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정보디스플레이 - OLED에 대해서공학기이슬이레포트

Ⅰ. 서론

오늘날 우리 주변에서 가장 흔히 볼 수 있는 것은 Display이다. 거리에 전시 되어져 있는 대형 전광판에서부터 주변에서 쉽게 찾아 볼 수 있는 컴퓨터, TV 그리고 핸드폰까지 21C에서는 디스플레이를 빼놓고 이야기를 할 수 없을 정도로 많은 부분이 우리 생활에 밀접하게 연관되어 있다. 예전 2000년대에 많이 사용 되었던 뒷부분이 튀어나와 많은 공간을 차지했던 CRT는 최근 모습을 찾아보기 힘들어졌다. 그리고 CRT방식의 화면을 대신하는 것이 바로 평판 디스플레이 제품이다. 평판 디스플레이는 제품을 두께를 얇아 공간을 활용에 용이하다. 이러한 평판 디스플레이에는 몇 가지 방식에 따라 나누어지는데, 일반적으로 사용되고 있는 평판 디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)이다. 하지만 최근에 나온 OLED(Organic Light Emitting Diodes)가 LCD의 뒤를 이을 차세대 평판 디스플레이로 떠오르고 있다. 이 레포트에서는 OLED의 정의, 역사, 구조, 원리, 제조과정 그리고 앞으로의 전망을 다루고 있다.

Ⅱ. 본론

1, OLED의 정의 및 특징

ED(Organic Light Emitting Diode)는 두 개의 전극 사이에 유기발광 재료를 삽입하고 각 전극에 전압을 가하면, 양극과 음극에서 각각 전자와 정공이 유기층 안으로 주입되어 전자와 정공이 재결합되는데 이때 발생하는 재결합 에너지가 유기 분자들을 자극함으로써 빛을 발생시키는 전계 발광현상을 이용하여 스스로 빛을 내는 ‘자체발광형 유기물질’로 화질의 반응속도가 LCD에 비해 1000배 이상 빠른 차세대 평판디스플레이이다. 낮은 전압에서 구동이 가능하고 얇은 박형으로 만들 수 있다. 넓은 시야각과 빠른 응답속도를 갖고 있어 일반 LCD와 달리 바로 옆에서 보아도 화질이 변하지 않으며 화면에 잔상이 남지 않는다. 또한 소형 화면에서는 LCD 이상의 화질과 단순한 제조공정으로 인하여 유리한 가격 경쟁력을 갖는다.
본식 표기인 ‘유기EL(Organic Electro Luminescence)`로 불렸으나 2003년 말 국제표준회의에서 ’OLED(Organic Light Emitting Diode)`가 국제표준 용어로 확정되었으며, 2004년 4월 7일 산업자원부 기이슬이표준원에서 국내 표기 표준도 `OLED(유기발광다이오드)‘로 확정되었다.
평판 디스플레이(FPD)기이슬이은 크게 외부 빛이 있어야 동작하는 수광형 자체적으로 빛을 내는 발광형으로 분류 됩니다.. 현재 가장 크게 보편적으로 사용되는 TFT-LCD가 가장 대표적인 수광형 디스플레이 제품이고 전광판 등에 많이 사용되는 발광다이오드(LED)가 발광형 제품인데 ‘OLED`은 자체 발광기능을 가진 적색(Red)과 황색(Green), 청색(Blue) 등 세 가지의 형광체 유기화합물을 사용하며, 발광형 디스플레이에 속한다.
컬러 표시 방식에 3(Red, Green, Blue)색 독립화소방식, 색변환 방식(CCM), 컬러 필터 방식이 있으며 디스플레이에 사용하는 발광재료에 따라 저분자 OLED와 고분자 OLED, 구동 방식에 따라 양극과 음극으로 단순 교차해 화소를 구성하는 수동형 구동방식(passive matrix)과 각 화소에 스위치용 TFT를 배치하는 능동형 구동방식(active matrix)으로 구분한다.
OLED의 구조는 유리나 플라스틱으로 구성된 기판위에 두 개의 전극을 장착하고, 두 전극 사이에 유기 발광 재료가 삽입되어 있고 전하의 주입을 더욱 활성화시키기 위하여 유기 발광층의 상부와 하부에 각각 전자 전달층, 전공 전달층, 정공 주입층 등을 적층한 구조이다.
OLED는 자발광 소자로서 기존의 수발광 소자인 LCD에 비해 저전압 구동, 경량, 박형, 광시야각, 빠른 응답속도 등의 장점으로 인하여 한국을 비롯해 일본, 미국 등에서 많은 연구가 진행되고 있다. 또한, 생산비용도 경감 할 수 있다는 장점을 가지고 있으며, 현재 LCD가 높은 점유율을 보이고 있는 소형에서는 전력소모량, 박형광, 중량, 시야각 등에서 LCD에 비해 OLED가 우수하고, 현재 소형 디스플레이 시장의 경우에 OLED는 그 특성에 적합한 이동전화, MP3 등의 휴대용 기기에서 그 영역을 빠른 속도로 확대해 나가고 있다.

