일반적으로 디스플레이의 수명은 화면의 밝기가 초기 휘도의 50%까지 감소되는데 걸리는 시간으로 정의합니다. 물론 휘도 이외에도, 수명을 결정하는 요인들은 더 있죠. 예를 들어 동작 전압이나 소비 전력이 급격히 증가하거나 색상이 변하고 혹은 화면 전체가 균일하지 않은 경우에도 수명을 다 하였다고 볼 수 있습니다. 그리고 수명에 영향을 주는 요인도 다양한데, 화면 밝기를 지나치게 높여도 수명이 줄어들고, 인가되는 전기 입력이 직류인지, 혹은 교류나 펄스인지, 그리고 듀티 비(duty ratio)는 얼마인지 여부가 수명을 결정하기도 하죠. 디스플레이의 사용 환경도 중요한데, 특히 온도나 습도가 높거나, 자외선 등 직사광선이 강한 공간에서는 수명이 영향을 받을 수 있습니다. 요구되는 수명 기간도 디스플레이 응용 제품들에 따라 서로 다른데, TV의 경우에는 7년~10년, 5만 시간 이상의 수명이 요구되고, 휴대폰은 3년 정도의 수명으로 3만 시간 정도가 통상적인 관례로 볼 수 있습니다.
디스플레이 수명을 측정하기 위해서는 가속 수명 테스트를 하는데, 디스플레이를 사용 환경보다 한층 가혹한 조건, 주로 고온 다습 환경에 설치하고 수명 측정을 한 뒤, 이 값에 노화 인자(aging factor)에 해당하는 가속 계수(acceleration factor)를 곱하여서 실제 수명을 추정하고 있습니다. 일례로 OLED의 경우, 섭씨 60~85도의 온도, 80~90%의 상대 습도 분위기에서 수명을 측정 한 후, 이 값에 수십~수백 범위의 가속 계수를 곱하여서 실제 수명을 추정하지요. 가속 계수는 가혹 조건뿐 아니라 소자에 적용된 소재, 혹은 소자의 구조 따라 다르기 때문에, 일반적으로는 가혹 조건의 변화를 통해 확보한 데이터를 기반으로 아레니우스 모형과 같은 모델을 사용하여 도출합니다. 하지만 이러한 가속 계수를 활용하여도 측정 시간이 너무 길어지면, 일정 기간만 측정을 한 후에 외삽법(extrapolation)을 통해 수명을 추정하기도 합니다.
일반적인 사용 환경 하에서 수명 측정을 하는 경우도 있는데, 이 경우에 특성 곡선은 가로축은 로그 스케일의 시간, 세로축은 정규화된 휘도(normalized luminance)로 표기하는 경우가 많습니다. 이 때 매개 변수로는 인가된 전류값이나 휘도, 혹은 환경에 대한 온도나 습도값 등을 넣기도 하고, 혹은 발광층 등의 소재 종류, 산소와 수분 침투 방지를 위한 봉지 구조 등으로 데이터를 구분하기도 하죠. 이 외에도 세로축을 수명으로 하고 가로축으로는 개구율이나 휘도 등으로 표기하는 경우도 있으며, 실로 다양한 측정 방법과 데이터 표현이 OLED의 수명 측정에 적용되고 있습니다.
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# 더! 생각해보기
a. OLED의 손상, 수명을 단축시킬 수 있는 요인들을 패널의 내부와 외부로 구분하여 조사해보자
b. 각각의 요인들을 해결하고, 극복하기 위해 어떤 방식, 기술들이 개발되어야 하는지 함께 생각해보자
# 문제! 풀이
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