[디스플레이] OLED 발광 효율에 대하여 (내부 발광, 외부 발광)

1. OLED의 발광 원리

- 이거는 예전에 제가 포스팅한 내용이기도 한데 그래도 다시 한번 복습한다는 의미로 간단히 적겠습니다.

OLED에서 O는 유기물을 뜻하는 이니셜입니다. 즉, 백라이트 기판을 사용하는 LCD와 다르게 빛을 스스로 내는 유기물 소재로  LCD보다 더 높은 RGB컬러 구현율을 가집니다. 

 

먼저 양극의 정공과  음극의 전자가 유기발광층에서 재결합하여 엑시톤상태(들뜬 상태)가 됩니다. 그러면 거기서 

일중항과 삼중항으로 나뉘게 되고, 이곳에 각각 1:3의 비율로 광자가 위치하게 됩니다. 그러면 이 광자가 바닥상태로 떨어질 때, 일중항에서 떨어진 애는 형광이 되고 삼중항에서 떨어진 애들은 인광이 되는 것까지 배웠었습니다. 

이 광자들이 바닥상태로 떨어지면서 빛을 내게 되는 것이구요. 

 

2. 내부 발광 효율

- 자, 그렇다면 위의 원리를 바탕으로 OLED가 발광을 하는데요. 디스플레이의 발광 효율을 높인다는 것은 적은 전압을 걸어서 더 좋은 발광을 하도록 하는 것일 겁니다. 그럴려면  우리는 내부 발광과 외부 발광이 어떤 식으로 진행되는 것인지 알아야 합니다. 먼저 내부 발광입니다.  내부 발광의 경우는 효율성의 값이 이러합니다.

생성된 광자 수 / 주입된 총 캐리어의 수

내부 발광 효율의 의미는 에너지의 공급에 의해 주입 된 캐리어가 발광 에너지로 전환되는 비율을 뜻하는데요. 이 식은 일련의 과정을 거쳐 탄생합니다. 

 

1) 먼저, 디바이스에 주입한 캐리어들 중에서 일부만이 엑시톤이 될 것입니다.

2) 엑시톤에서 또 일부만이 빛을 발생시킬 수 있는 엑시톤이 있을 것입니다.

3) 빛을 발생시킬 수 있는 엑시톤에서 또 일부만이 광자를 생성할 것입니다.  

 

이걸 전부 압축시켜서 하나의 식으로 만든 것 (위에 검게 굵은 글씨로 쓴 것)이 내부 발광 효율이 되겠습니다. 

 

3. 외부 발광 효율

- 외부 발광 효율은 위에서처럼 복잡한 절차는 아닙니다. Luminance(휘도)가 얼마나 높냐를 따지는 것인데 

이는 생성된 광자 수에서 일부만이 외부로 발광하게 되는 것입니다. 즉, 여러분들이 지금 컴퓨터 혹은 노트북 화면을 통해 제 글을 보고 계시잖아요? 이게 Luminance입니다. 좀더 좋은 해상도를 위해서는 이 외부 발광 효율을 높이는 것이 중요한데 얘는 굴절율을 캐치하는 것이 중요합니다. 

OLED 공정 과정을 보면 여러 Layer들을 거쳐 외부로 송출되는데요. 이 각각의 Layer들이 가지는 굴절율이 다들 제각각이기 때문에 일부의 빛은 산란되고 일부의 빛은 투과가 안되는 현상이 되기도 합니다. 즉, 광학 설계 파트에서는 내부와 외부 발광 효율을 높게 뽑아낼 수 있도록 연구를 하는 곳이라 보면 되겠습니다.