Extremely Vivid, Highly Transparent, and Ultrathin Quantum Dot Light‐Emitting Diodes
Moon Kee ChoiJiwoong YangDong Chan KimZhaohe DaiJunhee KimHyojin SeungVinayak S. KaleSae Jin SungChong Rae ParkNanshu LuTaeghwan HyeonDae‐Hyeong Kim
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Abstract:
Displaying information on transparent screens offers new opportunities in next-generation electronics, such as augmented reality devices, smart surgical glasses, and smart windows. Outstanding luminance and transparency are essential for such "see-through" displays to show vivid images over clear background view. Here transparent quantum dot light-emitting diodes (Tr-QLEDs) are reported with high brightness (bottom: ≈43 000 cd m-2 , top: ≈30 000 cd m-2 , total: ≈73 000 cd m-2 at 9 V), excellent transmittance (90% at 550 nm, 84% over visible range), and an ultrathin form factor (≈2.7 µm thickness). These superb characteristics are accomplished by novel electron transport layers (ETLs) and engineered quantum dots (QDs). The ETLs, ZnO nanoparticle assemblies with ultrathin alumina overlayers, dramatically enhance durability of active layers, and balance electron/hole injection into QDs, which prevents nonradiative recombination processes. In addition, the QD structure is further optimized to fully exploit the device architecture. The ultrathin nature of Tr-QLEDs allows their conformal integration on various shaped objects. Finally, the high resolution patterning of red, green, and blue Tr-QLEDs (513 pixels in.-1 ) shows the potential of the full-color transparent display.Cite
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The top-emitting OLED has higher light efficiency comparing to the bottom-emitting OLED due to the high aperture ratio. In this paper, we have analyzed the optical characteristics of the encapsulation layer with the organic and inorganic multi-layer structure for top emitting OLED. The thickness of the layer structure is optimized to achieve high transmittance by the transfer matrix method. We also calculated the transmittance of organic/inorganic multilayer in terms of incident angle and wavelength. The transmittance of the multi-layers above 90% was achieved for whole incident angle in the visible range.
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Main concepts about Organic Light Emitting Diodes (OLEDs) are discussed. A short explanation about the basic structure and mechanisms inside an OLED as a photon emission organic device is given and a review of different types of OLEDs is presented; finally an explanation about different basic OLEDs display configurations, including last advances in OLEDs technologies, is shown.
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The development history, structure, working characteristics, methods of getting color display of OLED and its advantages/disadvantages, developing situation and trend have been reviewed. The performances of low molecular OLED and high molecular PLED, OLED and LCD have been compared in detail. Particularly the display principle of OLED was described in detail. Moreover, the structure of passive driving circuit and active driving circuit were summarized, and it is considered that the active driving OLED would be the terminal results. Finally, the development status of OLED both at home and abroad is described.
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유기발광다이오드 (Organic light-emitting diode - OLED)는 차세대 디스플레이와 고체조명 (Solid-state lighting – SSL)의 후보로 최근 각광받고 있다. 특히 저전력, 고효율, 장수명의 백색 OLED를 제작하는 것은 조명용으로의 OLED에서 필수적인 조건이므로 많은 연구그룹들에게 있어서 해결해야 할 중요한 문제로 자리잡고 있다. 수명과 효율을 증가시키고 구동전류를 감소시켜 안정적인 백색 OLED를 구현하기 위한 한 가지 접근방법은 소자 내의 정공주입층 (Hole-injection Layer - HIL)을 최적화하는 방식이다. 본 논문에서는 정공주입층에 초점을 맞추어 연구를 진행하였다. 먼저 단층과 복층 녹색 형광 OLED 소자를 MoO3를 정공주입층으로 도입하여 적층 녹색 OLED소자의 구동과 효율향상을 IVL과 EL 측정을 통하여 확인하였다. 나아가 MoO3 대신 직접 제작한 고분자 정공주입층인 PEDOT:PSS:PFI을 적용하여 효율의 증가를 확인할 수 있었다. 이처럼 향상된 정공주입능력과 효율은 이 고분자 블렌드를 스핀코팅할 때, PFI 층이 표면 쪽으로 자기정렬되어 표면의 일함수를 대폭 증가시키며 전자의 정공주입층으로의 주입을 막아주기 때문으로 해석할 수 있다. 고분자블렌드 정공주입층을 사용하여 제작한 단층과 복층 OLED소자를 비교하였을 때 효율은 약 1.2 ~ 1.4배 증가하는 경향을 보였다. C-V 측정을 통하여 분석한 결과 위쪽 발광층과 아랫쪽 발광층 사이의 전하 불균형에 의한 것으로 나타났다. 이 결과는 고분자 정공주입층의 변화를 통하여 전하균형을 맞춘다면 용액공정을 적층 OLED에 적용할 수 있는 가능성을 보여주었다.
