유기 발광 다이오드의 광 특성 이해를 위한 수치 시뮬레이션 기법의 비교 분석

Abstract

유기 발광 다이오드에 관한 광 특성 예측 기법은 연구 단계에 있던 소자 기술을 디스플레이 분야에서의 상용화까지 이끌어 왔으며, 종래의 액정 디스플레이 기반 발광 다이오드 기술에 비해 유기 발광 다이오드가 가지는 색 재현성 및 시야각 등의 장점을 극대화하는 데에 핵심적인 역할을 하였다. 최근에는 궁극적인 소자 효율을 구현하기 위해 다양한 방식의 광 추출 구조들이 도입되고 있으며 이에 관한 예측 기술도 정립되고 있지만, 가장 고효율을 보이고 있는 나노 구조가 도입된 유기 발광 다이오드에 대해서는 그 타당성 및 정량성이 완전히 확보되지는 않아 연구에 어려움을 주고 있다. 따라서 본 연구에서는 임의의 구조가 도입되더라도 일반성을 잃지 않을 것으로 생각되는 몇 가지 확장된 수치 시뮬레이션 방법들을 제안하였으며, 각 방법은 전력 밀도의 원리에 기반하여 마이크로캐비티에 의한 퍼셀 현상 및 표면 플라즈몬 폴라리톤으로 소실되는 전력까지 면밀하게 고려하였다. 제안한 방법들을 검증하기 위하여 평면형 유기 발광 다이오드에 대해 널리 알려진 해석적 전력 밀도 모델과의 비교 분석을 진행하였고, 제안한 방법을 통해 얻은 광 특성이 정량적으로 유효함을 확인하였다. 이를 토대로 진공 나노구멍이 도입되어 높은 효율 향상을 보인 유기 발광 다이오드에 대해 계산을 수행한 결과, 해당 입체 구조가 도입된 경우에 수반되는 광 특성 변화를 확인할 수 있었다.