"나노크기 픽셀로 OLED 효율과 수명 개선"

고려대 주병권 교수 팀 개발...수명 저하 현상도 개선

이미지를 구성하는 단위인 픽셀을 수많은 나노 크기로 구성해 유기발광다이오드(OLED) 효율과 수명을 개선하는 기술이 개발됐다.

한국연구재단은 주병권 고려대학교 교수, 박영욱 선문대학교 교수 연구팀이 나노 크기 픽셀을 통해 고휘도에서도 높은 발광 효율을 보이는 OLED 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

OLED는 뛰어난 색 재현율, 높은 명암비, 휘어지는 특성 등으로 디스플레이와 조명 시장에서 각광받고 있다. 그러나 OLED 내부에서 생성된 빛이 외부로 빠져나가지 못하고 손실돼 발광 효율이 낮아진다. 고휘도에서 효율이 급격히 떨어지는 롤-오프(Roll-off) 현상으로 수명이 짧아지는 문제도 있다.

연구팀은 수백 나노미터 크기의 무수히 많은 나노 OLED가 모여서 하나의 픽셀을 구성하는 구조를 통해 고휘도에서도 높은 발광 효율을 보이는 OLED를 개발했다.

픽셀 크기와 픽셀 간 거리를 조절해 발광 효율을 극대화하고 롤-오프 현상을 개선했다. 이전보다 에너지 변환 효율이 137% 향상되고 고휘도에서의 효율 저하도 2-3배 가량 개선됐다.

나노 픽셀 어레이 OLED의 제작 공정도 및 레이저 간섭 리소그래피 장치. 기판 위에 포토레지스트를 코팅한 후 레이저 간섭 리소그래피를 통해 나노패터닝을 진행한다. 패터닝된 포토레지스트는 나노 픽셀 영역을 정의하는 PDL로 사용된다. PDL 위에 유기물과 금속을 증착해 OLED 소자를 제작한다. 레이저 간섭 리소그래피 장치에서 로이드 거울의 각도에 따라 나노 픽셀의 픽셀 간 간격을 조절할 수 있으며 노광된 에너지의 세기와 현상 시간을 제어해 나노 픽셀의 크기를 조절할 수 있다.

레이저 빛의 간섭 현상을 이용해 나노 규모의 패턴을 형성하는 레이저 간섭 리소그래피 기술이 이용됐다. 마스크 없이 패턴을 만들 수 있고 넓은 면적으로 제작이 가능해, 디스플레이, 조명용 대형 OLED에도 적용할 수 있다.

주병권 교수는 ”이 연구는 초고해상도 나노픽셀을 통해 고휘도에서의 OLED 발광 효율을 크게 개선한 것“이라며 “고휘도를 필요로 하는 OLED 조명 시장에 핵심 기술로 적용될 수 있고 수명 향상도 기대된다”고 설명했다.

이번 연구 성과는 나노소재 분야 국제 학술지 '나노스케일'에 지난 9월1일 게재됐다.