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2023년 12월 20일 (수) 11:03 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 양자막대 배열도 향상 연구

영문 : Research on improving quantum rod arrangement

과제 팀명

Quantom

지도교수

김다흰 교수님

개발기간

2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 화학공학과 2018340030 이길영 (팀장)

서울시립대학교 화학공학과 2018340012 김원탁

서울시립대학교 화학공학과 2018340015 나석환

서울시립대학교 화학공학과 2020340056 장서연

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

◇ 양자 막대는 높은 양자 효율과 우수한 색재현율, 색 순도 등의 특징을 바탕으로 차세대 디스플레이 물질로써 각광받고 있지만 실제 디바이스 스케일에서 사용하기 위해서는 모든 막대 입자가 일렬로 배열되어야 하는 필수조건을 충족해야 한다. ◇ 양자 막대의 배열을 향상시키기 위하여 Photoalignment, Electric Field Assisted Assembly, Langmuir – Blodgett deposition 등의 방안들이 제안되어 있다. ◇ 다양한 양자 막대의 정렬 방법 중 Photoalignment 방법은 다른 방법에 비해 지역 정렬 방향에 대한 유연성을 제공한다는 측면에서 LCD의 대규모 제조에 적합하다는 장점이 있어 이를 활용하여 더 효율적인 Quantum rods의 배열을 목표로 한다. ◇photoalignment 중 리간드 양자막대 편광된 빛을 쏟아주면 모멘텀을 얻어서 완전 수직하게 되고자 회전을 한다. 어떤 기판이든 쓸수 있다는 장점이 있지만 매트릭스로 쓰다보니 분산성이 좋지 않다. 좋은 리간드란 리간드로서 잘 녹아들면서 엔트로피가 적당히 높아야하고 광학적측면에서 용매와 리간드가 모두 붙어 있어야 한다. 어떻게 나노입자 표면리간드를 액정 안에 많이 넣을 것인가에 대해 연구해 본다. ◇ 따라서 Photoalignment에 따른 Quantum rods의 배열 성능 평가를 위하여 PL QY(photoluminescence quantum yields)와 DOP(degree of polarization)를 측정하고 TEM(transmission electron microscope) image와 각도(θ)에 따른 intensity 그래프를 비교하여 실험 결과를 분석한다.

개발 과제의 배경 및 효과

배경

◇ 기존 상용화된 LCD와 OLED 디스플레이는 무편광 빛을 광원으로 사용하고 있다. 그러나 디스플레이 패널에서 필수적으로 사용되는 편광판으로 인해 전체적인 효율이 절반 이하로 감소하고 수명이 줄어드는 문제점을 갖고 있다. 특히 LCD 디스플레이의 경우 편광된 빛을 이용하는 구동 원리로 두 장의 편광판이 필요하기 때문에 더욱 심각성이 대두되고 있다. 빛의 특정 성분만 통과시키는 편광판의 특성상 LCD의 백라이트의 50% 이상이 편광판을 지나며 손실된다. 그 결과, 전체적인 효율이 절반 이하로 감소하고, 손실된 빛을 보상하기 위해 디스플레이를 두 배 더 밝게 켜야 한다. 이 때문에 디스플레이의 수명이 줄어들고 소비전력이 커지는 것이다.

효과

◇ 최근 연구에 따르면 디스플레이에 나노 물질을 도입하여 이러한 문제점들을 해결하고자 한다. 이러한 나노 물질에는 양자점, 양자 막대, 나노 플레이트 등이 있으며 그중에서도 양자 막대의 경우 높은 양자 효율과 우수한 색재현율, 색 순도 등의 특징을 바탕으로 차세대 디스플레이 물질로써 각광받고 있다. 양자막대를 활용하여 만든 QREF(Quantum rods enhancement film)는 선형 편광 방출을 통해 LCD 효율성을 높인다. ◇ 양자 막대 배향성을 향상시킴으로써 발광체의 밀도가 증가함에 따라 발생하는 소광(quenching) 현상을 방지하는 목적이 있다. 또한, 배향성을 향상시켜 편광 특성을 향상시키고, 광효율을 향상하는 양자 막대 및 이를 이용한 디스플레이를 제공하는데 목적이 있다.

개발 과제의 목표 및 내용

연구 목표

◇ 다양한 양자 막대의 정렬 방법 중 Photoalignment 방법을 활용하여 양자 막대의 배열 성능을 높임으로써 LCD의 성능을 향상시키는 것을 목표로 한다.

연구 내용

◇ 현재 양자 막대 및 다른 분야에서 적용한 photoalignment에 관한 선행 연구를 분석하여 기존 양자 막대에서 활용한 방법의 보완해야 할 점을 탐색한다. ◇ 디스플레이의 효율을 상징하는 parameter인 PL QY(photoluminescence quantum yields)와 DOP(degree of polarization)가 영향을 받는 요인에 어떤 것들이 있는지 파악하여 문제의 개선 방안을 설정한다. ◇ 최종적으로 나온 TEM(transmission electron microscope) image와 각도에 따른 intensity 그래프를 비교하여 고효율의 디스플레이를 결정한다.

