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인광(Phosphorescence)이란 형광(Fluorescence)과 더불어 OLED 디스플레이에서 사용하는 대표적인 발광(Luminescence) 방식 중 하나입니다. 발광이란 발광 물질 속의 전자가 높은 에너지 상태(들뜬 상태, excited)에서 낮은 에너지 상태(바닥 상태, ground)로 변화할 때, 감소한 에너지가 빛의 형태로 방출되는 현상입니다. 인광을 알기 위해서는 먼저 형광 발광 방식에 대한 이해가 필요합니다.

형광이란 바닥 상태의 발광 물질에 에너지를 주입해 해당 물질의 전자를 ‘들뜬 상태’로 만든 후, 짧은 시간에 다시 전자가 안정적인 ‘바닥 상태’로 변할 때 방출되는 빛을 디스플레이의 발광원으로 활용하는 방식으로, 위 그림과 같이 S1에서 S0으로 에너지 준위가 낮아지는 만큼의 에너지량이 빛의 형태로 방출됩니다. 하지만 형광 방식은 발광 에너지의 25%인 단일항 여기자(singlet exciton)만 활용되고, 75%를 차지하는 삼중항 여기자(triplet exciton)는 활용하지 못해 내부 양자효율이 25% 수준에 머물기 때문에 보다 효율적인 발광을 위해 인광 방식이 개발되었습니다.

인광 방식은 형광 방식에서 열·진동으로 버려지는 나머지 75%의 에너지를 활용하는 원리입니다. 이리듐(Ir) 및 백금(Pt) 착화합물과 같이 무겁고 큰 금속을 포함한 발광체는 일반 유기물에 비해 전자가 존재할 수 있는 영역인 오비탈(전자의 확률 분포 공간)의 크기가 매우 커지게 됩니다. 이에 전자가 중심원소로부터의 영향을 적게 받게 되고, 일반 형광 발광체에서는 빛으로 나오지 못하던 삼중항 여기자(triplet exciton)와 단일항 여기자(singlet exciton)의 구분이 희미해지게 됩니다. 이에, S1의 들뜬 상태에서 형광으로 발생되어야 할 에너지를 T1이라는 상태로 이동시킬 수 있게 돼(계간전이) 삼중항 여기자까지 발광에 활용할 수 있게 됩니다.

인광 방식은 이론적으로 최대 100%의 내부 발광 효율을 만들 수 있는 장점이 있어 녹색과 적색 OLED용으로 상용화되었으나, 청색 재료의 경우 발광 파장대가 주요 삼원색인 R, G, B 중 가장 짧아 발광 에너지가 가장 큰 부분을 담당해야 하기 때문에 더 높은 안정성이 요구돼 구동 수명 개선 연구가 진행되고 있습니다.

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