KAIST, OLED 빛 손실 줄여 밝기 2배 높였다

OLED 겹층 구조 탓

빛 못 빠져나오는 문제

'준평면 구조'로 해결

유승협(맨 오른쪽) 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 교수와 김준호(왼쪽 위) 박사, 김민재(왼쪽 아래) 학사과정. 사진 제공=KAIST

스마트폰과 TV 디스플레이로 쓰이는 유기발광다이오드(OLED)의 빛 손실 문제를 개선해 밝기를 2배 이상 높일 수 있는 기술이 국내에서 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST)은 유승협 전기및전자공학부 교수 연구팀이 OLED 내부에서 발생하는 빛 손실을 크게 줄일 수 있는 ‘준평면 광추출 구조’와 OLED 설계 방법을 개발했다고 11일 밝혔다. 연구성과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 지난달 29일 게재됐다.

OLED는 유기물로 된 얇은 막(박막)이 여러 겹으로 쌓인 구조를 가진다. 빛이 층과 층 사이를 지나면서 반사되거나 흡수돼 외부로 빠져나오는 손실 문제가 발생한다. OLED 내부에서 생성된 빛의 80% 이상이 밖으로 나오지 못하고 열로 사라진다. OLED 위에 반구형 렌즈를 붙여 빛을 밖으로 꺼내는 식의 시도가 있지만 이 경우 디스플레이가 평면 형태를 유지하기 어렵다는 한계가 있다.



연구팀이 개발한 준평면 광추출 구조는 표면을 거의 평평하게 유지하면서도 빛을 밖으로 더 많이 꺼내주는 OLED 형태다. 기존과 두께를 가지면서도 반구형 렌즈에 가까운 높은 광추출 효율을 구현할 수 있다. 연구팀이 이 구조를 적용한 결과 작은 픽셀에서도 빛을 내는 효율이 2배 이상 향상됐다.

연구팀은 이 기술이 같은 전력으로 더 밝은 화면을 구현할 수 있어 스마트폰·태블릿 PC 등 모바일 기기의 배터리 사용 시간을 늘리고 발열을 줄이며 디스플레이 수명을 향상할 수 있을 것으로 기대했다.

유 교수는 “픽셀 내 광원 대비 크기에 제약을 둬 인접 픽셀 사이에서 빛이 서로 간섭하는 현상도 줄이면서 효율도 극대화할 수 있도록 구현됐다”며 “OLED뿐 아니라 페로브스카이트·양자점 등 차세대 소재 기반의 디스플레이에도 적용할 수 있다”고 말했다.