또한, 본 논문에서는 MoO3를 NPB에 도핑하거나 MoO3와 NPB를 반복적으로 증착하는 방식으로 정공주입/정공전달 혼합층을 두꺼운 두께로 적용하여 녹색 형광 OLED를 구현해보았다. MoO3 도핑된 NPB는 균일하게 분산된 MoO3에 의한 층 내부의 결함과 불순물 등으로 인하여 성능의 향상을 확인할 수 없었다. 그러나 MoO3/ NPB의 반복증착을 구현한 소자에서는 두꺼운 층으로 인한 구동전류감소와 MoO3/NPB의 면적 증가에 따른 정공주입향상 등으로 인해 약 1.2배의 효율과 1.3배의 수명증가를 이루어냈다. 이 결과는 정공주입/정공전달 혼합층으로 이루어진 소자구조에서의 장수명 OLED 구현에 대한 가능성을 나타낸다는 점에서 의미 있는 결과이다.
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Various advanced organic light-emitting devices (OLEDs) for enhancing performances of OLED displays, particularly active-matrix OLED displays, are reviewed in this paper. These include top-emitting OLEDs, inverted OLEDs, high-contrast OLEDs, microcavity OLEDs, and their combinations. How these device structures enhance display performances, such as color saturation, brightness or emission efficiency, contrast, and aperture ratio of pixels, etc., are discussed. The critical technical issues and the status of development associated with each device technology are reviewed.
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유기 발광 다이오드(OLED)는 학문 및 산업분야에서 많은 관심을 받아 왔으며, 소자가 갖는 우수한 장점을 바탕으로 모바일 디스플레이뿐만 아니라 대면적 TV, 차세대 굴곡형 디스플레이의 적용이 활발하게 진행되고 있다. 또한 OLED 재료의 연구와 소자제작 기술의 응용 연구 범위를 넓혀가고 있다. 본 논문에서는 이러한 OLED에 대한 기본적인 소자구성 및 원리를 설명하고, 다양한 화학구조를 응용한 OLED 재료를 각각의 용도에 맞게 분류 정리하였다. 이러한 OLED 기술의 개념과 재료의 특성을 체계적으로 분류함으로써 새로운 발광 재료를 연구하고 개발함에 있어서 많은 도움이 되리라고 생각한다. Organic Light Emitting Diodes (OLEDs) have been receiving great attention in academic and industrial fields, and it is being actively applied to mobile display, as well as large area TV and next-generation flexible display due to their excellent advantages. In addition, the scope of research on OLED materials and device fabrication technology is getting expanded. This review discusses the principle and basic composition of OLED and also classifies OLED materials with different chemical structures according to their usages. Systematic classification of OLEDs by technical concept and material characteristics can help developing new emitting materials.
