화학 정량으로 준비하여 활성제 이온 Eu3+와 Sm3+의 함량비를 0, 0.01, 0.05, 0.10, 0.20 mol로 변화시켜 BaSiO3:RE3+ (RE=Eu, Sm) 형광체를 제조하여 그것의 발광과 흡광 특성을 조사하였다. Eu3+ 이온이 도핑된 BaSiO3 형광체의 경우에, 발광 스펙트럼은 모든 시료에서 전이에 의한 발광 스펙트럼을 보였으며, 특히 j=2에서 가장 강한 적색 형광이 피크 620 nm에서 관측되었다. 상대적으로 발광 세기가 약한 595 nm 에 정점을 갖는 주황색 발광과 705 nm 에 피크를 갖는 적색 발광 스펙트럼이 관측되었다. Eu3+ 이온의 함량비가 0.15 mol 일 때 세 영역의 발광 스펙트럼의 세기는 최대값을 나타내었다. 주흡광 스펙트럼은 Eu3+ 이온의 함량비에 관계없이 397 nm에서 관측되었다. Sm3+ 이온이 도핑된 BaSiO3 형광체의 경우에, 모든 시료는 Sm3+ 이온의 함량비에 관계없이 전이에 의한 발광 스펙트럼을 보여주고 있으며, 특히 j=7/2에서 가장 강한 주황색 형광이 피크 603 nm에서 관측되었다. 상대적으로 발광 세기가 약한 567 nm에 정점을 갖는 황색 발광과 651 nm에 피크를 갖는 적색 발광 스펙트럼이 관측되었다. Sm3+ 이온의 함량비가 0.05 mol 일 때 세 종류의 발광 스펙트럼의 세기는 최대값을 나타내었다. Sm3+ 이온의 함량비가 더욱 증가함에 따라 모든 발광 스펙트럼의 세기는 순차적으로 감소하였는데, 이 현상은 농도 소광 현상에 기인함을 알 수 있었다. 주 흡광 스펙트럼은 Sm3+ 이온의 함량비에 관계없이 406 nm에서 관측되었으며, 이밖에도 상대적으로 세기가 약한 흡광 스펙트럼이 237 nm, 377 nm와 476 nm에서 관측되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.195-196
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• 2009

각도에 따른 배면 유기 발광 소자의 발광 패턴에 대해서 연구하였다. 소자 내에서 발광한 빛은 등방성으로 퍼져 나가고 굴절률이 n인 매질과 공기의 계면에서 굴절하게 된다. 소자 내에서 굴절되어 퍼져 나온 빛의 각도에 따른 빛의 세기를 측정하였다. 또한 배면 유기 발광 소자에서의 시야각을 $10^{\circ},\;20^{\circ},\;30^{\circ},\;40^{\circ},\;50^{\circ},\;6^{\circ}$로 변화시켜 각도에 따른 발광 패턴을 알 수 있었다. 소자 내에서 발광한 빛이 소자 밖으로 퍼져 나올 때의 발광 패턴을 편광판을 이용하여 $0^{\circ}$와 $90^{\circ}$로 변화시켜 실험하였다. 소자의 구조는 ITO(170nm)/TPD(40nm)/$Alq_3$(60nm)/LiF(0.5nm)/Al(100nm)으로 하고, 유기물층과 음전극은 $2{\times}10^{-5}$Torr에서 증착하였다. 유기물의 증착 조건은 $2{\times}10^{-5}$torr의 진공도에서 $1.5{\sim}2.0{\AA}/s$ 속도로 열 증착하였다. 전극의 증착 조건은 $2{\times}10^{-5}$torr의 진공도에서 $1.5{\sim}2.0{\AA}/s$ 속도로 열 증착하였다. 발광 면적은 $3mm{\times}5mm$이다. 소자의 각도에 따른 발광 스펙트럼 측정은 USB-2000을 사용하였다. 소자 밖으로 나오는 편광되어진 빛을 측정하기 위하여 편광판을 사용하여 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.302.2-302.2
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• 2014

