OLED 소자 평가

단위 소자 평가

OLED 소자 두 개의 전극인 anode와 cathode 사이에 발광층이 위치하고 있으며, 전계에 의하여 발광하는 소자 구조를 가지고 있기 때문에 전계를 유도하는 전압을 가하여 소자의 전기적인 특성 및 발광 특성을 평가하게 된다. 일반적으로 측정하는 항목들은 전압에 따른 전류 밀도, 전압에 따른 휘도, 전류 밀도에 따른 휘도, 휘도 또는 전류 밀도에 따른 소자 효율, 휘도 또는 전류 밀도에 따른 스펙트럼, 일정 전류 밀도에서의 소자 수명 등이 있다. 전압 및 전류 밀도 제어 및 측정을 위한 전류 및 전압 공급 및 측정 장치가 필요하며, 발광 특성을 평가하기 위해서는 spectroradiometer 또는 photodiode 등을 필요로한다.

효율 특성

OLED 소자의 효율은 전류 밀도 휘도 특성으로부터 결정할 수 있으며, OLED 소자의 효율은 크게 양자효율, 전류 효율 및 전력 효율로 나타낸다. 이 중 전류 효율 및 전력 효율은 사람의 시감을 고려한 효율이며, 양자 효율은 시감을 고려하지 않은 효율이다.

양자 효율

양자 효율은 주입된 전자의 광자로의 전환 비율을 나타내는 효율이다. 주입된 전자가 모두 광자로 전환된 경우 양자 효율은 100%가 되며, 전자의 손실이 발생할 경우 효율은 100%보다 작은 값을 갖는다. 양자 효율은 내부 양자 효율 및 외부 양자 효율로 구분할 수 있다. 내부 양자 효율은 소자 내부에서 전자가 광자로 전환되는 효율로서 0~100% 사이의 값을 갖는다. 외부 양자 효율은 소자 외부에서 측정하는 양자 효율로서 내부에서 발생한 광자가 외부로 나오는 비율에 의하여 결정된다. 예를 들어 내부 양자 효율이 100%이고, 외부로 나오는 빛의 비율이 25%일 경우 외부 양자 효율은 25%의 값을 갖는다. 양자 효율 측정을 위해서는 주입된 전자의 수와 발광하는 광자의 수를 측정해야 한다. 주입된 전자의 수는 전류값을 통하여 계산할 수 있으며, 광자의 수는 spectroradiometer 또는 photodiode를 통하여 얻은 발광 파장에 따른 빛의 세기 및 시감도 계수로부터 계산할 수 있다. 소자 내부로부터 외부로 나오는 빛의 비율은 정확하게 알기 어렵기 때문에 내부 양자 효율의 측정은 어렵고 외부 양자 효율의 측정만 가능하다.

전류 효율

단위 전류당 나오는 빛의 세기로 나타내는 효율로서 휘도를 전류 밀도로 나눈값으로 표시된다. 휘도를 이용하여 얻은 효율이기 때문에 눈의 시감 특성이 반영되어 있는 효율이며, cd 단위를 사용하기 때문에 일정 방향으로의 전류당 빛의 세기를 나타낸다. 일반적으로 디스플레이에서는 사람의 시감 특성을 고려한 효율 특성이 중요하므로 디스플레이 제품 특성을 나타낼 때 주로 효율로 사용하게 되며, 빛의 세기 단위로서 cd를 사용하기 때문에 정면에서의 광특성이 중요한 디스플레이의 효율로 사용하기에 적합하다. 단위로서는 cd/A를 사용한다. 전류 효율의 계산은 간단히 휘도를 전류밀도로 나누어 계산한다.

전력 효율

단위 방향으로의 효율을 나타내는 전류 효율과 달리 전력 효율은 전방향으로 발광하는 빛의 총합에 해당하는 소자의 효율을 나타낸다. 전력 효율은 소자에 주입된 전력당 전방향으로 나오는 빛의 세기를 나타내는 광속으로 나타낸다. 광속이 전방향으로 방출되는 광의 세기를 나타내기 때문에 빛의 총량이 중요한 조명 소자에서 주로 사용하는 효율이다.

효율 특성

효율은 일반적으로 휘도 또는 전류 밀도에 따라서 나타내게 되며, 이상적으로 전류 밀도 또는 휘도 변화에 따라서 효율은 일정한 값을 유지해야 한다. 휘도 또는 전류 밀도 변화에 따라 효율이 변화 할 경우 디스플레이 소자에서 전류 제어를 통한 휘도 조절을 통하여 구현하는 계조를 제어하기가 어려워지는 문제점이 있다. 일반적으로 형광 소자에서는 휘도에 따른 효율값이 일정한 값을 유지하지만, 인광 소자에서는 고휘도에서 여기 상태에서 오래 머무르는 삼중항 엑시톤이 서로 충돌에 의하여 소관되는 현상이 생기기 때문에 효율이 감소하는 경향을 보인다.

수명

수명 특성은 OLED 소자의 중요 특성 중의 하나로서, 자발광 소자에서는 장시간 구동에 의하여 발광 물질의 특성 감소가 나타나므로 수명이 매우 중요한 소자 특성이다. 수명은 시간에 따른 휘도 감소를 나타내며, 일반적으로는 정전류 구동 조건에서 초기 휘도의 50%까지 감소하는 시간으로서 정의하는 것이 일반적이다. 정전류 조건에서 초기 휘도의 50%까지 감소하는 시간으로서 정의하는 것이 일반적이다.