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국내 연구진, '나노 픽셀' 활용해 OLED 효율성·수명 향상 기술 개발

[IT비즈뉴스 최태우 기자] 이미지를 구성하는 단위인 픽셀을 다수의 나노 픽셀로 구성해 OLED의 효율·수명을 개선하는 기술이 개발됐다. 

한국연구재단은 주병권 교수(고려대학교)·박영욱 교수(선문대학교) 연구팀이 나노 크기의 픽셀을 통해 고휘도에서도 높은 발광 효율을 보이는 OLED 기술을 개발했다고 밝혔다.

OLED는 뛰어난 색 재현율과 높은 명암비, 휘어지는 특성으로 디스플레이와 조명 시장에서 각광받고 있으나 내부에서 생성된 빛이 외부로 빠져나가지 못하고 손실되면서 발광효율이 낮아지고 고휘도에서 효율이 떨어지는 롤-오프(Roll-off) 현상으로 인해 수명이 짧아지는 문제가 단점으로 지적돼 왔다.

연구팀은 레이저 간섭 리소그래피(Laser Interference Lighography) 기술을 이용해 하나의 픽셀을 많은 수의 나노 크기 픽셀의 어레이(Array)로 구성하는 방식을 도입해 nPDL(nanosize pixel-defining layer)를 제작했다. 

나노 픽셀 어레이 OLED의 제작 공정도와 레이저 간섭 리소그래피 장치

nPDL은 나노 크기의 OLED를 만드는 역할을 하면서 유기물-메탈 계면에서 광추출을 위한 회절격자를 형성한다. 연구팀은 아르곤 레이저가 반사되는 로이드 거울의 각도 조절을 통해 픽셀 간격을 결정할 수 있고 노광된 포토레지스트의 현상 시간(develop time)을 조절해 픽셀 사이즈를 조절할 수 있어 발광 효율을 극대화할 수 있었다고 밝혔다. 

롤-오프 현상도 개선됐다. 연구팀에 따르면 기존 OLED대비 에너지 변환 효율이 137% 향상되고 고휘도에서의 효율 저하가 2-3배 가량 개선됐다.

이번 연구에서는 레이저 빛의 간섭 현상을 이용해 나노 규모의 패턴을 형성하는 레이저 간섭 리소그래피 기술이 이용됐다. 마스크 없이 패턴을 만들 수 있고 넓은 면적으로 제작도 가능해 디스플레이와 조명용 대형 OLED, 레이저 의료장비 등 다양한 형태의 광학 소자에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

주병권 교수는 ”이번 연구는 초고해상도 나노픽셀을 통하여 고휘도에서의 OLED 발광 효율을 크게 개선한 것“이라며 “고휘도를 필요로 하는 OLED 조명 시장에 핵심 기술로 적용될 수 있고 수명 향상도 기대된다”라고 연구 의의를 설명했다.

이번 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구) 등의 지원으로 수행됐으며 나노소재 분야 국제학술지 ‘나노스케일(Nanoscale)’에 9월1일 게재됐다.

최태우 기자  taewoo@itbiznews.com

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