웨어러블 디스플레이를 위한 직물기반 폴리머 유기발광소자의 구현

Abstract

최근들어 대중들로부터 스마트시계, 스마트안경, 스포츠밴드 등과 같은 웨어러블 디바이스들이 차세대 전자기기로써 많은 관심을 끌고있다. 웨어러블 디바이스는 인간의 편의를 향상시킬 수 있다는 잠재성을 가지고 있다는 점에서 주목할 만하다. 특히, 웨어러블 디스플레이는 시각정보를 우리 눈에 표현한다는 점에서 가장 중요한 차세대 기술이라고 할 수 있다. 따라서, 많은 연구그룹들이 소프트 일렉트로닉스 형태의 웨어러블 유기발광소자에 대하여 연구하고 있으며, 한 그룹에서는 증착공정을 이용한 고효율 및 높은 벤딩안정성을 갖는 웨어러블 유기발광다이오드를 구현한 연구결과를 보고한 바 있다. 하지만, 증착공정은 공정의 특성상 소자의 형태, 크기, 사용가능한 물질이 제약적이게 되며 전체 공정시간이 길어지는 단점을 갖게된다. 위에서 언급한 문제를 해결하기 위하여, 본 논문에서는 간단한 용액공정을 이용한 직물기반 폴리머 유기발광소자를 구현하는데에 주목하였다. 본 논문에서는 널리 활용되는 용액공정인 스핀코팅공정을 이용하여 폴리머 유기발광소자를 제작하였다. 우선, 직물기판상에 Al2O3와 PVA를 이용한 다층박막을 형성하고, 이를 평탄화층 및 투습방지 베리어로 활용하였다. 또한, 널리 사용되는 전도성 폴리머 중 하나인 PEDOT:PSS를 양극으로 활용하였으며 Superyellow로 불리는 PDY-132를 발광층으로 활용하였다. 제작된 직물기반 하부발광 폴리머 유기발광소자는 10000cd/m2 이상의 휘도를 보였으며, 최대 효율은 각각 9.72 cd/A, 7.17 lm/W로 나타났다. 또한, 제작된 소자는 각도에 따른 색의 변화가 거의 나타나지 않는 안정적인 특성을 보였다. 직물기반 상부발광 폴리머 유기발광소자에 대한 실험또한 진행되었다. 본 논문에서는 투과도 개선을 위한 Alq3 층이 삽입된 Ag 박막층을 투명 전극으로 활용하여 상부발광 소자를 구현하고자 하였다. 추가적으로, Fabry-Perot 마이크로 캐비티 현상을 이용하여 소자효율을 향상시키고자 하였다. 구체적으로, Al2O3, PVA 다층박막 사이에 Ag 반사층을 삽입하여 마이크로 캐비티 구조를 설계하였으며 제작된 소자는 향상된 색순도를 보였다. 본 논문은 전례에 없던 웨어러블 디스플레이를 간단한 용액공정을 이용하여 구현하면서 차세대 웨어러블 디스플레이의 구현가능성에 대하여 제시하였다는데 그 의의가 있다.