6-3-2) OLED, 광추출, 방법, 연구 일례

광 추출을 위하여 주류가 되는 아이디어는 빛이 생성되고 밖으로 나오는 과정에서 만나게 되는 구조물들의 모양을 설계하여 입사각을 바꾸거나 소재를 적절히 선택하여 굴절률을 조절하는 것을 기반으로 하고 있습니다.  이에 더하여 미소 공진 구조로 빛을 선택적으로 증폭하거나 광 결정으로 빛의 물리적인 현상을 새롭게 유도하기도 하죠.  활발히 발표되고 있는 광 추출 관련 연구 개발 결과들을 몇몇 살펴보기로 하죠.  먼저, 마이크로 렌즈 어래이, 미소 입자들의 층, 그리고 거칠거나 굴곡진 표면  등은 빛의 입사각을 감소시거나 산란을 유도하여 전반사를 줄입니다.  그리고, 굴절이나 회절용 격자와 광 결정 등은 광 파장대역 크기의 다양한 나노 구조물들의 배열을 이용하는데 굴절률의 변화, 회절, 그리고 광학적 밴드갭의 생성 등으로 빛의 경로를 제어하죠. 

 

광추출 방법, 마이크로 렌즈 (어래이), 광결정, 굴절용 격자

 

마이크로 렌즈 어래이는 다양한 공정으로 제조되지만, 특히 MEMS 공정을 적용한 몰딩, 임프린팅 방식 등이 적용되기도 합니다.

 

패턴 구조, 미소 렌즈 어래이

 

그리고, 별도의 필름 위에 제조되어 OLED 소자에 부착되기도 하죠.

 

패턴 구조, 미소 렌즈 어래이

 

이와 함께 마이크로 나노 가공 기술들을 적용하여 표면의 형상을 다양하게 변화, 혹은 변형시켜서 빛이 산란을 유도하는 연구도 활발합니다.  이렇게 함으로써 입사각을 줄여 표면으로부터의 빛을 방출을 증가시킬 수 있죠.

 

불규칙 산란 구조, 표면의 굴곡

 

특히, 주기적인 패턴을 갖는 표면의 형상을 만드는데에는 여러 리소그래피 기술들이 적용되기도 합니다.  다층 박막들로 구성될 경우, 각각의 박막들의 굴절률을 개별적으로 조절하여 효과를 극대화할 수도 있습니다.

 

불규칙 산란 구조, 표면의 굴곡

 

미소 공진 구조에서는 특정 공간 내에서 반투명 거울 등을 이용하여 빛의 진동을 유도하고, 이 과정을 거쳐 보강 간섭 등으로 에너지가 커진 빛이 외부로 출력됩니다.  특히 특정 파장의 빛을 증폭하여 빛의 밝기뿐만이 아니라 반치폭(full width at half maximum, FWHM)을 줄이는데에도 큰 효과가 있어서 밝기와 색깔을 동시에 향상시키는 것이 가능하죠.

 

박막 구조, 미소 공진

 

미소 공진 효과를 이용하여 빛의 밝기와 색순도를 향상시키기 위해서는 빛의 3원색, RGB 각각의 광 특성에 적합한 공진 구조, 즉 폭과 높이 등을 이론적으로 설계할 필요가 있습니다.

 

박막 구조, 미소 공진

 

이상, 설명한 다양한 광 추출 기법들은 단독이 아닌 둘 혹은 그 이상의 방법들을 복합적으로 적용, 융합시켜서 더욱 우수한 광 추출 효과를 볼 수 있습니다.

 

복합 구조, 마이크로 랜즈 어래이와 미소 공진기

 

 

6-3-2. Display 심화, 광 추출, 방법과 일례들-복사.pdf

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