Control of hole distribution in quantum-dot/organic light-emitting diodes and its applications
저자
발행사항
Seoul : Sungkyunkwan university, 2021
학위논문사항
Thesis (Ph.D.)-- Sungkyunkwan university : Department of Electrical and Computer Engineering 2021. 8
발행연도
2021
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
양자점 발광 다이오드와 유기 발광 다이오드의 정공 분포 제어 연구 및 응용
형태사항
xiii, 121 p. : ill.(some col.), charts ; 30 cm
일반주기명
Adviser: Jang-Kun Song
Includes bibliographical reference(p. 102-119)
UCI식별코드
I804:11040-000000165131
DOI식별코드
소장기관
Both quantum-dot light-emitting diodes (QD-LEDs) and organic light-emitting diodes (OLEDs) are self-emissive devices and attracting attention as display light sources because of their advantages such as high color purity, fast response time, and high contrast ratio. However, the QD-LED has a structure wherein hole injection is difficult because of the high ionization potential of the QD, whereas the OLED has a structure wherein electron injection is difficult because of the shallow lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level of the organic electroluminescent materials. The charge imbalance in QD-LEDs and OLEDs results in Auger recombination and triplet-triplet annihilation, respectively, which are non-radiative recombination processes that degrade the device efficiency. Thus, to improve the charge balance, structural approaches were conducted in this thesis. In the case of QD-LEDs, studies on a bi-layered hole injection layer (HIL) structure to enhance the hole injection ability are discussed. The hole current density was significantly improved by applying the bi-layered HIL structure, which was verified to result from the lowered effective hole injection barrier by designing a step-wise energy level. In the case of OLEDs, an OLED structure with a hole modulation layer (HML) inserted in the middle of the emission layer to improve the charge balance was demonstrated. The HML insertion effectively delayed the hole flow and mitigated the charge imbalance, which was confirmed by charge distribution analysis. Improvements in the charge balance in both QD-LED and OLED devices have led to an improvement in the device efficiency, a 65% improvement in the maximum power efficiency (PE) for the QD-LED device, and a 58% improvement in the maximum PE for the OLED device. The device structures introduced in this thesis are expected to effectively reduce the power consumption for actual displays and can be applied in the implementation of ultra-high-resolution displays.
In addition, the ‘side-by-side’ geometry method is currently the most widely used technology to reproduce various mixed colors. However, it has limitations in implementing ultra-high-resolution displays because of the inherent low fill factor. In this thesis, we introduce a unique tandem QD-LED structure wherein hole injection from the electrodes is suppressed and only electrons can be injected into the device. Tandem QD-LEDs with configurations where two LED units face each other, with different emission colors stacked in series, are designed. Based on the polarity of the applied voltage, the operating LED unit differs such that the emission color changes within a pixel. Moreover, mixed colors can be reproduced through pulse-width modulation (PWM). Precise and broad color tuning is achieved by simply adjusting the duty cycle of the PWM operation. We expect that the color-tunable tandem QD-LED introduced in this thesis has the potential to be applied to ultra-high-resolution displays in the future.
양자점 발광 다이오드 (quantum-dot light-emitting diode, QD-LED)와 유기 발광 다이오드 (organic light-emitting diode, OLED)는 높은 색 순도, 빠른 응답 속도, 높은 명암비 등의 장점이 있어 디스플레이 광원으로 각광받고 있다. 그러나, QD-LED는 QD의 높은 이온화 에너지로 인하여 정공 주입이 어려운 구조를 지니며, OLED는 유기 발광 재료의 가장 낮은 비점유된 분자궤도함수 (lowest unoccupied molecular orbital, LUMO) 준위가 얕아 전자 주입이 어려운 구조를 지닌다. 이와 같이 불균일하게 전하가 소자에 주입되면 비발광 재결합인 Auger recombination와 triplet-triplet annihilation이 QD-LED와 OLED에서 발생하여 소자의 효율을 저하시킨다. 따라서, 소자의 효율을 향상시키고자 본 논문에서는 구조적인 접근 방법들을 통해 전하 균형을 개선하였다. QD-LED 소자의 경우, bi-layered HIL 구조를 적용하여 hole injection ability를 향상시키는 연구를 진행하였다. Bi-layered HIL 구조를 적용한 경우 정공 전류 밀도가 크게 개선되었는데, 이는 소자의 에너지 레벨을 계단식으로 설계하는 것을 통해 정공 주입 에너지 장벽을 낮출 수 있었기 때문이다. OLED 소자의 경우, hole modulation layer (HML)을 발광층 중간에 삽입하여 전하 균형을 개선하는 연구를 진행하였다. HML 삽입은 정공 흐름을 효과적으로 지연시켜 전하 불균형을 완화하였으며, 이는 전하 분포 분석을 통해 규명하였다. QD-LED 및 OLED 소자의 전하 균형 개선은 소자의 효율 향상으로 이어졌으며, QD-LED의 최대 전력 효율은 65% 개선되었고, OLED의 최대 전력 효율은 58% 개선되었다. 본 논문에서 제시한 소자 구조는 실제 디스플레이의 전력 소모를 효과적으로 감소시키고 초고해상 디스플레이 구현에 적용될 수 있을 것으로 기대한다.
