▲ 나노 픽셀 어레이 OLED 소자 구조에서 엑시톤 확산 현상을 통해 엑시톤과 전하 캐리어와의 충돌을 줄여 롤-오프 현상을 개선하는 메커니즘.

국내 연구진이 이미지를 구성하는 단위인 픽셀을 수많은 나노미터(nm) 크기의 픽셀로 구성해서, OLED(유기발광다이오드)의 효율과 수명을 크게 개선하는 기술을 개발해 OLED 시장확대에 기여할 전망이다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 주병권 고려대 교수와 박영욱 선문대 교수 연구팀이 나노 크기의 픽셀을 통해 고휘도에서도 높은 발광 효율을 보이는 OLED 기술을 개발했다고 지난 8일 밝혔다.

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

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

특히 픽셀 크기와 픽셀 간 거리를 조절함으로써 발광 효율을 극대화하고 롤-오프 현상이 개선됐다. 기존 OLED보다 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 이용돼 마스크 없이 패턴을 만들 수 있고 넓은 면적으로 제작이 가능해, 디스플레이 및 조명용 대형 OLED에도 적용할 수 있어 상용화에 기여할 전망이다.

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

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