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목차

국문초록 5

1. 서론 7

2. 이론 10

2.1. 유기전계발광소자 10

2.1.1. 유기전계발광자의 동작원리 13

2.1.2. 유기전계발광자의 적층구조 20

2.1.3. 유기전계발광 재료 24

2.1.4. 유기전계발광자 응용 35

2.2. 유기전계발광자의 효율 향상 38

2.2.1. ITO 처리 방법을 이용한 외광효율 향상 38

2.2.2. 유전층 설계를 통한 발광 효율 향상 41

2.2.3. Index matching film을 이용한 유기전계발광자 효율 향상 41

3. 유전층을 적용한 적색유기발광자의 외광효율 향상 45

3.1. 연구목적 및 배경 45

3.2. 실험 방법 48

3.2.1. 유전층 설계 및 증착 48

3.2.2. 유기발광소자 패턴 형성 및 제작 52

3.2.3. ITO 투과율 특성 측정 57

3.2.4. Rubrene의 최적 도핑농도 결정 57

3.2.5. 적색유기발광소자의 전기적 및 광학적 특성 측정 60

3.3. 실험결과 및 고찰 61

3.3.1. 유전층 설계 및 특성 61

3.3.2. 적색유기발광소자의 전기적 및 광학적 특성 68

3.4. 소결론 74

4. 마이크로렌즈를 이용한 적색유기발광소자의 외광효율 향상 76

4.1. 연구목적 및 배경 76

4.2. 실험방법 77

4.2.1. 마이크로렌즈 제작 및 구조적 특성 측정 77

4.2.2. 마이크로렌즈를 적용한 적색유기발광소자 제작과 전기적 및 광학적 특성 측정 82

4.3. 실험결과 및 고찰 83

4.3.1. 마이크로렌즈의 설계 및 구조 특성 83

4.3.2. 적색유기발광소자의 전기적 및 광학적 특성 90

4.4. 소결론 97

5. 유전층과 마이크로렌즈를 이용한 적색유기발광소자의 외광 효율 향상 99

5.1. 연구목적 및 배경 99

5.2. 실험방법 100

5.2.1. 유전층과 마이크로렌즈의 설계 및 제작 100

5.2.2. 유전층과 마이크로렌즈를 적용한 적색유기발광소자 제작과 전기적 및 광학적 특성 측정 102

5.3. 실험결과 및 고찰 103

5.3.1. 유전층과 마이크로렌즈의 복합설계 103

5.3.2. 적색유기발광소자의 전기적 및 광학적 특성 105

5.4. 소결론 112

6. 결론 114

참고문헌 116

Abstract 121

초록보기

유기발광소자는 유기재료에 전계를 가하여 전기에너지를 빛으로 바꾸어주는 소자로서, 최근 휘도 및 효율의 향상에 관련된 연구가 진행됨에 따라 조명기기용 광원으로 대체되고 있는 소자로 주목되고 있다. 또한 유기발광소자는 제작 공정이 간단하고 높은 발광효율을 나타내기 때문에 평판형 디스플레이 소자로 많이 이용되고 있다.

그러나 수동형 유기발광소자의 경우 효율 및 수명이 아직 상용화하기까지는 많은 연구노력이 필요하며, 내부 효율향상에 관한 연구는 많이 진행 되어왔으나 외광효율 향상에 관한 연구는 미진한 실정이다. 본 연구에서는 적색 유기발광소자의 발광층으로부터 생성된 빛이 유리 측면으로 산란되거나 반사되어 효율이 감소되는 외광효율의 개선에 대하여 연구하였다.

적색유기발광소자의 효율을 향상시키기 위하여 유기물, ITO, 유리의 굴절률을 보정하여 유리기판 옆면으로 산란하는 빛을 줄임으로써 효율을 향상시킬 수 있는 유전층을 적용하였다. 유전층에 사용할 물질의 굴절률을 계산하였으며, 최적의 물질을 선정하였다. 유전층에 적용한 적색유기발광소자의 동작전압은 10V였다. 유전층을 적용하지 않은 소자와 동일한 동작전압을 나타내므로 동작전압에는 영향을 주지 않는 것을 알 수 있었다. 인가전압이 14.5V일 때 유전층을 적용한 소자의 휘도는 5,857cd/㎡ 이고, 적용한 소자의 효율은 적용하지 않는 소자(3,600cd/㎡)보다 약 1.6배 향상되었다.

적색유기발광소자의 효율향상을 위하여 광자결정(Phtonic crystal)방법을 이용한 마이크로렌즈를 적용하였다. 마이크로렌즈를 적용한 유리 기판으로 제작된 적색유기발광소자의 최고휘도는 11,185cd/㎡이었으며, 적용하지 않은 소자(3,600cd/㎡)보다는 약 3배 증가하였고, 유전층을 적용한 소자 (5,857cd/㎡)보다는 약 1.9배 향상되었다. 특히 본 연구에서 제안한 방법은 굴절률을 보정하는 유전층과 광자결정 구조를 이용한 마이크로렌즈를 제작하여 고효율의 적색유기발광소자 제작이 가능하였다. 유전층과 마이크로렌즈를 적용한 적색유기발광소자의 최고휘도 특성은 인가전압이 14.5V일 때 12,190cd/㎡였다. 유전층과 마이크로렌즈를 적용한 소자는 적용하지 않은 소자보다는 휘도특성이 약 3.5배 증가하였고, 유전층을 적용한 소자보다는 2배 향상되었으며, 마이크로렌즈를 적용한 소자보다는 약 1.1배 향상되었다.

본 연구에서 제안한 유전층과 마이크로렌즈층을 동시에 적용하였을 때 유기발광소자의 외광효율 특성을 향상시킬 수 있었다.

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