또한, 다양한 혼합색을 구현하는데 있어, 현재 가장 널리 사용되는 방식인 ‘side-by-side’ geometry 기법으로는 한 화소 내에서의 발광 면적을 개선하는데 본질적으로 제한이 있기 때문에 초고해상도 디스플레이를 구현하는데 한계가 있다. 본 논문에서는 전극으로부터의 정공 주입이 억제되어 소자 외부에서는 전자만 주입될 수 있는 tandem QD-LED 구조를 소개한다. Tandem QD-LED의 소자 구조를 서로 다른 색을 발광하는 두 발광 다이오드 유닛이 마주보는 형태로 적층되도록 설계하였다. 이를 통해 인가 전압의 극성에 따라 작동하는 발광 다이오드 유닛이 달라 하나의 화소에서 발광하는 색이 변하는 소자를 구현할 수 있었다. 그리고 펄스 폭 변조 (pulse-width-modulation, PWM) 구동을 통해 두 색상 사이의 다양한 혼합색을 재현할 수 있었다. 단순히 PWM 구동의 duty cycle을 조정하는 것을 통해 정확하고 광범위한 색상 조정이 가능하였다. 본 논문에서 소개하는 색 변조 tandem QD-LED는 향후 초고해상도 디스플레이에 적용 가능하리라 기대한다.
분석정보
서지정보 내보내기(Export)
닫기소장기관 정보
닫기권호소장정보
닫기오류접수
닫기오류 접수 확인
닫기음성서비스 신청
닫기음성서비스 신청 확인
닫기이용약관
닫기학술연구정보서비스 이용약관 (2017년 1월 1일 ~ 현재 적용)
학술연구정보서비스(이하 RISS)는 정보주체의 자유와 권리 보호를 위해 「개인정보 보호법」 및 관계 법령이 정한 바를 준수하여, 적법하게 개인정보를 처리하고 안전하게 관리하고 있습니다. 이에 「개인정보 보호법」 제30조에 따라 정보주체에게 개인정보 처리에 관한 절차 및 기준을 안내하고, 이와 관련한 고충을 신속하고 원활하게 처리할 수 있도록 하기 위하여 다음과 같이 개인정보 처리방침을 수립·공개합니다.
주요 개인정보 처리 표시(라벨링)
목 차
3년
또는 회원탈퇴시까지5년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한3년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한2년
이상(개인정보보호위원회 : 개인정보의 안전성 확보조치 기준)개인정보파일의 명칭 | 운영근거 / 처리목적 | 개인정보파일에 기록되는 개인정보의 항목 | 보유기간 | |
---|---|---|---|---|
학술연구정보서비스 이용자 가입정보 파일 | 한국교육학술정보원법 | 필수 | ID, 비밀번호, 성명, 생년월일, 신분(직업구분), 이메일, 소속분야, 웹진메일 수신동의 여부 | 3년 또는 탈퇴시 |
선택 | 소속기관명, 소속도서관명, 학과/부서명, 학번/직원번호, 휴대전화, 주소 |
구분 | 담당자 | 연락처 |
---|---|---|
KERIS 개인정보 보호책임자 | 정보보호본부 김태우 | - 이메일 : lsy@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0439 - 팩스번호 : 053-714-0195 |
KERIS 개인정보 보호담당자 | 개인정보보호부 이상엽 | |
RISS 개인정보 보호책임자 | 대학학술본부 장금연 | - 이메일 : giltizen@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0149 - 팩스번호 : 053-714-0194 |
RISS 개인정보 보호담당자 | 학술진흥부 길원진 |
자동로그아웃 안내
닫기인증오류 안내
닫기귀하께서는 휴면계정 전환 후 1년동안 회원정보 수집 및 이용에 대한
재동의를 하지 않으신 관계로 개인정보가 삭제되었습니다.
(참조 : RISS 이용약관 및 개인정보처리방침)
신규회원으로 가입하여 이용 부탁 드리며, 추가 문의는 고객센터로 연락 바랍니다.
- 기존 아이디 재사용 불가
휴면계정 안내
RISS는 [표준개인정보 보호지침]에 따라 2년을 주기로 개인정보 수집·이용에 관하여 (재)동의를 받고 있으며, (재)동의를 하지 않을 경우, 휴면계정으로 전환됩니다.
(※ 휴면계정은 원문이용 및 복사/대출 서비스를 이용할 수 없습니다.)
휴면계정으로 전환된 후 1년간 회원정보 수집·이용에 대한 재동의를 하지 않을 경우, RISS에서 자동탈퇴 및 개인정보가 삭제처리 됩니다.
고객센터 1599-3122
ARS번호+1번(회원가입 및 정보수정)