OLED 이야기, 4) OLED 빛의 성격은 어떨까?

2-3 OLED 빛의 성격은 어떨까? - YouTube

 

 

 

 

 

Q) OLED에서 나오는 빛과 색, 어떤 특징이 있을까요?

A) 동작 원리에서도 잠시 설명하였듯이, OLED의 빛은 별도의 광원으로부터 변환되는 빛이 아닌 스스로 만들어지는 빛입니다.  따라서, 천연색에 가까운 빛, 그리고 다양한 파장의 빛들을 만들어낼 수 있죠.  특히, 발광 소재의 개발과 함께 기술이 발전할수록 더욱 완전한 빛이 가능합니다.  완전한 빛이란 응용도에 따라 정의가 달라지는데, 조명용으로는 햇빛을 닮은, 즉 연색 지수가 높은 빛을 말하며, 디스플레이에서는 빛의 삼원색인 빨강, 초록, 파랑에 정확히 일치할수록 우수한 빛입니다.  OLED는 연색 지수에 있어서는 가장 높은 값의 빛, 그리고 삼원색에 있어서는 빛의 질에서 최고를 놓고 양자점과 자웅을 겨루고 있죠.

 

Q) 빛이 나오지 않는 색, 즉 블랙에 있어서도 장점이 있다고 하셨는데…

A) 그렇습니다.  사실 블랙의 표현은 스스로 빛을 만들지 못하는 LCD에서는 가장 치명적인 아킬레스 건이죠.  광원으로부터의 빛을 가능한 차단하여 블랙을 표현하여야 하니, 완전한 블랙을 얻기 힘들며, 블록 단위로 빛을 제어하더라도 가장자리에서의 번짐과 함께 화소 개개의 블랙 표현에는 한계가 있을 수 밖에 없으니까요.  OLED에서는 화소들이 스스로 빛을 끄거나 켤 수 있으니, 밝기 조절과 함께 완전한 블랙을 만들 수 있습니다.

 

Q) 그러면, LED와 같이 스스로 빛을 만드는 소자들에 비해서도 상대적으로 유리한 점이 있는지요? 

A) 다양성입니다.  즉, 빛의 파장이나 밝기를 설계하는데 있어서 선택의 폭이 넓죠.  LED와 같은 무기 반도체 웨이퍼 위에 발광 소자를 만드는 경우, 기판 소재와 공정에서 활용할 수 있는 영역의 폭이OLED만큼 자유롭지 못합니다.  웨이퍼 기반의 무기 소재들은 가능한 기존 개발 영역 내에서의 한정된 조건을 적용하여야 하는 반면, 유기물을 이용하는 OLED에서는 마치 칵테일을 블렌딩하듯 수많은 유기물들을 다양하게 합성하고 여기에 첨가물까지 도핑하면서 새로운 발광 소재의 개발을 위해 광범위한 시도를 할 수 있다는 점입니다.  즉, 활용할 수 있는 유기 소재의 다양성이 만들어지는 빛의 색과 품질의 다양성으로 이어지죠.

 

Q) 그러면, 소비자가 색과 밝기를 취향에 맞도록 더욱 세밀하게 조절할 수 있겠네요?

A) 물론입니다.  특히 조명에서는 태양의 색온도 변화에 일치하도록, 일출과 일몰, 그리고 한낮의 빛, 그 스팩트럼들을 환경에 맞도록 변화시킬 수 있으며, 이는 감성 조명의 출발점이 될 것입니다.  요즘 문제가 되고있는 블루 라이트의 억제, 가시광선 영역에서 특정 파장의 강조나 조절, 자외선 영역의 억제 등도 충분히 가능하며, 지금도 일부 실행되고 있는 기술이죠.

 

Q) 이야기를 조금 더 들어가보죠.  이렇게 만들어진 빛이 우리의 눈에 도달하기까지 적지않은 손실이 있다고 들었습니다.  OLED의 빛이 왜곡이나 손실이 적게 우리 눈에 이를 수 있는 시도들에는 무엇이 있을까요. 

A) OLED 관련 지식이 점점 더 깊어지고 있네요.  맞습니다.  양질의 빛이 만들어져도, 우리 눈에 이르지 못하면 소용이 없죠.  OLED는 얇은 막들이 차곡차곡 쌓여 있어서 특히 전반사 과정 등을 통하여 빛이 내부에 갇히기 쉬운 구조입니다.  박막들이 광도파로를 형성하면 빛은 앞으로 나오지 못하고 옆으로 전달되어 결국은 손실로 이어지죠. 이와 같이 OLED의 안쪽에 갇힌 빛을 원리나 구조물을 이용하여 밖으로 끌어내는 과정이 ‘광 추출(light extraction)’입니다.  광 추출에서는 주로 빛을 산란, 혹은 굴절시켜 입사각을 키우거나 미소 공진 효과를 이용, 빛의 세기를 증가시키는 방법 등이 있죠.

 

Q) 안쪽에 갇힌 빛이 이 외부로 나오더라도 무리해서 끄집어낼 경우 방향이 틀어지거나 색이 바뀌는 문제가 발생할 우려는 없는지요?

A) 물론 그럴 우려가 충분히 있습니다.  무리한 광 추출로 인해 화소들간에 색이 교란되는 상호 간섭이 일어나거나 혹은 화면이 잘 보이는 각도, 즉 시야각이 좁아지는 부작용들이 일어날 소지가 있죠.  OLED를 조명으로 이용할 경우에는 화소라는 개념이 없고, 빛이 빛이 골고루 퍼지는 것이 좋겠지만, 디스플레이에서는 화질을 저하시키는 요인이 됩니다.  따라서, 내부에서 손실되는 빛을 밖으로 끌어내어 효율을 높이면서도, 화질의 저하는 일어나지 않도록 하는 연구는 현 시점에서도 매우 중요한 기술적 이슈입니다.

 

# 다양한 참고자료들을 사용하였기에 일일이 인용을 명시하지 못하였음을 양해바랍니다.