2. OLED 개발의 역사

1950년 초 - 프랑스의 Nancy University에서 A. Bernanose 과 동료들이 얇은 셀로판 필름에 고전압을 가하면서 최초의 전자발광(electroluminescence)을 관찰하였다.

1963년 - W.Helfrich, M.Pope 등에 의해 유기물 중 하나인 anthracene(안트라센)의 단결정에서 처음 발견. 유기물에서의 전하이동 메카니즘이나 전기 발광특성(Electro-luminescence) 등에 관하여 많은 이해를 할 수 있었으나, 그 소자의 효율이나 수명은 매우 낮았다.

1969년 - 고체 전해질 도입

1673년 - 진공증착된 박망 이용 소자 제작

1987년 - 1987년에 Eastman-Kodak사의 C.W.Tang 등이 발광층과 전하수송층으로 각각 유기착화합물과 TPD라는 이중층 저분자 유기물 박막을 형성하여 효율과 안정성이 개선된 녹색의 발광소자를 제작했다. 이러한 소자들은 낮은 구도전압과 100nm에 가까운 얇은 박막 소재로써의 장점을 가지고 있으나, 열에 대해 낮은 안정성과 전압 공급시 줄 열발생에 의한 분자 재배열등의 단점을 가지고 있었다. 이후로 저분자 재료를 이용한 OLED 디스플레이를 개발하려는 노력이 본격적으로 시작되었다.

1990년 - 영국 Cambridge 대학의 R.H.Friend 교수팀에 의해 공액 고분자로도 유기전계발광소자를 제작할 수 있다는 사실이 Nature지에 발표되었다. 즉, 고분자 OLED에 적용되는 재료는 대체적으로 PPV(Pole)라는 π-전자들이 공액화(conjugated)되어 있는 형태를 취하고 있고 이로 인해 전자들이 어떠한 화학 결합에 의해 국부화되지 않고 결합 사슬을 따라 비교적 자유롭게 움직일 수가 있으며 반도체적 성질까지 나타내어 전기장의 존재 하에서 발광 특성을 나타내는데 적합한 물질이라는 것이었는데, 특히 고분자 OLED 소자는 정공주입, 정공수송, 전하수송체들의 재결합, 전자수송, 전자주입 등으로 기능을 나누어 적층형으로 디바이스를 구성해야 하는 저분자 OLED소자와는 달리, 단일 박막층으로 디바이스를 구현해도 다른 발광 소자에 견줄 만한 발광효율, 찾은 직류 구동 전압, 발광 빛의 균일성 등을 보이므로 프로세스상 많은 장점을 갖고 있을 뿐만 아니라 열에 대해 취약한 저분자의 단점을 보안한 재료라는 것을 밝혀냈다.

