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OLED는 네가 한 일을 알고 있다

번인현상 감소위해 발광재료의 수명, 소자 신뢰성 개선해야

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갤럭시 S8, V30, 아이폰 X 등의 OLED 스마트폰과 LG와 소니 OLED TV와 같은 OLED 제품을 구입한 후 약 2~3년이 지나면 번인현상이 일어나 논란이 되고 있다.
 
‘번인현상’이란 장시간 동안 화면을 켜놓거나 동일한 이미지를 반복해 화면에 노출할 경우 해당 이미지가 화면에 잔상으로 남는 현상을 말한다. 이런 현상은 OLED를 이용한 디스플레이를 이루고 있는 픽셀이 타버리면서 나타난다. OLED 디스플레이로 화려한 색의 영상을 볼 때, 특정 색을 표현하는 픽셀은 더 자주 빛을 내게 된다. 이때 자주 빛을 내는 픽셀은 그렇지 않은 픽셀보다 더 빨리 빛을 잃으며 밝기가 줄어들어 이 변화가 잔상으로 남게 된다.
 
OLED는 양극과 음극 사이에 놓인 유기발광재료로 구성되어있다. 양극과 음극에 전압을 인가하면 양극에서는 정공(正孔, Positive hole)이 주입되고 음극에서는 전자가 주입되어 유기발광재료에서 정공과 전자가 재결합하여 빛이 생성된다. OLED를 이용하여 디스플레이를 제작하면 OLED는 화소가 되어, 화소 내에서 빛이 생성되고 이에 의해 디스플레이 화면이 표시된다. 컬러 디스플레이를 위해서는 적색, 녹색, 청색의 OLED를 배열하여 컬러 화소를 구성하고 적색, 녹색, 청색 OLED 화소의 휘도(빛의 밝기)를 조절하여 컬러를 만든다. 예를 들어, 백색 화면을 만들기 위해서는 적색, 녹색, 청색 OLED 화소에서 모두 빛이 나오게 하며, 검정색 화면을 만들기 위해서는 모든 OLED 화소에서 빛이 나오지 않게 한다.
 
 
스마트폰, TV, 조명 등에 쓰이는 ‘OLED’는 전류를 이용하여 휘도를 조절하는 전류구동소자이다. 이상적인 OLED는 일정한 전류가 계속 흐르면 OLED에서 방출되는 휘도가 계속 일정해야한다. 그러나 실제 OLED에 전류를 일정하게 공급하면 시간이 지남에 따라 빛을 만들어 내는 능력이 낮아져 휘도가 줄어든다. 
 
 
예를 들어, OLED에 전류 1을 공급하면 처음에는 100의 휘도가 되나 전류 1을 계속 공급하여 50시간이 지나면 휘도가 90이 되어 빛을 내는 능력이 감소한다. 따라서 OLED 디스플레이의 화소에서 빛이 방출되는 시간이 길어지면 그만큼 빛을 내는 능력이 감소한다. 예를 들어 OLED 디스플레이 화면을 반으로 나누어 위쪽 화면 반은 백색을 만들고 밑의 화면 반은 검정색을 만든 후 이 화면을 50시간 동안 계속 나오게 하면, 백색 화면에서는 청색, 녹색, 적색 OLED 화소에 전류가 공급되어 모두 빛이 나오기 때문에 처음 휘도는 100이었으나 50시간이 지나면 빛을 내는 능력이 감소하여 휘도가 90이 된다. 반면, 검정색 화면에서는 청색, 녹색, 적색 OLED 화소에 전류를 공급하지 않으므로 OLED 화소의 빛을 내는 능력은 50시간이 지나도 처음 상태 100 그대로이다. 50시간이 지난 후 화면 전체를 백색으로 만들면 위쪽 화면 반에 있는 OLED 화소는 빛을 내는 능력이 90이므로 휘도가 90이 되지만 밑의 화면 반에 있는 OLED 화소는 빛을 내는 능력이 100이므로 휘도가 100이 되어 위쪽 화면은 어두워지고 밑의 화면은 더 밝게 된다. 이 원리를 확장하여 디스플레이 화면의 모서리 부분만 백색으로 표시하고 나머지 부분을 검정색으로 50시간 동안 계속 표시하면 모서리 부분만 빛을 내는 능력이 감소한다. 이 후 화면을 바꾸게 되면 모서리 부분은 다른 부분에 비하여 약간 어두워지게 되는데 이를 ‘번인현상’이라고 한다. 같은 화면을 계속 밝게 표시하면 번인현상이 나타날 가능성이 높기 때문에 디스플레이 화면은 너무 밝지 않도록 조정하고 배경화면 등을 자주 바꿔주며 글자나 화면이 같은 자리에 계속 표시되지 않도록 하면 번인현상을 줄일 수 있다. 
 
 
번인현상은 OLED가 빛을 내는 능력이 시간에 따라 변하기 때문에 생긴다. 따라서 번인현상을 줄이기 위한 보상회로가 사용되고 있다. 보상회로는 OLED가 빛을 내는 능력이 감소하여 휘도가 감소하면 이를 감지하여 OLED에 공급되는 전류를 증가시켜 휘도가 감소하지 않도록 조절한다. 번인현상은 OLED 발광재료 및 소자 구조와 관련이 깊으므로 발광재료의 수명, 소자 신뢰성을 개선하여 번인현상을 줄이고 있다. 
 

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