Recent trends in the light source market are shifting away from visible light fields based on conventional displays and increasing interest in ultraviolet(UV) rays and near-infrared(NIR) rays. This trend began with increased interest in medical and light source therapy, and now a high-efficiency, high-reliability GaN-based light-emitting diodes(LED) monopolize the UV-source market. However, the use of ultraviolet light sources is mainly used as a surface light source, such as skin therapy and ultraviolet hardening, rather than a display. This means that there is a growing need for ultraviolet organic light-emitting diodes(OLED) that utilize the characteristics of surface light sources. However, the UV OLED studies have rarely been reported due to limitations such as short wave instability of organic materials, the absence of adequate emitting layers. Moreover, there is a limit that previous studies have failed to yield high purity ultraviolet spectrum and high efficiency. In this study, bottom emission OLED was optically optimized to obtain high purity UV spectrum and high efficiency, and the limit of the bottom emission structure was found in the process of implementing flexible OLEDs. To overcome these limitations, we applied top emission structure to realize flexible UV OLEDs. Additional considerations were also redefined in the UV OLEDs design, unlike the visible OLEDs design.
최근 광원 시장의 동향은 기존의 디스플레이 기반의 가시광 영역에서 벗어나, 자외선 및 근적외선 광원에 대한 관심이 높아지고 있는 추세다. 이러한 동향은 헬스케어 및 빛치료에 대한 관심이 늘어나면서부터 본격화 되었으며, 현재 자외선 광원 시장에서는 높은 효율과 안정성을 갖는 질화갈륨(GaN) 기반의 자외선 무기 발광 다이오드(Light-Emitting Diode, LED)가 많은 점유율을 차지하고 있다. 하지만 자외선 광원의 용도는 디스플레이가 아닌, 주로 피부 치료나 자외선 경화 등의 면광원으로서 사용된다. 즉, 무기 발광 다이오드에 비해 신축성이 뛰어나고 면 광원 특성을 가지는 자외선 유기 발광 다이오드의 필요성이 점차 커지고 있다는 뜻이다. 하지만 유기물의 단파장에서의 불안정성, 적절한 발광층 부재와 같은 한계점들로 인해 자외선 유기 발광 다이오드 연구는 거의 보고되지 않았으며, 보고된 선행연구들에서는 순도 높은 자외선 파장과 높은 효율을 얻어내지 못했다는 한계점들이 있다. 본 연구에서는 순도 높은 자외선 파장과 높은 효율을 얻기 위해 하부 발광 소자를 광학적으로 최적화하였고, 이를 이용하여 플렉서블 자외선 소자를 구현하는 과정에서 하부 발광 구조의 한계점을 발견하였다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 상부 발광 구조를 이용하여 순도 높은 플렉서블 자외선 유기 발광 다이오드를 구현하였으며 더 나아가 자외선 소자를 설계할 때 가시광 소자 설계와는 다르게 추가적으로 고려해야할 점들을 재정립하였다.
