[광소재] 유기발광 다이오드 OLED 현황 및 전망
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- 목차
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1. OLED 기초
1.1. What is OLED (Organic Light Emitting Device)
1.2. OLED의 History
2. OLED 원리, 구조 및 특성
2.1. OLED의 원리와 구조
2.2 OELD의 특성
3. OLED의 제조공정 및 소재
3.1. 제조 공정 소개
3.2. 패턴 형성공정
3.2.1. ITO 박막
3.2.2. ITO 패턴
3.2.3. 절연층 (Insulating Layer) 패턴
3.2.4. 음극분리 격벽 (Cathode Separator) 패턴
3.3. 진공 박막증착 공정
3.3.1. 패턴된 기판의 전처리
3.3.2. 유기박막 증착공정
3.3.3 금속전극 증착공정
3.4. 봉지공정
3.5. 저분자와 고분자의 공정비교
4.해결해야 할 과제 및 향후 전망
- 본문내용
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100% 발광효율을 바꾸는 획기적인 방법
빛으로의 변환효율이 25%라는 것은 75%를 빛으로 쓰지 못하기 때문에 큰 손실이 아닐 수 없다. 그러나 만약 인광 여기상태로부터 열이 아닌 빛이 나온다면 전자가 전부 빛으로 변할 수 있게 된다. 이처럼 형광밖에 내지 못하는 유기물질(형광 물질)이 아니라 인광을 내는 유기물질(인광 물질)을 찾아 쓴다면 효율은 거의 100%가 된다.
인광을 내고자 할 때 그것도 실온에서 강한 빛을 내고 싶다면 그것에 알맞은 재료를 만들어내는 것이 큰 문제가 된다. 금속착체라는 재료를 사용하면 인광을 잘 만들어낼 수 있다.
금속착체는 중심에 금속이온을 넣고 그 주변에 유기물(배위자)을 결합시킨 것을 말한다. 중심 금속이온에 이리듐이나 플래티늄 같은 중금속이온을 사용하면 된다. 금속착체의 인광 물질에 의해서 인광을 유효하게 만들어낼 수 있다. 이것에 의해 내부양자효율을 100%까지 높일 수 있다는 것이 증명되었다.
그러나 금속착체의 재료가 전부 인광 물질은 아니다. 그것은 금속이 무엇인가에 의해 또 어떤 배위자 구조로 조합되는가에 따라 전혀 달라진다.
수 명
OLED 소자의 수명은 일반적으로 휘도가 초기 휘도치의 반으로 떨어질 때까지 걸리는 시간 즉 휘도 반감시간으로 나타낸다. 소자의 수명을 저하시키는 열화의 요인으로는 불순물, 전극과 유기박막 계면에서의 발열, 유기박막 상호간의 확산 등을 들 수 있는데, 유리전이온도(Tg)가 높은 유기물을 사용해 소자의 열 안정성을 높이면 수명을 늘리는 데 도움이 될 수 있다. 또한 소자의 구동방법에 의해서도 수명 차이가 크게 나타난다.
PM 구동은 높은 peak brightness를 요구하므로 AM 구동에 비해 상대적으로 수명이 짧다. 지금까지 설명한 형광과 달리 인광은 형성된 여기자 중 형광에 이용되지 못하고 버려지는 75%의 삼중항 여기자도 사용할 수 있으므로 발광효율의 증가를 기대할 수 있다. 그러나 이 소자는 전류밀도가 높아지면 삼중항 여기자 소멸현상으로 인해 효율이 감소하므로 높은 전류밀도가 필요한 PM 구동형 소자보다는 상대적으로 낮은 전류밀도에서 구동하는 AM 구동형 소자에 더 유리하다.
2.2 OELD의 특성
얇고 예쁜 OLED
디스플레이의 능력면에서 좋고 나쁨을 평가하는 가장 중요한 기준은 아름다움에 있을
것이다. TVdml 광고에서는 고화질을 강조한다. 그 점에서 유기EL은 전혀 문제가 없다.
