BT.2020을 지원하는 눈에 안전한 디스플레이를 위한 유전체 다중 박막을 이용한 순수 청색 유기 발광 다이오드의 설계

Abstract

최근 청색 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED)는 열 활성화 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF) 기술을 통해 효율에 큰 발전을 이루어 냈다. 하지만, 열 활성화 지연 형광 기반 물질은 전형적인 도너-수용체 구조로 인한 다양한 진동 에너지 레벨로 인해 광 발광 스펙트럼의 반치폭이 높다는 단점이 있다. 청색 유기 발광 다이오드가 BT.2020에 기반한 디스플레이에 적용되기 위해서는 순수한 색의 구현을 위해 그 반치폭이 낮아야 하고, 넓은 색영역을 표현하기 위해 전계 발광 스펙트럼은 0.05보다 낮은 CIEy값을 가져야 한다. 본 연구에서는 적은 페어의 고굴절/저굴절 유전체 다중박막을 이용한 광학적인 개선을 통해, 광 발광 스펙트럼의 높은 반치폭을 크게 줄인 순수한 청색 유기 발광 다이오드를 설계했다. 또한, 실제 디스플레이로의 적용성을 높이기 위해서 BT.2020 청색 기준의 색좌표 편차와, 유해 청색광 비율을 보조 지표로 설정하여 추가적인 최적화와 광학적 분석을 진행하였다. BT.2020의 청색광에 근접한 전계 발광 특성과, 위험한 고에너지 청색광 영역의 비율이 낮은 청색 유기 발광 다이오드는 LiF와 ZnS 또는 SiO2와 TiO2를 페어로 구성하여 실험적으로 시연되었다. 또한 제안된 접근법의 효과를 극대화할 수 있는 청색 발광 스펙트럼의 조건을 역으로 식별하여 재료와 광학 구조 모두에서 발전을 이뤄냈다.