전계 발광(ElectroLuminescence, EL), 혹은 전기 발광, 전자 발광은 반도체 등의 물질에 전기장을 인가하면, 혹은 전류를 흘리면 발광, 즉, 빛이 생성되는 현상입니다. 이는 주입형(injection) 과 진성형(intrinsic)으로 구분할 수 있는데, 주입형 전계 발광은 전계에 의해 전자와 정공이 각각 음극과 양극에서 주입되어 중간 부분에서 만나서 그 (재)결합(recombination)에 의해 빛을 만들어 내는 것이며, 진성형 전계 발광은 전자가 전기장에 의해 가속되어 에너지를 얻은 후 임의의 발광 중심과 충돌, 발광 중심을 여기, 즉, 충격 여기(impact excitation)시키는 과정에서 빛이 나오는 경우에 해당합니다. 주입형 EL에서는 전자와 정공을 움직일 정도의 전기장으로도 충분하지만, 진성형 EL에서는 전자가 가속되어서 발광 중심과 충돌, 여기까지 이르게 하여야 하므로 수 MV/cm 정도의 큰 전기장이 필요합니다. 따라서 진성형 EL은 '고전계 EL'이라는 이름도 가지고 있죠.
주입형 EL의 시작은 1909년, 영국의 라운드가 광석 검파기를 연구하던 중 탄화 규소(Silicon Carbide, SiC)의 작은 조각에서 빛이 나는 것을 발견합니다. 그리고, 1922년 소련의 로세프는 연마용 탄화 규소에 전극을 연결, 전류를 흘려 발광을 유도하죠. 이는 오늘날, LED의 시작이 됩니다. 진성형 EL의 경우, 1920년, 독일의 구덴과 폴이 황화 아연(Zinc Sulfide, ZnS) 물질에 전기장을 인가하면 빛이 만들어지는 현상을 발견하죠. 그리고, 1936년 프랑스의 데스트리오는 유전체로 피마자 기름을 칠한 ZnS에 역시 전기장을 걸어 발광을 유도합니다. 역시 이는 오늘날 ELD의 시초가 됩니다.
앞서 설명된 전계 발광형 디스플레이들에 있어서, LED와 OLED는 주입형 전계 발광 소자, TFELD는 진성형 전계 발광 소자에 해당하죠. LED와 OLED 공히 주입형, 즉 전자와 정공의 결합을 이용하는데, 둘은 소재, 특히 발광 물질에 따라 구분됩니다. 즉, LED는 무기물을 사용하는 LED(inorganic LED), OLED는 용어 그대로 주로 유기물을 사용하는 LED(Organic LED, OLED)입니다. 만일, 금후에 OLED 구조에 양자점을 첨가한 QLED가 만들어진다면, 이는 유기와 무기가 융합된 LED로, LED란 이름을 부여하여야 하며, 이때, 기존의 무기물 LED는 ILED(Inorganic LED)로 불려질는지도 모를 일입니다. 진성형 EL, 혹은 고전계 EL 소자는 구동 방식에 따라 교류형 소자와 직류형 소자로 구분되며, 또한 사용되는 소재에 따라 분말, 혹은 후막(thick film) 소자와 박막(thin film) 소자로 구분됩니다. 앞서 설명한 TFELD는 정확히는 교류 구동형 박막 ELD(AC-TFELD)에 해당합니다.
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# 더! 생각해보기
a. 전계 발광 원리를 세부적으로 분류, 설명하고 해당 디스플레이를 예시하여 보자
b. 전계 발광은 디스플레이의 기본 원리, 이를 이용한 디스플레이들이 어떻게 발전하여 왔고 발전하여 갈까
# 수식과 이론, 퀴즈
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