나노 입자 분산 산란층의 방향성 광특성을 이용한 투명 양자점 발광 다이오드 구현 가능성에 관한 연구 = A Study on the Feasibility of Implementing Transparent Quantum Dot Light-Emitting Diodes Using the Directional Optical Properties of Nanoparticle-Dipersed Scattering Layers

국문 초록 (Abstract)

양자점 발광 다이오드(Quantum Dot Light-Emitting Diode, QLED)는 콜로이드 양자점을 발광층으로 적용한 자발광 디스플레이 소자로, 좁은 발광 반치폭과 우수한 색 재현성을 바탕으로 차세대 디스플레이 기술로 주목받고 있다. 최근 디스플레이 기술은 고해상도/고색재현을 넘어서, 투명 디스플레이, 프라이버시 디스플레이. 스마트 윈도우 등 시야 제어가 가능한 디스플레이로 연구되고 있다. 특히 투명 디스플레이의 경우, 외부의 시각적 간섭으로 인해 디스플레이 가독성 저하 및 외부로의 정보 노출 문제가 발생할 수 있어, 관측 방향에 따른 시야 제어 특성을 구현할 수 있는 설계가 필요하다. 본 연구에서는 투명 양자점 발광 다이오드(Transparent QLED)에 적용 가능한 방향성 시야 제어용 다층 산란층 구조의 광학적 특성을 분석하였다. 투명 QLED의 전극은 산화물/금속/산화물 전극을 적용했으며, 음극의 구조는 선행 연구에서 최적의 구조로 확인된 MoOx와 Ag를 얇게 증착하여 MoOx(10 nm)/Ag(12 nm)/MoOx(10 nm)의 다층 전극으로 고정하고 실험을 진행했다. 양극도 산화물/금속/산화물 구조를 사용하였다. 양극 또한 선행 연구에서 최적의 구조로 확인된 WOx(10 nm)/Ag(27 nm)/WOx(40 nm)의 구조를 적용하였다. 다층 산란층의 광학적 특성을 분석하기 위해 산란 입자의 농도 및 적층 순서에 따른 투과도 및 haze 특성을 분석하였다. 실험 결과, AlO 나노 입자를 사용한 다층 산란층을 5 wt%/15 wt% 및 15 wt%/5 wt% 구조는 동일한 물질과 질량비의 조합임에도 불구하고 다른 확산 특성과 투과 특성을 나타냈다. 15 wt%/5 wt% 구조에서는 상대적으로 높은 평행 투과율과 낮은 haze 값이 나타났지만 5 wt%/15 wt% 구조에서는 확산 투과 성분이 증가하고 haze 값이 더 크게 나타났다. 또한 광학 간섭계를 이용한 표면 분석 결과, 다층 산란층의 적층 순서에 따라 표면 높낮이의 분포와 균일성에도 차이가 나타났다. 다층 산란층 상층에 상대적으로 높은 농도의 산란층이 위치한 구조에서 산란층의 농도가 낮은 농도의 산란층이 위치했을 때에 비해서 표면 형상이 불균일하게 나타났다. 이러한 결과는 나노 입자 분산 다층 구조 산란층의 농도와 적층 순서에 따라 투과도와 확산 특성을 조절할 수 있음을 나타내었다.

목차 (Table of Contents)

• 표 목차 iv
• 그림 목차 v
• 국문 요약 vii
• 제 1장 서론 1
• 제 2장 이론적 배경 3
• 2.1 양자점 3
• 2.1.1 양자점 3
• 2.1.2 양자점 구조 4
• 2.1.3 양자 제한 효과 5
• 2.2 양자점 발광 다이오드 7
• 2.2.1 양자점 발광 다이오드의 개념, 구조 및 발광의 원리 7
• 2.2.2 QLED의 전하 전도 메커니즘 8
• 2.3 투명 양자점 발광 다이오드 13
• 2.3.1 투명 양자점 발광 다이오드 13
• 2.3.2 투명 전극 13
• 2.3.3 패브리-페로 간섭계 15
• 제 3장 실험방법 17
• 3.1 기판 표면 처리 17
• 3.1.1 SU-8 평탄화 17
• 3.1.2 산소 플라즈마 처리 19
• 3.2 포토리소그래피를 이용한 박막 형성 20
• 3.2.1 절연층 20
• 3.3 진공 열 증착 공정을 이용한 박막 형성 22
• 3.3.1 MoOx/Ag/MoOx 전극 (M/A/M) 22
• 3.3.2 정공수송층 및 정공주입층 23
• 3.3.3 산화물/금속/산화물 (O/M/O) 양극 형성 24
• 3.4 용액공정을 이용한 박막 형성 26
• 3.4.1 전자수송층 26
• 3.4.2 발광층 27
• 3.5 산란층 28
• 3.5.1 시야 제어용 산란층 형성 28
• 3.5.2 산란층 제작을 위한 물질 29
• 3.5.3 산란층 제작 공정 30
• 3.6 다층 구조 산란층의 광학적 특성 측정 31
• 3.6.1 산란층의 광학적 특성 측정 31
• 3.6.2 확산 특성 분석 32
• 3.7 다층 구조 산란층의 구조적 특성 측정 33
• 3.7.1 다층 산란층 구조의 단면 구조 분석 33
• 3.7.2 다층 산란층 구조의 표면 구조 분석 33
• 제 4장 실험 결과 34
• 4.1 다층 산란층의 광학 특성 분석 34
• 4.1.1 다층 알루미나 산란층의 투과도 및 반사도 특성 분석 34
• 4.1.2 다층 알루미나 산란층의 확산 특성 분석 39
• 4.2 다층 산란층의 구조 분석 41
• 4.2.1 다층 알루미나 산란층의 단면 구조 분석 41
• 4.2.2 다층 알루미나 산란층의 표면 분석 43
• 4.3 투명 양자점 발광 다이오드 소자 46
• 4.3.1 투명 양자점 발광 다이오드 소자 제작 46
• 4.3.2 투명 양자점 발광 다이오드 기반 방향성 소자 구현 가능성 분석 47
• 제 5장 결론 49
• 참고문헌 50
• ABSTRACT 55