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KAIST,토토리스 gitOLED 발광효율 2배 이상 향상… 준평면 광추출 구조 개발
픽셀서 더 많은 빛 외부 방출 유도… 스마트폰·태블릿PC 등 적용

KAIST는 OLED의 발광효율을 2배 이상 높일 수 있는‘준평면 광추출 구조’를 개발했다.KAIST 제공.

유기발광다이오드(OLED)의 발광 효율을 2배 이상 높일 수 있는 기술이 개발됐다.기존보다 더 밝은 화면을 구현할 수 있어 스마트폰과 태블릿 PC 등 모바일 기기의 배터리 사용 시간을 늘리고 발열을 줄이는 데 기여할 전망이다.

한국과학기술원(KAIST) 유승협 전기및전자공학부 교수 연구팀은 OLED의 평면 구조를 유지하면서 내부에서 발생하는 빛 손실을 크게 줄일 수 있는 구조와 설계 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

OLED는 여러 층의 매우 얇은 유기물 박막을 겹겹이 쌓아 제작한다.이 과정에서 빛이 층과 층 사이를 지나며 반사되거나 흡수돼 OLED 내부에서 생성된 빛의 80% 이상이 밖으로 나오지 못하고 열로 사라져 밝기는 높이는 데 한계가 있다.이를 해결하기 위해 OLED 위에 렌즈 구조를 붙여 빛을 밖으로 꺼내는 방식의 반구형 렌즈나 마이크로렌즈 어레이(MLA) 같은 광추출 구조가 사용돼 왔다.

하지만,반구형 렌즈 방식은 평면 형태를 유지하기 어렵고,마이크로렌즈 어레이 방식은 높은 효율을 얻을 수 없는 문제가 있다.

KAIST가 개발한‘준평면 광추출 구조’개요 및 OLED에 적용한 사례.KAIST 제공.

연구팀은 각 픽셀 크기 안에서 빛을 최대한 효율적으로 밖으로 내보내 OLED를 더 밝게 하면서 평면 구조를 유지하는 새로운 설계 방법을 제안했다.

실제 디스플레이에서 사용되는 제한된 픽셀 크기를 고려해 같은 크기의 픽셀에서 더 많은 빛을 외부로 방출할 수 있는 설계를 도입했다.또 빛이 옆으로 퍼지지 않고 화면 정면으로 잘 나오도록 돕는 새로운 준평면 광추출 구조를 개발했다.이 구조는 매우 얇아 기존 마이크로렌즈 어레이와 비슷한 두께를 가지면서 반구형 렌즈에 가까운 높은 광추출 효율을 구현,휘어지는 플렉서블 OLED에도 적용할 수 있다.

연구팀은 이를 통해 빛 효율을 2배 이상 높였다.유승협 KAIST 교수는 “이번에 제시된 준평면 광추출 구조는 인접 픽셀 사이에서 빛이 서로 간섭되는 현상을 줄이면서 효율을 극대화할 수 있도록 구현됐다”며 “OLED뿐 아니라 페로브스카이트,토토리스 git양자점 등 차세대 소재 기반 디스플레이에 적용할 수 있다”고 말했다.

연구결과는 국제 학술지‘네이처 커뮤니케이션즈’지난달 29일 온라인으로 실렸다.


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