디스플레이 장치의 휴대화, 저소비전력화, 경량화가 요구되고 평판 디스플레이 장치에 대한 수요가 증가하면서, 액정 디스플레이(LCD) 패널이 디스플레이 패널의 선두격으로 부상하였다. 그러나, LCD는 가볍고 전력 소모가 적은 장점이 있어 평판 디스플레이로서 많이 사용되긴 하지만, 패널 후면에 광원(光源)을 공급하는 장치가 별도로 필요하다는 단점이 있다. 때문에 이를 대체할 수 있는 차세대 디스플레이 기술로 OLED(Organic Light-Emitting Diode)가 각광받고 있다.
OLED는 전압이 가해지면 스스로 빛을 발하는 유기발광재료를 이용하여 화상을 표시하는 장치이다. OLED의 구조는 기본적으로 유리나 플라스틱으로 구성된 투명한 기판 위에 두 개의 전극을 장착하고, 두 전극 사이에 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어진 유기발광재료를 삽입한 형태로 이루어져 있다.
OLED의 양극과 음극에 전압을 가하면 양극 쪽에서는 +전하를 가지고 있는 정공(Hole)이, 음극 쪽에서는 -전하를 가지고 있는 전자(Electron)가 발생하게 된다. 이 둘을, 각각 전극과 잇닿아 있는 정공주입층과 전자주입층을 통해 유기발광재료 내부로 주입시키면 수송층을 거쳐 발광층에서 결합하게 된다. 이때 전자가 품고 있던 에너지가 방출되면서 유기발광재료를 자극함으로써 빛을 발생시키는 것이다. 그리고 발생되는 에너지의 양과 발광층을 구성하고 있는 유기 물질의 종류에 따라 발생하는 빛의 색상은 달라지게 된다.
어떤 유기발광재료를 사용하는가에 따라 차이가 있지만, 대체로 OLED는 얇은 막이 여러 층으로 겹쳐진 구조로 제작된다. 이는 유기 물질의 경우 정공과 전자의 이동 속도가 차이가 나기 때문인데, 각각의 수송층을 통해 정공과 전자가 효과적으로 전달되게 함으로써 발광층에서 정공과 전자의 밀도가 균형을 이루게 하여 재결합 효율을 높이기 위한 것이다. 그리고 결합 효율에 따라 에너지 발생량이 결정되기 때문에, 궁극적으로 재결합 효율은 발광 효과를 좌우하게 된다.
OLED는 현재 각광받고 있는 LCD보다 더 얇고 가볍다. 뿐만 아니라 같은 전압일 때도 훨씬 밝고 선명한 디스플레이 장치를 만들 수 있다. 또한 유리는 물론 플라스틱도 기판으로 사용할 수 있기 때문에, 대형화하기 어렵다는 기술 한계를 극복한다면 앞으로 두루말이 형태의 디스플레이 장치는 물론 벽면 자체를 화면으로 활용하는 것도 가능해질 것이다.
― 이창희, ‘OLED 디스플레이 기술동향’
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