유기발광소자는 고휘도, 넓은 시야각, 빠른 응답속도, 높은 색재현성, 좋은 유연성의 소자 특성 때문에 디스플레이 제품에 많이 응용되고 연구가 활발하게 진행되고 있다. 최근에 저소비전력, 고휘도, 소형화 및 장수명의 장점을 가진 유기발광소자의 상용화가 진행되면서 차세대 디스플레이소자로서 관심을 끌게 되었다. 최근에는 고효율의 장점을 가지는 무기 형광체와 양자점을 이용한 백색 유기발광 소자에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으나 색 안정성이 좋지 않은 문제점이 있다. 본 연구에서는 적색 빛을 방출하는 CdSe/ZnS 양자점과 녹색 빛을 방출하는 YAG:Ce3+ 무기 형광체를 포함하는 polymethylmethacrylate (PMMA)를 색변환층으로 이용하여 청색 유기발광소자에 결합한 백색 유기발광소자를 제작하였다. CdSe/ZnS 양자점과 YAG:Ce3+ 무기 형광체의 광흡수대역은 250 nm에서 500 nm이므로 470 nm의 청색 발광소자의 청색 빛을 흡수하여 색변환층에서 재 발광할 때 색 변환 결과를 무기 형광체와 양자점의 여러 가지 혼합 비율에 따라 전계발광 스펙트럼을 통해 관측하였다. 또한, 전압을 12 V 에서 16 V까지 변화하였을 때 색좌표가 (0.32, 0.34)에서 (0.30, 0.33)으로 적은 변화를 보여 높은 색안정성을 확인 할 수 있었다. 이 연구 결과는 양자점과 무기 형광체를 혼합한 색변환층을 이용한 백색 유기발광소자의 색 변환 효율 증가와 색안정성에 대한 기초자료로 활용할 수 있다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.15 no.12
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• pp.3-10
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• 2002

유기 전계발광 소자는 발광성 유기화합물을 양극과 음극사이에 형성한 후 전기적으로 여기시켜 그 발광을 이용하는 디스플레이로 1960년도에 처음 전기 적 발광현상이 안트라센 물질에서 처음 보고되었다[1]. 그 후 1987년에 코닥(Kodak)사의 Tang에 의해 적층형 유기 전계발광 소자가 처음 연구되어 소개된 후 실용화를 목표로 활발히 연구되기 시작하였으며[2], 1990년도 들어서는 유기물 재료 중에 전도성 고분자형 재료의 전기적 발광현상이 영국의 케임브리지 대학에서 보고되어 고분자형 유기 전계발광 소자연구가 진행되기 시작하였다[3]. 유기 전계발광 디스플레이는 평판 디스플레이의 한 종류로서 저전압 구동, 박형, 자체발광에 인한 고인식성 및 넓은 시야각, 빠른 응답속도 등의 많은 장점을 갖고 있어 현재 널리 사용되는 액정 디스플레이의 결점을 해결해줄 수 있는 차세대 디스플레이로 최근 들어 매우 높은 관심을 받고 있으며 연구개발 또한 가장n 활발한 분야로 알려져 있다 현재는 저분자형 유기물을 사용하는 저분자 유기 전계발광 소자와 전도성 고분자를 사용하는 고분자 유기 전계발광 소자가 전자발광 디스플레이 연구의 두 분야로 경쟁하면서 연구가 진행되고 있다. 이에 1990년도 후반부터 디스플레이로의 연구가 일본에서부터 활발히 진행되면서 수동형 (Passive Matrix) 구동의 유기 EID가 일본의 Pioneer,한국의 삼성 SDI등에 의해서 상업화되었다. 현재는 카오디오나 핸드폰 등에 이미 채용이 되고 있으며 일반인들이 쉽게 볼 수 있는 디스플레이로 바뀌어가고 있다. 또한 향후 중대형 디스플레이로 상업화하기 위하여 일본의 Sony, Sanyo, Toshiba, 한국의 삼성 SDI 등에서 능동구동 유기 EL (Active Matrix OLED (AM OLED))를 경쟁적으로 개발하고 있다. (그림 1 참조)유기 ELD는 이와 같이 빠른 속도로 발전하고 있으며, 향후 몇 년 내에 우리 주변의 일상적 인 디스플레이로 등장할 것으로 판단된다. 본 보고서에서는 현재 실용화가 급속히 진전되고 있는 유기 전계발광 디스플레이의 소자구조, 발광기구. 소자특성, 각종 재료, 풀컬러화 기술, 구동방법등에 대한 기술개요와 국내외 기술동향에 대하여 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.427-427
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• 2010

