국내 연구진이 투명 유기발광다이오드(OLED) 발광효율의 저하 원인으로 꼽히는 표면플라즈몬을 줄임으로써, 흐릿하게 보이는 ‘헤이즈(Haziness)’ 현상 없이 투명 OLED의 발광효율을 증가시킬 수 있는 방법을 개발했다. 향후 투명 디스플레이의 본격적인 상용화에 크게 기여할 것으로 기대된다.
KAIST 차세대플렉시블융합센터 최경철 교수 연구팀과 유승협 교수 연구팀이 공동으로 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업의 지원으로 수행됐다.
투명 OLED는 자동차 앞유리에 바로 표시되는 길안내 서비스나 길거리 상점의 스마트 쇼윈도 등으로 활용될 수 있어 차세대 디스플레이로 주목받고 있으나, 전극으로 얇은 금속 또는 투명 전도성 산화물을 이용함에 따라 빛이 양방향으로 퍼져 나오기 때문에 관측자에게 도달하는 빛의 양이 기존 OLED 소자에 비해 낮다는 것이 단점이었다.
주기적으로 배열된 나노구조를 이용해 효율을 높이려는 시도가 있었지만, 특정한 시야각에서만 효과가 있는데다가 헤이즈 현상을 유발해 선명한 이미지를 전달할 수 없어 상용화에는 한계가 있었다.
이에 연구팀은 모든 시야각에서 효율을 높이고, 헤이즈를 없애기 위해 콜로이달 리소그래피 기술을 이용해 나노구조가 삽입된 투명 OLED 소자를 구현했다.
콜로이달 리소그래피란, 콜로이드 입자들 간에 상호인력에 의해 자발적으로 나노구조를 형성, 특정 구조를 이루는 것을 말한다.
이 기술의 핵심은 투명 OLED에 삽입된 나노구조가 발광과정에서 손실로 작용하는 표면플라즈몬을 빛으로 전환해 추출함으로써, 발광 파장영역에서 소자의 효율을 높인 것으로 비교적 적은 비용으로 제작이 가능하다.
제1저자인 KAIST 최충석 박사는 “나노구조를 이용한 기존 OLED의 경우 특정 시야각에서의 효율 향상 및 헤이즈가 발생됐으나, 이번 연구성과는 투명 OLED의 광학적 디스플레이로서의 한계를 극복하고 헤이즈 현상 없이 발광효율의 향상을 이끈 것으로, 향후 투명 OLED 개발 및 응용을 위한 기반기술이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다.
