국내 연구진이 미래형 디스플레이에 필요한 폴리머 발광 다이오드를 맞춤 제작할 수 있는 핵심 기술을 개발했다.

서울대 공대(학장 차국헌)는 전기·정보공학부 홍용택 교수팀(박종장 연구원)이 잉크젯 프린팅을 이용해 반사형 은(Ag) 하부 전극과 투명 전도성 폴리머 상부 전극을 자유롭게 형성하는 맞춤 제작이 가능한 전 용액 공정 기반의 폴리머 발광 다이오드를 개발했다고 2일 밝혔다.

최근 윈도우, 유비쿼터스 정보 표시, 부착형 일회용 디스플레이 등 대면적, 저비용 기반의 미래형 디스플레이 제작을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 이때 기존의 진공 증착 방식으로는 원하는 디자인에 따라 마스크를 매번 제작해야 하는 한계가 있었다.

이에 연구팀은 자유로운 패터닝이 가능한 전극 형성을 위해 잉크젯 프린팅에 착안했다. 유리 및 플라스틱 기판 위에 잉크젯 프린팅으로 반사형 은(Ag) 하부 전극을 형성하고, 발광층을 포함하는 여러 기능 층을 형성한 뒤, 잉크젯 프린팅으로 형성된 투명 전도성 폴리머 상부 전극을 트랜스퍼해 소자를 제작했다.

특히 상부 전극을 형성할 때 용액 공정에 의해 발생될 수 있는 하부 유기층 손상 문제를 트랜스퍼 프린팅 기법으로 해결할 수 있었다. 원활한 트랜스퍼 특성을 확보하기 위해 접착력이 있는 전도성 폴리머 잉크 제작을 하고, 다단계의 트랜스퍼 과정에서 기판과 박막 사이의 여러 접착력 조절 기법을 도입했다.

연구팀은 이러한 방식을 통해 유리 및 플라스틱 기판 상에 다양한 형태의 발광 로고와 미세 선폭의 발광 어레이는 물론, 최초로 전 용액 공정 기반으로 수동형 발광 다이오드 어레이를 제작했다. 그 결과 기존 디스플레이 제작 기술에 비해 획기적으로 간단한 방법으로 맞춤형 디스플레이 소자를 제작할 수 있음을 입증했다.

홍용택 교수는 “이번 연구로 전 용액 공정 기반의 폴리머 발광 다이오드를 개발함과 동시에 고효율의 맞춤형 발광 소자 제작에 성공했다”며, “대면적, 저비용의 공정 기술 개발을 통해 적용 영역을 확장시키고 다양한 미래형 디스플레이를 구현할 수 있을 것”이라고 설명했다.

연구 결과는 세계적인 국제 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 6월 20일자로 온라인 게재됐다. 이번 연구는 산업통상자원부와 한국디스플레이연구조합 지원 사업인 '미래 디스플레이를 위한 소재 및 소자 핵심 기술 개발 사업'의 연구 결과로 수행됐으며, 삼성디스플레이(주)의 지원을 받아 진행됐다.



                                              홍용택 교수, 박종장 연구원 /사진=서울대 제공