전색 디스플레이의 배경조명과 일반조명으로 응용 가능한 백색 유기발광소자를 제작하기 위해서는 삼원색을 혼합하는 방법과 단색광원의 색변환을 이용하는 방법등이 제안되었다. 삼원색을 혼합하는 방법의 연구가 접근방법 및 효율개선이 용이하기 때문에 많은 연구가 진행되어왔다. 그러나 색변환 방법을 사용하는 구조는 삼원색을 혼합하는 방법에 비해 공정이 단순하며 공정 가격이 낮아지고 안정적인 구조라는 장점이 있기에, 본 연구에서는 무기물 형광체를 청색유기발광 소자에 결합하여 제작된 백색 유기발광소자의 전기적 성질과 광학적 성질을 규명하는 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 나노크기의 균일한 형광체를 제작 할 수 있는 졸겔 방법으로 적색 형광체를 제작하였다. 졸겔 방법으로 제작된 형광체에 대한 주사현미경 측정 결과 입자의 표면이 고르며 크기가 작고 균일 하였고, 높은 온도 열처리에 따라서 용매제가 대부분 제거되었기 때문에 형광체 발광 특성이 잘 일어났음을 확인 할 수 있었다. 제작된 형광체의 광학적 성질을 조사하기 위해 형광 루미네센스 측정을 하여 발광특성을 분석하였으며 실제 청색 유기발광소자에 적용하기 위해 tris((3,5-difluoro-4-cyanophenyl)pyridine)iridium (FCNIr)-doped 3,5-bis (N-carbazolyl) benzene (mCP)를 발광층으로 사용하는 진청색의 인광 유기발광소자 배면에 무기물 형광체를 결합하여 인가한 전압에 따른 전계발광분광특성의 변화를 조사하였다. 유기발광소자와 결합된 적색 무기물 형광체는 진청색 인광 유기발광소자에서 발광된 청색빛의 일부를 흡수하여 적색으로 색변환을 하였고 이는 무기물 형광체내에 첨가된 Mn 원자에 의해 색변환이 이루어졌음을 확인하였다. 무기물 형광체를 사용한 백색 유기발광소자의 색변환 메카니즘 및 효율 증진에 대한 연구는 고효율 유기발광소자 제작을 가능하게 할 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.165-165
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• 2013

희토류 발광 물질은 4f 껍질에 위치하는 전자의 독특한 특성 때문에 발광 소자와 디스플레이에 그 응용성을 확장하고 있다. 본 연구에서는 고효율의 적색과 주황색 형광체를 합성하기 위하여 모체 격자 CaNb2O6에 희토류 이온인 유로퓸과 사마륨을 치환 고용하여 최적의 합성 조건을 조사하였다. Ca1-1.5xNb2O6:REx3+ (RE=Eu, Sm) 형광체 분말 시료는 고상반응법을 사용하여 활성제 이온인 Eu3+와 Sm3+의 농도비를 0, 0.01, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20 mol 로 변화시키면서 합성하였다. 초기 물질 CaO, Nb2O5, Eu2O3와 Sm2O3을 화학 적량으로 측정하고, 400 rpm의 속도로 24시간 밀링 작업을 수행한 후에, 건조기 $60^{\circ}C$에서 28시간 건조하고, 시료를 막자 사발에서 갈아 세라믹 도가니에 담아 튜브형 전기로에서 분당 $5^{\circ}C$의 비율로 승온시켜 $500^{\circ}C$에서 5시간 동안 하소와 $1,100^{\circ}C$에서 6시간 소결하여 합성하였다. Eu3+가 도핑된 경우에, 발광 스펙트럼은 Eu3+ 이온의 농도비에 관계없이 강한 적색 발광 스펙트럼이 616 nm에서 관측되었다. 이외에도, 596 nm와 708 nm에서 상대적으로 발광 세기가 약한 주황색 발광과 적색 발광 신호가 검출되었으며, 541 nm에서는 매우 약한 녹색스펙트럼이 관측되었다. Eu3+ 이온의 농도비에 0.01 mol에서 0.15 mol로 증가함에 따라 주발광 신호의 세기는 점점 증가하였으며, 0.15 mol에서 최대 발광 세기를 나타내었다. Eu3+ 이온의 농도비가 0.20 mol 로 더욱 증가함에 따라 주 피크의 세기는 농도 소강 현상에 의하여 현저히 감소함을 보였다. 한편, 주된 흡광 스펙트럼은 279 nm에서 나타났는데, 이것은 전하전달밴드 신호이다. Sm3+가 도핑된 형광체 분말의 발광 스펙트럼은 모든 시료의 경우에 613 nm에서 강한 적주황색 발광 스펙트럼이 관측되었고, 상대적으로 세기가 약한 570 nm와 660 nm에 피크를 갖는 황색과 적색 발광 스펙트럼이 발생하였다. 흡광과 발광 스펙트럼의 최대 세기는 0.05 mol에서 나타났으며, Sm3+ 이온의 농도비가 더욱 증가함에 따라 흡광과 발광 세기는 급격하게 감소하였다.