OLED는 어떻게 빛이 날까? EML(발광층) 이해하기 (1)

 

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EML(Emissive Layer) Of OLED(Organic Light Emitting Diode)

 

Cathode와 Anode를 통해 들어온 전자와 정공은 EML에서 Recombination하여 빛으로 Energy를 방출합니다.

(가운데 초록색)

OLED Energy Level

대충 눈으로 보시면 됩니다. 제일 중요한건 오른쪽에 보이는

LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와

HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)입니다.

편하게 루모, 호모 라고 부릅니다.

여기서 Orbital의 뜻은, 전자가 존재할 확률이 80%이상인 구간을 뜻합니다.

HOMO, LUMO <출처 : 삼성디스플레이>

LUMO는 전자가 위치하지 않은 오비탈 중 가장 낮은 에너지 준위를 갖는 오비탈입니다.

어려우니 쉽게 말하면 바깥 쪽 껍질이 LUMO 이 LUMO보다 한 단계 낮은(핵에 가까운) 전자껍질 층이 HOMO입니다.

 

우리는 이 HOMO와 LUMO의 Gap을 이용하여 빛을 내는 OLED를 알아보겠습니다.

 

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PL / EL

Photoluminescece

PL(Photoluminescence)는 빛에 의한 여기(excitation)을 통한 발광을 의미합니다.

Eg(Band Gap)보다 큰 eV의 빛을 인가하면 HOMO단 아래에 있던 전자가 위로 올라간 후, 가운데서 정공과 만나 재결합을 이루어 빛을 내는 방식입니다.

 

 

Electroluminescence

 

EL(Electroluminescence)는 전계에 의한 여기(excitation)을 통한 발광을 의미합니다.

전계를 통해 전자와 정공을 이동시킨 뒤, 재결합 하도록 하여 빛을 방출하는 방식입니다.

 

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Exciton

 

Wannier-Mott / Frenkel Exciton

Exciton은 전자와 정공이 결합하여 생기는 중성자를 의미합니다.

여기서 Inorganic / Organic Exciton의 차이를 확인해보겠습니다.

 

Wannier-Mott Exciton(Inorganic)

1) Binding Energy가 작다.

2) 반경이 넓다.

>> 분리가 잘 된다.(효율이 좋다)

 

Frenkel Exciton(Organic)

1) Binding Energy가 크다.

2) 반경이 좁다.

>> 분리되기 힘들다. (효율이 좋지 않다.)

 

여기서 Binding Energy가 크고 작음의 기준은 kT입니다.

 

 

kT = 26meV(T=300K)을 기준으로 합니다

E_bind < kT는 무기물(Wannier-Mott), E_bind > kT 유기물(Frenkel)

 

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Forward / Reverse Bias

 

Contact

전류를 흘려보내지 않고 Contact만 했을 경우에는 Anode가 더 높은 위치에 올라가게 됩니다.

 

Forward Flat Band Voltage

전류는 약하게 흐르지만 빛이 방출되지 않을정도의 전압을 Flat band Voltage라고 합니다.

유기 반도체의 HOMO, LUMO Level이 평평해지도록 만드는데 필요한 양단 전압입니다.

 

Forward Bias

Flat band voltage를 넘어서는 전압을 인가하게 되면 전류는 빠르게 상승하며 받은 전기 Energy를 빛으로 방출합니다.

 

Reverse Bias

역전압이 걸리게 되면, 붉게 칠한 그래프처럼, 전류 또한 역으로 흐르게 됩니다.

 

오늘 포스팅은 여기서 마치며 다음 포스팅에서는 형광 / 인광 부터 시작하겠습니다.

 

감사합니다.

따봉냥이

2편

OLED는 어떻게 빛이 날까? EML(발광층) 이해하기 (2)