OLED 제조 시간 1/10로 줄인다

자료제공 : 한국연구재단

신속하게 OLED(유기발광 다이오드)를 만들 수 있는 기술이 개발되었다. 한국연구재단 윤홍석 교수 연구팀(한밭대)이 고압의 에어젯 분사를 통해 여러 층의 OLED 박막을 원하는 곳으로 효과적으로 한 번에 옮길 수 있는 고속전사 기술을 최초로 개발했다고 밝혔다.

연구 배경
세계 조명시장은 약 1000억$(한화 120조) 정도로 디스플레이 시장의 규모와 견줄 정도의 큰 시장이다. 이 중 OLED 광원은 2014년을 기점으로 점차 증가되어 2020년에는 13억 달러 규모의 잠재 시장을 가질 것으로 전망되고 있다. 국내 OLED의 소자기술 및 제조기술은 세계시장을 이끌고 있는 기업의 TV, Mobile 제품기술을 바탕으로 하고 있어 일본, 중국, 유럽의 경쟁국에 비해 기술성 및 시장성 진입에 매우 유리한 상황이다.
그러나 OLED 제조 공정 특성상 대면적 패널의 저가 실현이 어려워 이를 해결하는 것이 관건이다. OLED 제조에 있어서 생산성 문제는 다층 박막의 공정시간 그리고 대면적(Large-area) 패널 제조시의 재료의 이용률 등의 문제들로 대변된다.

에어젯 기술의 원리
연구팀은 신기술인 에어젯을 이용한 고속 박리기법을 고안하여 박막과 기판 사이의 결합에너지를 효과적으로 조절하는 원리를 이용하였다. 음속에 가까운 에어젯을 기판과 OLED 박막 사이에 분사하여 기판과의 결합력을 효과적으로 줄여 박막의 손상 없이 전사할 수 있었다. 에어젯을 통한 고속 전사기법은 OLED를 전사하는 시간만 필요하므로 공정시간이 기존 OLED에 비해 1/10정도만 소요된다. OLED 박막들을 용액으로 코팅하여 저가로 제조할 수 있다.
에어젯 분사 시스템의 압축공기는 같이 공기압력을 조절할 수 있는 필터식 레귤레이터와 체결하였으며, 레귤레이터로부터의 공기는 에어젯(air-jet)을 형성하는 스위치 및 제팅 노즐을 통해 분사되도록 구성하였다. 분사압력이 작은 분사압력을 가하지 않은 0.0MPa(메가파스칼)부터 0.4MPa(메가파스칼)까지의 압력을 조절한 경우 박리된 OLED 박막들의 품질을 박막의 표면 거칠기(routhness)를 측정하여 비교 평가하였다. 고속 박리가스를 이용하여 성공적으로 고분자 OLED의 소자를 제작하였으며 그 성능을 평가하였다.

기대효과
박리가스를 이용한 병렬식 제조기술은 OLED의 생산성을 혁신적으로 개선하는 원천제조기술로써, 현재 OLED 제조단가 문제를 해결하여 향후 OLED 조명 디스플레이의 시장을 개척하는데 기여할 것으로 기대된다. 플렉서블 또는 투명 OLED에 적합한 콘텐츠와 미디어를 같이 개발한다면 더욱 큰 사업적 파급효과를 거둘 수 있을 것이라는 업계의 반응도 크다.
윤홍석 교수는“이 연구는 OLED 박막을 에어젯을 활용하여 손상 없이 한 번에 효과적으로 전사할 수 있어 OLED 소자를 신속하게 제조할 수 있는 기술을 개발한 것이다. OLED 조명, 광고, 디스플레이 등 다양한 분야에 쓰이는 OLED 제조단가를 획기적으로 낮출 수 있다. 향후 태양전지, 반도체 소자 등의 기초 전자소자에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.”라고 연구의 의의를 설명했다.