투명 유기발광다이오드(OLED)의 발광 효율을 떨어뜨리는 원인인 표면플라즈몬을 줄여 흐릿함(헤이즈) 없이 선명도를 높이는 방법을 국내 연구진이 개발했다.

이 연구성과로 투명 디스플레이의 상용화가 본격화될 전망이다.

13일 미래창조과학부는 KAIST(한국과학기술원) 차세대플렉시블융합센터의 최경철·유승협 교수 연구팀이 '콜로이달 리소그래피'라는 기술을 이용해 모든 시야각에서 효율을 높여 헤이즈를 없앤 투명 OLED 소자를 개발했다고 밝혔다.

한쪽 방향으로만 빛이 나오는 기존의 OLED와 달리 투명 OLED는 양방향으로 빛이 나와 자동차 앞유리에 바로 나오는 길 안내 서비스나 길거리 상점의 스마트 쇼윈도 등 영화에서 보던 제품을 구현할 수 있도록 해주는 미래형 디스플레이 재료다.

투명 OLED는 그러나 전극으로 얇은 금속이나 투명 전도성 산화물을 이용하기 때문에 빛이 양방향으로 퍼져나오며 관측자에게 도달하는 빛의 양이 기존 OLED 소자보다 적은 단점이 있다. 빛의 양이 적으면 결국 화면이 선명하지 않아 상용화에 한계가 있다.

이에 연구팀은 콜로이드 입자 간의 상호인력으로 자발적으로 나노구조를 형성해 특정 구조를 이루는 '콜라이달 리소그래피' 기술을 이용했다.

이 기술의 핵심은 OLED 내부에 나노구조를 도입해 전극층과 유기층 사이 표면에 분포하는 표면플라즈몬 손실 부분을 줄여 투명 OLED 효율을 높인 것이다.

표몬플라즈몬은 금속 박막에서 일어나는 전자들의 집단적인 진동으로 발생하는 표면 전자기파로, 소자 밖으로 빠져나가지 못한 상당부분의 빛은 표면플라즈몬 형태로 손실된다.

연구팀의 실험결과 이 기술을 활용해 제작한 투명 OLED는 나노구조가 없는 투명 OLED보다 전후 방향 외부양자효율이 각각 34%와 79% 증가했다.

이번 성과는 나노광학분야 국제학술지 '어드밴스드 옵티컬 머터리얼스'(Advanced Optical Materials)에 속표지 논문으로 실렸다.

연구에 참여한 최충석 박사는 "이번 연구성과는 투명 OLED의 광학적 디스플레이로서의 한계를 극복하고 헤이즈 현상 없이 발광효율의 향상을 이끌어 향후 투명 OLED 개발과 응용을 위한 기반기술이 될 것"이라고 말했다.