고려대, 고성능 · 고유연 전방위 반사 전극 개발

상감 기법 적용으로 차세대 플렉서블 OLED 구현의 새 지평 열어
김태근 고려대 전기전자공학부 교수 연구팀이 상감 기법을 활용해 고유연 · 고반사 전방위 반사 전극을 개발하고, 이를 기반으로 고성능 상부 발광 유기 발광 다이오드(TEOLED)를 구현하는 데 성공했다.

이번 연구는 그 중요성을 인정받아 해당 분야 국제 저명 학술지인 'International Journal of Extreme Manufacturing' [IF 16.1, JCR 상위 0.7%]에 지난 11월 15일 온라인 게재됐다.

현재 플렉서블 디스플레이 기술 및 산업의 발전에 따라 간단한 제작 공정, 저비용, 고효율의 이점을 갖는 유연 유기 발광 다이오드(f-OLED)에 대한 수요가 증가하고 있다. 그러나 기존 기술로는 특히 (반) 투명 상부 전극 제작의 어려움이 커 한계가 존재했다.

김 교수 연구팀은 이를 해결하기 위해 Ag/SiO2/Ta2O5 기반 IZO 메쉬(c-mesh) 구조를 설계해 고 반사율과 우수한 기계적 유연성을 모두 갖춘 전방위 반사경(ODR)을 구현했다. 이 구조는 기존 전극 대비 모든 입사각(0°~90°)에서 약 96% 이상의 반사율을 보이며, 2000회 이상의 밴딩 테스트 후에도 초기 상태 대비 80% 이상의 광도를 유지했다.

고효율 f-TEOLED를 구현하기 위해서는 입사광의 각도나 파장대에 따른 반사 손실이 없고, 유연한 특성의 전방위 반사경 (ODR)이 필요하다. 연구팀은 포토리소그래피 기술을 이용하여, Ag/SiO2/탄탈륨 산화물 (Ta2O5)이 실린더 (cylinder) 형태로 삽입된 인듐 아연 산화물 (IZO) 메쉬 구조의 ODR 전극을 제작하여 해당 소자의 기계적 유연성을 크게 향상시켰다.

이번 연구에서 기계적으로 유연한 고성능의 상부 발광 OLED 구현을 목표로 c-mesh기반 다층 구조를 활용하여 플렉서블 ODR 전극을 설계하고 제작했다. Ta2O5 실린더 패턴과 IZO 메시 패턴의 융합은 OLED 소자의 전기적, 기계적 안정성을 향상시켰다. 또한, c-mesh 기반의 다층 구조 반사 전극을 설계하여 종래 금속 및 메쉬 전극이 갖는 광학적, 전기적, 기계적 특성의 한계를 효과적으로 극복할 수 있었다.

연구는 한국연구재단이 추진하는 리더(창의)연구사업 지원을 받아 수행됐다.

박용성기자 dragon@dt.co.kr