테라헤르츠파로 OLED 실시간 비파괴 검사 가능해진다

KIST, 테라헤르츠 새 응용 분야 개척

한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 테라헤르츠파를 이용해 OLED 디스플레이 불량 여부를 비파괴 방식으로 실시간 검사하는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다. 

1초에 1조번 진동하는 테라헤르츠파는 직진성과 침투성을 가지면서도 에너지가 낮아 물질을 파괴하지 않으며 인체에도 무해하다. 연구진은 테라헤르츠파로 OLED 물질의 투과 특성을 분석, 물질별 성능 저하 여부를 분석하고 성능이 좋은 물질을 구별해 냈다.  

KIST 전영민 박사와 서민아 박사, 고려대 주병권 교수 연구팀은 OLED 구성 물질인 mCBP, mCP, DPEPO에 인위적으로 결함을 주기 위해 5시간 동안 자외선을 조사해가면서 테라헤르츠파 주파수에 따른 OLED 물질별 흡수율을 측정했다. 그 결과 1.1㎔에서 최적화된 신호를 얻을 수 있음을 확인했다. 또 테라헤르츠파가 OLED 물질을 투과하면서 전파 크기가 약해지는데 걸리는 시간을 OLED 물질별 결함 정도를 실시간·비파괴로 측정하는 데 성공했다.

이와 함께 OLED 물질 특성 변화를 보다 정밀하게 높은 감도로 검출하기 위해 나노 슬롯 구조의  메타물질 센싱 칩을 제작했다. 이 칩에 테라헤르츠파를 집속시킨 결과 석영 기판에 비해 30-50% 사이의 투과율 향상 효과가 나타났다. 

성능저하가 잘 일어나는 OLED 청색발광물질 mCBP가 광분해에 의해 파괴되는 과정을 나노슬롯 메타물질 센싱칩을 이용한 테라헤르츠파 분광기술로 측정하는 도식도 (자료=KIST)

이 기술을 발전시키면 OLED 디스플레이 제조 공정 중 OLED 물질의 성능 저하 정도와 결함 위치를 분석할 수 있다. 이를 통해 결함을 미리 수리하거나 복구가 불가능할 경우 폐기함으로써 낭비를 줄여 제작 단가를 낮출 수 있다. 기존 OLED 검사법은 검사를 위해 전극을 붙이거나 자외선을 쬐는 과정에서 디스플레이가 망가지거나 물질이 손상되는 문제가 있었다.   

전영민 박사는 "이 연구는 OLED 비파괴 검사의 가능성을 제시했다는 점에서 의미를 찾을 수 있다"라며 "테라헤르츠파의 응용 영역을 OLED 디스플레이 결함 검사라는 새로운 분야로 확장할 것"이라고 밝혔다. 

이 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 미래원천미래융합기술개발사업, KU-KIST 사업, 한국연구재단 글로벌프론티어사업 및 BK21사업, 범부처 의료기기사업으로 수행됐다. 연구 결과는 학술지 '어플라이드 서피스 사이언스(Applied Surface Science)'에 실렸다.