Scope (computer science)
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Organic light-emitting diodes (OLEDs) have drawn much attention in areas of displays and varied illumination devices due to multiple advantages, such as high brightness, high efficiency, wide viewing angle, and simple structure. However, the long-time degradation of OLED emission is a serious drawback. This degradation was investigated by past works, which pointed out that the degradation was induced by high-density currents through OLED component under the long-time operation [1][2]. Proposed by a past work [3], different reverse biases was imposed on OLED components in display frames to alleviate the long-time degradation on OLEDs. Most recently, along with the reverse bias, new pixel circuits [4][5] for AMOLED displays are designed to alleviate OLED degradation, thus successfully extending OLED life time. However, since emission luminances in different frame times during AMOLED displaying differs significantly for displaying varied images, the OLED degradation evolves in a highly unpredictable fashion. In this study, based on valid theories, the voltage across the OLED is first used as indicator for OLED degradation. Then the relation between the level of OLED degradation, in terms of OLED’s cross voltage, and the history of imposing reverse biases are precisely modeled. With the model, the degradation of the OLED under reverse bias to extend lifetime can be successfully predicted. Based on this model, engineers can then optimize the applied reverse bias on OLEDs to maximize the OLED lifetime for varied display requirement.
AMOLED
Degradation
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최근 OLED(Organic light-emitting diode) 디스플레이는 플렉서블 디스플레이(flexible display)와투명 디스플레이(transparent display)를 중심으로 기존 사각형의 프레임을 벗어난 다양한 형태의 디스플레이 발전 가능성을 열어주고 있다. 하지만 OLED 디스플레이 기반 선행 연구는 대부분 기술기반 연구들로 디스플레이 유형과 형태적 특징에 따라 담겨질 정보를 어떻게 효율적으로 제공할 수 있을지에 대한 정보디자인과 연계된 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구는 문헌연구를 바탕으로 OLED 디스플레이 유형에 따른 선행사례를 조사한 후 적합한 정보디자인의 활용방안과 가이드라인을 도출해보고자 하는데 연구목적이 있다. 연구 방법은 먼저 OLED 디스플레이와 정보디자인의 두 가지 측면에서 선행 연구 분석을 진행하였다. 이후 OLED 디스플레이 개발관련 전문가와 UX디자인 전문가의 심층 인터뷰를 통해 13개 분석 대상과 9개 분석 툴의 적정성을 검토 받았으며, 이를 통해 사례 분석과 해석을 진행하였다. 본 연구의 결론으로 OLED 디스플레이 유형에 따라 플렉서블 디스플레이 12개, 투명 디스플레이 12개의총 24개 정보디자인 활용방안을 도출하였으며, 대표 유형 중심의 가이드라인을 제안하였다. 본 연구가 유저테스트를 바탕으로 한 실증적 연구가 아닌 한계점은 있지만 OLED디스플레이와 정보디자인을 연계시킨 선행연구가 부족한 실정에서 전문가 자문을 바탕으로 한 사례분석과 가이드라인 제시를 통해 향 후 OLED 디스플레이 정보디자인의 실무적 활용방안의 초기 기준을 제시하였다는데 의의를 두고자 한다.
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High-power LEDs of different color have generated much enthusiasm because of the potential energy savings and reduced maintenance cost due to long lifetimes compared with traditional light source. Two schemes are widely used for LED dimming: continuous current dimming, or pulse-width modulation (PWM) dimming. The visual felling to the LEDs is the most intuitive judgment in the LED illumination and display. But the apparent brightness of the LEDs under these dimming ways has never been studied. In this paper, the research of the apparent brightness is approached through experiments. The results show that when the average intensities are the same, the apparent brightness of the PWM dimming LED is higher than that of the continuous dimming LED. In addition, to the PWM dimming LEDs, the contrast apparent brightness of various color LEDs is obviously discrepant as the duty cycle is less than 40%, but when it is above 40%, the gap between the contrast values becomes much smaller. Thus, in the LED applications, the LEDs using PWM driving method has higher brightness efficacy, and the duty cycle of the PWM should be above 40% to achieve the consistent apparent brightness between LEDs. The results have great availability to optimize the driver for the LEDs.
Duty cycle
LED display
Contrast ratio
LED lamp
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