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용

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 ===개발 과제의 개요===
 ====개발 과제 요약====
-내용
+◇ 양자 막대는 높은 양자 효율과 우수한 색재현율, 색 순도 등의 특징을 바탕으로 차세대 디스플레이 물질로써 각광받고 있지만 실제 디바이스 스케일에서 사용하기 위해서는 모든 막대 입자가 일렬로 배열되어야 하는 필수조건을 충족해야 한다.
-====개발 과제의 배경====
+◇ 양자 막대의 배열을 향상시키기 위하여 Photoalignment, Electric Field Assisted Assembly, Langmuir – Blodgett deposition 등의 방안들이 제안되어 있다.
-내용
+◇ 다양한 양자 막대의 정렬 방법 중 Photoalignment 방법은 다른 방법에 비해 지역 정렬 방향에 대한 유연성을 제공한다는 측면에서 LCD의 대규모 제조에 적합하다는 장점이 있어 이를 활용하여 더 효율적인 Quantum rods의 배열을 목표로 한다.
+◇photoalignment 중 리간드 양자막대 편광된 빛을 쏟아주면 모멘텀을 얻어서 완전 수직하게 되고자 회전을 한다. 어떤 기판이든 쓸수 있다는 장점이 있지만 매트릭스로 쓰다보니 분산성이 좋지 않다. 좋은 리간드란 리간드로서 잘 녹아들면서 엔트로피가 적당히 높아야하고 광학적측면에서 용매와 리간드가 모두 붙어 있어야 한다. 어떻게 나노입자 표면리간드를 액정 안에 많이 넣을 것인가에 대해 연구해 본다.
+◇ 따라서 Photoalignment에 따른 Quantum rods의 배열 성능 평가를 위하여 PL QY(photoluminescence quantum yields)와 DOP(degree of polarization)를 측정하고 TEM(transmission electron microscope) image와 각도(θ)에 따른 intensity 그래프를 비교하여 실험 결과를 분석한다.
+====개발 과제의 배경 및 효과====
+배경
+◇ 기존 상용화된 LCD와 OLED 디스플레이는 무편광 빛을 광원으로 사용하고 있다. 그러나 디스플레이 패널에서 필수적으로 사용되는 편광판으로 인해 전체적인 효율이 절반 이하로 감소하고 수명이 줄어드는 문제점을 갖고 있다. 특히 LCD 디스플레이의 경우 편광된 빛을 이용하는 구동 원리로 두 장의 편광판이 필요하기 때문에 더욱 심각성이 대두되고 있다. 빛의 특정 성분만 통과시키는 편광판의 특성상 LCD의 백라이트의 50% 이상이 편광판을 지나며 손실된다. 그 결과, 전체적인 효율이 절반 이하로 감소하고, 손실된 빛을 보상하기 위해 디스플레이를 두 배 더 밝게 켜야 한다. 이 때문에 디스플레이의 수명이 줄어들고 소비전력이 커지는 것이다.
+효과
+◇ 최근 연구에 따르면 디스플레이에 나노 물질을 도입하여 이러한 문제점들을 해결하고자 한다. 이러한 나노 물질에는 양자점, 양자 막대, 나노 플레이트 등이 있으며 그중에서도 양자 막대의 경우 높은 양자 효율과 우수한 색재현율, 색 순도 등의 특징을 바탕으로 차세대 디스플레이 물질로써 각광받고 있다. 양자막대를 활용하여 만든 QREF(Quantum rods enhancement film)는 선형 편광 방출을 통해 LCD 효율성을 높인다.
+◇ 양자 막대 배향성을 향상시킴으로써 발광체의 밀도가 증가함에 따라 발생하는 소광(quenching) 현상을 방지하는 목적이 있다. 또한, 배향성을 향상시켜 편광 특성을 향상시키고, 광효율을 향상하는 양자 막대 및 이를 이용한 디스플레이를 제공하는데 목적이 있다.
 ====개발 과제의 목표 및 내용====
-내용
+연구 목표
+◇ 다양한 양자 막대의 정렬 방법 중 Photoalignment 방법을 활용하여 양자 막대의 배열 성능을 높임으로써 LCD의 성능을 향상시키는 것을 목표로 한다.
+연구 내용
+◇ 현재 양자 막대 및 다른 분야에서 적용한 photoalignment에 관한 선행 연구를 분석하여 기존 양자 막대에서 활용한 방법의 보완해야 할 점을 탐색한다.
+◇ 디스플레이의 효율을 상징하는 parameter인 PL QY(photoluminescence quantum yields)와 DOP(degree of polarization)가 영향을 받는 요인에 어떤 것들이 있는지 파악하여 문제의 개선 방안을 설정한다.
+◇ 최종적으로 나온 TEM(transmission electron microscope) image와 각도에 따른 intensity 그래프를 비교하여 고효율의 디스플레이를 결정한다.
 ===관련 기술의 현황===