1998년 - M.A. Baldo가 발광층에 인광 색소인 PtOEP 중금속 화합물을 도핑하여 인광 75%의 효율을 얻어 100%의 내부양자 의 내부양자효율을 얻을 수 있음을 보고

2002년 - J. Hwang은 전극과 유기박막 간의 접촉 저항이 낮은 PIN 타입의 OLED 소개

2004년 - C.W. Tang은 다층 박막의 tandem 구조를 소개


3. OLED의 구조 및 원리

A. 구조

Substrate : 소재가 플라스틱이나 유리로 이루어져 있으며 OLED를 지지해주는 부분

Anode : 전류가 흐를 때 전자를 제거하여 정공을 만드는 역할

Conducting layer : Anode에 의해 영향을 받아 정공이 생성되는 곳

Emissive layer : Cathode에서 전자를 받아들이며 역할을 하며, 빛을 생성하는 층
(앞의 두 개의 막이 유기물질로 이우러져 있기 때문에 Organic layers라 부름)

Cathode : 전압을 공급하는 단자













B. OLED 작동 원리

음극(Cathode)과 양극(Anode)에 전류가 흐르기 시작하면 Emissive layer에서 전자가 공급이 되고 Conductive layer에서는 전자를 제거한다. 이 과정에서 제거된 전자에 의하여 Conductive layer에 정공이 생성됩니다.. 이렇게 생성된 정공은 다시 전자와 만나서 결합을 하게 되는데 이 과정에서 여분의 에너지가 발생하게 되고 이 에너지가 바로 빛을 나타나게 됩니다..



4. 제조 과정




Ⅲ. 결론

OLED는 기존의 광원에 비해 에너지 효율이 높고, 수은 등의 유해물질을 포함하지 않아 차세대 조명으로 각광받고 있다. 특히, OLED는 두께가 얇은 고체 평면 광원으로서, 대면적 조명에서 완전히 새로운 응용 분야를 개척할 것으로 기대됩니다.. 또한 색깔 조절이 가능한 조명 시스템에도 응용이 가능하여 가정 내에서 조명의 분위기 변화를 요구하는 소비자의 니즈에도 부합할 수 있을 것으로 판단됩니다.. 향후에는 구부러지는 기판 위에서도 제작이 가능할 것이므로 다양한 형태의 평면 조명에도 응용이 가능할 것으로 보인다. 현재 이동전화 단말기나 PDA 등의 휴대정보기기 분야와 디지털 카메라, 캠코더, 휴대용 게임기 등 패널 사이즈가 작은 소형 디스플레이기기에 응용되고 있다. 효율, 수명 등에서 진전이 이루어져 왔고 경쟁 기이슬이인 LCD에 비해 고해상도, 칼라화 등에서 상대적으로 우월한 것으로 나타나, 소형, 저전력, 저가격을 특징으로 하는 휴대형 디스플레이의 대명사로 등장하고 있다. 특히 이동전화단말기의 경우에, 동영상 촬영과 TV 시청기능이 부가된 다기능화된 TV폰으로 진화할 것으로 예상됨에 따라 OLED의 장점이 더욱더 부각될 전망이다. 현재까지 국내에서는 이동전화 단말기의 외부창에만 주로 활용되어 왔으나 PDA, 휴대용 게임기, 디지털 카메라, 캠코더, 카오디오 및 네비게이션 등 이동 통신기기로 응용분야가 확대되고 있다.
특히, 플라스틱 기판을 사용할 수 있어 휘어지거나 접을 수 있어 유연성 및 휴대성이 있다는 점에서 노트북 PC, 모니터, TV등의 많은 시장에서 수요가 높아 질 것이라고 생각한다.



출처 : Google , 네이버 , wikipedia 백과사전,
2006년 대구대 누리사업단 기이슬이 Seminar(사진 참조) http://electronics.howstuffworks.com/oled1.htm (사진 참조)

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