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유기발광다이오드 디스플레이의 광효율 향상을 위한 반사방지필름 설계
Antireflective Film Design to Improve the Optical Efficiency of Organic Light-emitting Diode Displays 원문보기

한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics, v.29 no.6, 2018년, pp.262 - 267  

김기만 (전북대학교 유기신물질공학과) ,  임영진 (전북대학교 BIN융합공학과 및 고분자나노공학과, 미래형BIN융합응용소재사업단) ,  레 반 도안 (동아대학교 전자공학과) ,  이기동 (동아대학교 전자공학과) ,  이승희 (전북대학교 유기신물질공학과)

초록
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본 논문에서는 유기발광다이오드 디스플레이(OLED)의 광 효율을 향상시키기 위해 방사방지필름을 새롭게 디자인하였다. 현재 상용화되고 있는 편광판의 편광도와 투과율을 변화시켜 OLED 반사방지필름에 사용하였을 경우 정면과 측면방향의 반사특성을 계산하였다. 그 결과 편광도가 99.995%나 99.990%인 상용화된 편광판의 편광도를 99.9% 수준으로 떨어뜨릴 경우, 반사방지필름의 평균 시감반사율은 사람의 눈으로 알아차리기 힘든 약 0.1% (증가율 환산 2.5%) 상승한 반면, 투과율은 기존보다 약 1.63~3.34%(증가율 환산 4.2~8.2%) 상승하였다. 이 결과는 기존 OLED에서 저반사율을 유지하면서 광효율을 상승시킬 수 있는 광학설계 조건을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we designed a new antireflective film to improve the optical efficiency of organic light-emitting diode displays (OLEDs). The reflection characteristics in the normal and side viewing directions of OLEDs with the antireflective film were calculated, depending on the degree of polariza...

주제어

#유기발광다이오드 디스플레이   #반사방지   #광효율   #편광판   #편광도  

표/그림 (8)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 OLED의 소비전력 저감 및 수명연장을 위해, OLED 반사방지필름에 사용되는 상용화되고 있는 편광판의 편광도와 투과율을 조절하는 방법을 통해 OLED의광효율을 향상시킬 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

가설 설정

  • 3가지 구조에 따른 OLED 반사방지필름의 특성 차이를 조사하기 위해, 편광판은 #1샘플인 편광도 99.995%, 단체 투과율 40.78%인 상용 편광판을 사용한다 가정하여 파장에 따른 반사율을 계산하였다. 그림 5의 그래프는 3가지 구조의 파장에 따른 정면(시야각 0도) 반사율 계산 결과인데, COP를 사용한 정파장분산 λ/4필름보다 WRS를 사용한 역파장분산 λ/4 필름을 쓸 경우, 특히 단파장쪽 반사율이 확연히 줄어든 것을 확인할 수 있다.
  • 현재 OLED 반사방지필름으로 채용되는 구조는 그림 2에나타내었듯이 λ/4의 위상차를 갖는 cyclo-olefin copolymer(COP) 1매형, COP 대신에 역파장 분산필름을 사용하는 1매형, λ/4와 λ/2의 위상차를 갖는 필름을 동시에 사용하는 COP 2매형이 일반적이다. 실제 반사방지필름을 설계하기 위해 OLED의 층간 구조까지 모두 모델링하여 시뮬레이션하기는 어렵고, 본 연구에서는 방사방지필름의 특성만이 주요 관심사이므로, 모델링의 단순화를 위해 OLED는 전 파장에서 반사율 100%인 완전반사체로 가정하며, 반사를 일으키는 외부광은 C광원으로 가정하여 시뮬레이션을 진행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
OLED 반사방지필름 적용에 따른 광효율 향상의 기대 효과는? 2~8.2% 줄일 수 있는 것을 뜻하며, 이러한 광효율 향상은 유기 재료 수명 연장을 통한 화질 저하 문제 해결에 있어서뿐 아니라, OLED를 채용하는 모바일 기기에 있어서도 작동 시간의 증가를 의미하므로 상당한 의미를 가진다고 할 수 있다.
OLED의 문제점은 무엇인가? 하지만 여러 연구팀에서 제안한 반사방지막 필름들은 외부반사율을 감소시키는데 초점을 두었고 광효율 향상은 고려하지 않았다. 하지만 OLED는 재료의 효율 한계로 인해서 소비 전력 면에서 LCD 대비 불리하며, 서브 픽셀(sub pixel)인 빨강, 녹색, 파랑의 각 유기 재료 수명이 달라 시간이 지날수록 심각한 화질 저하 문제를 야기하기 때문에,OLED에 있어서 광효율은 향상 중요한 이슈이다.
OLED의 특징은? 약 10년 전부터 유기발광다이오드 디스플레이(organic lightemitting-diode display, OLED)가 모바일 제품에 장착되어 출시되기 시작하면서, 액정디스플레이(liquid crystal display,LCD)가 주류였던 평판디스플레이 시장의 지각변동이 시작되었다. OLED는 생생한 컬러의 자체 발광 디스플레이이며 얇고 가볍고 유연한 디스플레이 형태로 유리한 특성을 지니고 있기 때문에 스마트폰 및 TV의 유망한 기술로 떠오르고 있다[1-6]. 그럼에도 불구하고, OLED의 발광 효율은 여전히 극대화되지 않아, 높은 반사율을 갖는 금속 전극을 양극으로 사용하는 상부 방출 방법을 갖는 OLED가 방출 효율을 증가시키는데 사용된다[7-11].
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참고문헌 (20)

  1. C. W. Tang and S. A. Vanslyke, "Organic electroluminescent diodes," Appl. Phys. Lett. 51, 913-915 (1987). 

  2. J. Shi and C. W. Tang, "Doped organic electroluminescent devices with improved stability," Appl. Phys. Lett. 70, 1665-1667 (1997). 

