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공진(共振, Micro-cavity)’이란 어떤 물체가 외부로부터 자신의 고유 진동수와 동일한 힘을 받을 경우에, 그 진동이 증폭되는 현상으로 ‘공명(共鳴, Resonance)’ 현상이라고 부르기도 합니다. OLED 디스플레이는 이 공진 효과를 이용해 광 효율을 크게 높여 보다 밝은 화질을 구현할 수 있습니다.

먼저 공진 원리의 기초가 되는 간섭의 원리를 보겠습니다. 파동이 서로 만나 중첩을 하면, 두 파동은 합쳐져서 원래의 파동보다 진폭이 더 커지거나 작아질 수 있는데, 이러한 현상을 파동의 간섭이라고 합니다. 그림 왼쪽의 경우에는 파동 2개가 만나 진폭이(세로)이 커지므로 보강 간섭이라고 하며, 그림 오른쪽의 경우에는 파동이 합성됐을 때 진폭이 오히려 작아지므로 상쇄 간섭이라고 합니다. 이러한 파동은 빛에도 동일하게 적용됩니다. 따라서 빛에 보강 간섭의 원리를 적용하면 더욱 강한 빛 즉, 더 밝은 빛을 얻을 수 있습니다.

OLED의 구조를 보면 빛을 내는 유기물층인 EML(Emission Material Layer)에서 빛이 시작됩니다. EML에서 발생한 빛은 OLED 유기물층 내부에서 투과, 반사되는데, 이때 복잡한 간섭 현상이 나타납니다. 아래로 나간 빛은 양극(+)의 금속층에 부딪혀 위로 반사되고, 위로 나간 빛은 음극(-)에 부딪히게 됩니다. 이때 음극(-)에 도달한 빛의 일부는 시청자가 있는 화면 방향으로 빠져나가고, 일부는 다시 반사가 돼 아래로 내려갑니다.

이렇게 반사된 빛들은 서로 간섭을 일으키는데 이때 보강 간섭이 일어나도록, 빛의 공진이 발생하는 고유 진동수를 갖추도록 유기물층의 두께를 정해서 층을 구성합니다. 해당 유기발광물질이 공진을 일으키는 최적의 공진 주파수(진동수)를 만들어내는 막 두께와 맞아 떨어지게 유기물층의 두께를 만드는 것입니다. 이러한 방식으로 약 1.5배 ~ 2배 가량 광 효율을 높일 수 있습니다.

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