Healthcare, wearable, and IoT (Internet of Things) are emerging as new areas of electronic applications. In these fields, near-infrared light sources can provide various functionalities not available with visible light. With the various benefits of organic technologies (e.g.. flexibility, large-area scalability, etc.) for such applications, research on near-infrared organic light-emitting diodes (OLEDs) is regarded more and more important in the field of OLEDs. However, the studies of near-infrared organic light-emitting diodes (NIR OLEDs) that have been reported to date have not yet been applied to actual products because of their low efficiency that results from relatively high non-radiative decay of excited states inherent to low-gap organic emitters . In order to solve this problem, this study adopts a down-conversion layer based on phosphors, emitting near-infrared light by absorbing high-energy photons in the visible spectral range. The combination of a phosphor with a high radiative quantum yield and a highly efficient orange to red-based OLED with stable operation is shown to produce a reliable near-infrared light sources with high efficiency. A trans-scale modeling is done to elucidate the influence of isotropic spontaneous emission from phosphors and anisotropic Mie scattering on the overall efficiency. In this way, the optimal range of the phosphor concentration has been identified. The fabricated NIR OLED device exhibit the external quantum efficiency (EQE) up to 30% and the near-infrared external quantum efficiency (EQE) as high as 13.9%.
헬스케어, 웨어러블, IoT (Internet of Things) 등 새로운 응용분야가 확대되고 있으며 이러한 분야에서 근적외선에 대한 수요가 점차 증가하면서, 근적외선 유기 발광다이오드 (Organic light-emitting diode; OLED)에 대한 연구가 점차 중요해지고 있다. 하지만 기존에 보고되고 있는 근적외선 OLED를 이용한 연구 결과들은 아직까지 발광체 개발의 한계로 인해 낮은 효율 및 충분하지 못한 수명을 보여주고 있어 실제 제품에 활용하기에는 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구는 600nm 부근의 파장의 빛을 흡수하여 근적외선 파장의 빛을 내보내는 형광체를 이용하여 다운 광 변환 층을 제작하였다. 높은 변환효율을 가진 형광체와 높은 효율 및 안정적인 동작을 하는 주황색~적색 기반의 유기 발광 다이오드를 이용하면 기존에 보고되었던 것들 보다 더 안정성이 있고 고효율의 근적외선 발광 다이오드를 제작할 수 있다. 이러한 장점을 이용하여 제작한 소자의 경우 최대 약 30%정도의 외부양자효율을 보였으며 근적외선 외부양자효율의 경우 최대 13.9%의 효율을 보이는 것을 확인하였다.