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  3. G. Rajeswaran, M. Itoh, M. Boroson, S. Barry, T. K. Hatwar, K. B. Kahen, K. Yoneda, R. Yokoyama, T. Yamada, N. Komiya, H. Kanno, and H. Takahashi, "Active matrix low temperature poly-si TFT/OLED full color displays: Development status," SID Symposium Digest of Technical Papers 31, 947-977 (2000). 

  4. Y. Wang, N. Herron, V. V. Grushin, D. LeCloux, and V. Petrov, "Highly efficient electroluminescent materials base on fluorinated organometallic iridium compounds," Appl. Phys. Lett. 79, 449-451 (2001). 

  5. L. S. Hung, C. W. Tang, M. G. Mason, P. Raychaudhuri, and J. Madathil, "Application of an ultrathin LiF/Al bilayer in organic surface-emitting diodes," Appl. Phys. Lett. 78, 544-546 (2001). 

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  6. K. Mameno, R. Nishikawa, K. Suzuki, S. Matsumoto, T. Yamaguchi, K. Yoneda, Y. Hamada, H. Kanno, Y. Nishio, H. Matsuoka, Y. Saito, S. Oima, N. Mori, G. Rajeswaran, S. Mizukoshi, and T. K. Hatwar, "Development of 2.2-inch full color AM-OLED display for mobile applications," in Proc. 9th International Display Workshop (Society for Information Display, 2002), pp. 235-238. 

  7. V. Bulovic, G. Gu, P. E. Burrows, S. R. Forrest, and M. E. Thompson, "Transparent light-emitting devices," Nature 380, 29 (1996). 

    상세보기

  8. G. Parthasarathy, P. E. Burrows, V. Khalfin, V. G. Kozlov, and S. R. Forrest, "A metal-free cathode for organic semiconductor devices," Appl. Phys. Lett. 72, 2138-2140 (1998). 

  9. T. Sasaoka, M. Sekiya, A. Yumoto, J. Yamada, T. Hirano, Y. Iwase, T. Yamada, T. Ishibashi, T. Mori, M. Asano, S. Tamura, and T. Urabe, "A 13.0-inch AM-OLED display with top emitting structure and adaptive current mode programmed pixel circuit (TAC)," SID Symposium Digest of Technical Papers 32, 384-387 (2001). 

  10. M.-H. Lu, M. S. Weaver, T. X. Zhou, M. Rothman, R. C. Kwong, M. Hack, and J. J. Brown, "High-efficiency top-emitting organic light-emitting devices," Appl. Phys. Lett. 81, 3921-3923 (2002). 

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  11. C.-J. Yang, C.-L. Lin, C.-C. Wu, Y.-H. Yeh, C.-C. Cheng, Y.-H. Kuo, and T.-H. Chen, "High-contrast top-emitting organic light-emitting devices for active-matrix displays," Appl. Phys. Lett. 87, 143507 (2005). 

  12. Q. Li, Self-Organized Organic Semiconductors: From Materials to Device Application (John Wiley & Sons, 2011). 

  13. Q. Li, Liquid Crystals Beyond Displays: Chemistry, Physics, and Applications (John Wiley & Sons, 2012). 

  14. A. Uchiyama and T. Yatabe, "Wide-band retardation films with reverse wavelength dispersion," in Proc. 7th International Display Workshop (Society for Information Display, 2000), pp. 407-410. 

  15. A. Uchiyama and T. Yatabe, "Characteristics and application of new wide-band retardation films," SID Symposium Digest of Technical Papers 32, 566-569 (2001). 

  16. M. Okamoto, K. Minoura, and S. Mitsui, "Optical design of the LC layer on reflective LCDs with a single polarizer," in Proc. 6th International Display Workshop (Society for Information Display, 1999), 49-52. 

  17. T.-H. Yoon, G.-D. Lee, and J. C. Kim, "Nontwist quarter-wave liquid-crystal cell for a high-contrast reflective display," Opt. Lett. 25, 1547-1549 (2000). 

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  18. B. C. Kim, Y. J. Lim, J. H. Song, J. H. Lee, K.-U. Jeong, J. H. Lee, G.-D. Lee, and S. H. Lee, "Wideband antireflective circular polarizer exhibiting a perfect dark state in organic light-emitting-diode disply," Opt. Express 22, A1725-A1730 (2014). 

  19. P. Yeh and C. Gu, Optics of Liquid Crystal Displays (Wiley, Hoboken, NJ, USA, 2010). 

  20. S. S. Kim, H. J. Kim, and S. D. Lee, Display Engineering 1 (Cheongbeom Publishing Company, Korea, 2005). 

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