ETRI, OLED에 그래핀 붙여 투명도·화질개선
세계 1등 OLED 기술 + 그래핀 융합통해 후발국 초격차 확대
ETRI(한국전자통신연구원, 원장 김흥남)의 국내 연구진이 꿈의 디스플레이로 각광받고 있는 유기발광다이오드(OLED) 기술에 최근 신소재로 주목받고 있는 그래핀 기술을 접목하여 디스플레이의 투명도와 화질을 크게 개선시킬 전망이다. 연구진은 최근 OLED 기판의 위쪽에 투명전극으로 사용하던 얇은 금속전극을 그래핀 투명전극으로 대체, 전기가 흐르되 투명하게 만드는 원천기술 개발에 성공했다고 밝혔다.
기존 OLED의 문제점과 변화
그동안 OLED에 사용하던 금속전극은 주로 은(Ag)소재였는데 내부광에 의한 반사로 각도에 따라 시야각이 바뀌는 문제가 있었다. 또한 외부광에 의한 반사로 인해 화질에 영향을 주었다. ETRI 연구진은 이를 원천적으로 해결하기 위해 내·외부광에 반사가 거의 없는 그래핀에 주목하고 이를 대체한 결과, 투명도는 약 40%, 반사도는 약 60% 더 좋아졌다고 밝혔다.
이번 연구 결과는 미래창조과학부 및 정보통신기술진흥센터(IITP) ‘미래광고 서비스를 위한 에너지절감형 환경적응 I/O 플랫폼 기술 개발’ 과제와 산업통상자원부 및 한국산업기술평가관리원의 ‘그래핀 소재의 OLED 투명전극과 박막봉지 적용을 위한 기판 사이즈 5.5세대 이상의 그래핀 필름 및 OLED 소자/패널 기초 및 응용 기술 개발’ 과제를 통해 이뤄졌다.
그래핀과 결합한 OLED의 특징
연구진은 이번 기술은 현재 가로 세로 각 23㎜ 크기, 두께 30㎛ 필름형태로 만들어 유기층에 그래핀 투명전극을 붙여 OLED 점등 시연에 성공했다고 말했다. 향후, 투명 OLED 디스플레이와 백색 OLED 기반 대면적 OLED 디스플레이에 적용할 경우 투명도와 화질개선에 크게 기여할 수 있을 것으로 연구진은 내다봤다.
특히, 본 기술은 기존 진공 공정의 OLED 제조 방법과 달리, 유기층과 그래핀에 필름을 붙이는 방식(Lamination)으로 만들 수 있다. 따라서 보다 간단한 공정으로 OLED 제조가 가능하다. 미래에는 말아 쓰는 형태(Roll to roll)의 연속공정을 이용한 제조기술로 발전해 나갈 전망이다.
그래핀과 결합한 OLED의 전망
또한, ETRI는 한화테크윈과 함께 그래핀 투명전극을 OLED의 하부전극에도 적용하는 기술개발을 고품질 그래핀 박막 전극 소재 협력을 통해 진행 중이다. 관련 기술 개발 결과는 미국전기전자학회(IEEE)서 발행하는 나노포토닉스 분야(JSTQE) 저널의 온라인판에 게재되었다.
ETRI 이정익 소프트I/O인터페이스연구실장은“후발국의 거센 도전을 받고 있는 OLED 산업에서 본 기술은 후발국과의 초격차를 확대해 나가는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. ETRI는 향후, 금속을 얇게 그리드 형태로 만들어 면저항을 낮추는 기술과 크기를 모바일 디스플레이 크기로 대면적화 하는 기술을 내년 중 추가로 개발할 계획이다.
연구진은 본 기술개발을 통해 국제특허 출원 6건, SCI급 논문 6편의 성과를 올렸다. ETRI는 본 기술을 그래핀 필름, 디스플레이 패널업체 등에 기술이전 할 계획이며 상용화시점은 3년 후로 보고 있다. 이번 연구성과는 네이처(Nature)의 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 게재되었다.
자료제공 | 한국전자통신연구원(www.etri.re.kr)
ETRI, 세계최초 360도 컬러 홀로그램 디스플레이 개발
ETRI의 국내 연구진이 360도 모든 방향에서 3인치 크기의 3D 컬러 홀로그램 시청이 가능한 디스플레이를 세계 최초로 개발했다고 최근 밝혔다. ETRI가 개발한 테이블탑형 홀로그래픽 디스플레이는 ‘기가코리아 사업’을 통해 개발하고 있는 기술의 중간 결과물 중 하나로, 테이블 디스플레이 위에서 360도 모든 방향으로 컬러 홀로그램의 영상을 재현할 수 있는 기술이다.
홀로그래피는 완벽한 3D 입체영상을 구현하는 기술로 이를 디지털화하여 완벽한 3D 입체 동영상을 구현하고자 하는 연구가 세계적으로 진행되어왔으나 아직까지 기술적 한계로 인해 상용화되지 못하고 있는 기술이다.세계 유수의 연구그룹인 미국 매사추세츠공과대학(MIT)이나 일본의 국립정보통신연구원(NICT) 연구진도 약 20도 이내의 제한된 시청 각도에서만 관찰이 가능한 홀로그램 시연에 성공한 바 있다.
ETRI가 이번 개발한 기술은 홀로그램 공연 등에서 사용되는 눈속임 형태의 유사 홀로그램이 아닌, 빛의 회절 현상을 이용한 진정한 홀로그램 재현 기술이어서 그 의미가 크다.
유사 홀로그램(Pseudo Hologram)은 허공에 떠 있는 스크린을 통해 비치는 2차원 영상을 이용해 3D효과를 내는 기술로, 각도에 따라 서로 다르게 보이는 3차원 입체 영상을 제공할 수 없다.
반면에, ETRI가 개발한 디지털 홀로그래픽 디스플레이는 빛의 회절과 간섭을 이용함으로써 보는 시점에 따라 다른 면의 영상을 볼 수 있는 완전한 3차원 입체 영상을 재현한다. 실제 연구진이 구현한 테이블탑 컬러 홀로그래픽 디스플레이는 다양한 색상을 가진 3차원 물체를 360도 서로 다른 시점에서 구현한다.
특히 기존에 연구된 디지털 홀로그래픽 디스플레이의 경우, 매우 제한된 각도에서만 관찰할 수 있는 형태로 개발되어 3차원 입체에 대한 인지의 어려움이 있어왔다. 하지만, ETRI가 개발한 테이블탑형 홀로그래픽 디스플레이의 경우에는, 물체 영상을 360도 모든 방향에서 동시에 컬러 홀로그램으로 시청할 수 있도록 개발한 데 큰 의미가 있다.
연구진은 향후 본 기술을 오는 2021년까지 수행, 실용화한다는 계획이다. 약 5년간에 걸쳐 영상 화질 개선과 영상 크기 확대 및 시스템 소형화 기술을 개발하고, 실사영상에 대한 홀로그램을 5G 네트워크를 통해 송수신하는 기술을 개발할 계획이다.