액정에 비해서 훨씬 고화질이고 고 휘도(발광체의 밝기), 고콘트라스트이기 때문이다.
아름다움의 결정하는 기준 중의 하나가 휘도이다. 이것은 반짝반짝한 느낌으로 생각하면
알기 쉽다.
두번 ‘와’하는 소리를 지르게 하는 유기EL
유기 EL의 소재는 고체이다. 따라서 그 소재를 매우 얇은 막으로 해서 1장의 유리처럼 기판에 칠하는 것으로 대단히 간단한 구조를 갖는다. 막 두께는 0.1mm이다. 본래 막과 그것을 연결하는 2층의 전극만 필요하며, 기판은 보강 물질에 지나지 않는다. 때문에 유리 기판이 아니라 플라스틱 기판도 좋으며 스테인리스 기판도 좋다. 유기EL TV도 17인치급의 두께가 1.4mm 정도로 얇다. 이 때문에 디스플레이 전시회 등에 가면 유기EL을 한 번도 본적이 없는 방문객은 먼저 아무런 생각 없이 유기 EL TV를 정면에서 봤을 때 그 아름다움에 ‘와’하고 놀라는 소리를 내다가 옆으로 돌아갈 때 이번에는 너무 얇은 두께에 한 번 더 ‘와’ 하는 소리를 내게 된다.
이정도로 유기 EL은 얇다.
표시품질 양호
OELD는 백라이트를 가지는 LCD와 달리 소자 자체가 스스로 빛을 내는 자발발광형으로 어두운 곳이나 외부의 빛이 들어 올 때도 시인성(視認性)이 좋고, 눈에 대한 자극이 적으며, 컬러의 범위가 넓고, brightness가 좋다.
넓은 시야각
시야각이란 화면을 보는 가능한 범위로써 일반 브라운관 텔레비전같이 바로 옆에서 보아도 화질이 변하지 않는다.
온도변화에 강하다
OLED은 원래 고체이기 때문에 액정에 비해 온도내성이 강하다. 영하40oC까지 전혀 문제 없이 동작한다. 고온에서도 100oC까지 충분히 사용할 수 있다.
따라서 온도변화가 심한 차량에서도 사용이 가능하다.
유일한 완전 고체표시 소자
진동에 매우 강하여, 현재 미 육군에서는 야전용 표시소자로서 채택하고 있다.
빠른 응답속도
동화상의 재생 시 응답속도의 높고 낮음이 재생 화면의 품질을 좌우하는데, OLED는 LCD의 약 1,000배 수준으로 응답속도가 빨라 텔레비전 화면 수준의 동화상 재생도 자연스러운 영상을 표현 할 수 있다.
소비전력과 제조비용
액정에만 있는 특유의 백라이트가 액정에는 장애물 같은 존재가 된다. 얇기의 장애물만 되는 것이 아니라 액정은 항상 백라이트를 뒤에 붙여야 하기 때문에 소비전력에 손해를 본다. 유기EL이라면 필요한 화소만이 빛을 내지만, 액정은 빛을 내든 안 내든 상관없이 전면에 계속해서 빛을 조사하지 않으면 안된다. 빛의 이용효율에서 관점에서 보면 액정은 비효율적이다.
유기EL 에는 백라이트가 필요 없는 자체발광방식이어서 때문에 가장 적은 소비전력인 LCD의 ½ 수준, 두께는 25mm 이하로 LCD 두께의 ⅓수준의 초박형이 가능하며, 중량도 PC에서 사용하는 디스플레이의 경우 500g 정도로 매우 가볍다. 따라서 OLED는 휴대폰이나 디지털카메라에 사용되고 있으며, 둘둘 말아서 들고다니는 디스플레이, 또는 옷에 부착한 디스플레이가 가능해질 것이다.
저생산 비용
유기EL과 액정은 구조가 매우 흡사하고, 액정 설비가 유기EL용
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