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차세대 디스플레이로 떠오른 유기발광다이오드(OLED) 소자·소재 성능을 획기적으로 높일 수 있는 국가 차원 연구개발이 한창이다. 소재와 부품 성능을 향상시키기 위해 플라스틱 기판을 섬유 소재로 대체하는 연구까지 진행되고 있다.

13일부터 15일까지 강원도 보광휘닉스파크에서 열린 `제11회 국가연구개발사업 총괄 워크숍`에서 현재 진행 중인 디스플레이 국책과제 현황을 공유했다. 소재·소자, 장비·융합, 터치 등 총 84개 과제를 발표했다. 선행 개발로 핵심 기술을 확보해 국가 차원의 디스플레이 기술력을 높이기 위한 일환이다.

플렉시블 OLED용 기판을 섬유로 대체해 유연성을 높이는 기술이 지난 2012년부터 오는 2017년까지 개발되고 있다. 섬유 기판을 사용하는 웨어러블용 패널과 관련 3차원 유기발광 소자를 개발하는 게 최종 목표다.

현재 다양한 전기적 압박을 견디는 인광 OLED 소자를 개발해 효율성을 높였으며 다층박막 품질도 목표치를 구현했다. 목표치 수준의 고효율 용액공정용 고분자 유기발광소자(PLED)도 완성하는 등 기존 유리 기판과 비슷한 성능을 구현했다.

OLED 문제점을 해결하기 위한 소재·소자 연구도 활발하다.

양자점(퀀텀닷)과 OLED를 결합한 비카드뮴계 하이브리드 QLED 소자는 용액공정을 기반으로 금속산화물 박막 공정과 발광소자 구조를 개발하고 이를 고도화하는 과정을 진행했다. 적용 가능한 공통층 후보군을 적용해 소자를 제작하는 공정을 구체화하고 공정과 소재를 최적화하는 등 순차적으로 연구 중이다. 소자 구조 개선, 퀀텀닷 특성 분석 등 상당히 초기 단계인 QLED 소자의 기술 성숙도를 높이는 데 집중한다.

고효율 지연형광 OLED를 개발하기 위한 프로젝트도 지난 2014년부터 오는 2019년까지 추진 중이다. 지연형광 OLED는 OLED 소재 중 청색 인광물질의 성능 개선 한계를 돌파할 수 있는 새로운 물질로 최근 시장에서 화제가 되기도 했다.

국책과제에서는 적색과 청색 지연형광 소재, 청색 지연형광 호스트 소재를 비롯해 소재·소자·분석 기술 등 각 단위 기술을 개발해 전체 공정에 적합하도록 진행하고 있다. 국제적으로 OLED 연구 분야에서 활동하는 대학 전문가들과 국내 중소·중견기업이 함께 연구 중이다. 2차연도에 국내 특허 6건을 출원하는 성과를 거뒀다.

OLED용 유기소재를 대량 정제할 수 있는 기술 개발도 추진 중이다. 정제 수율이 90% 이상이고 일 1회 정제시 2~3㎏이 한계인 정제량을 5㎏로 대량 정제할 수 있는 기술과 장비를 마련하는 게 목표다. 자동화와 대량 생산에 한계가 있고 시간에 따라 정제량이 달라지는 불순물 제거 공정 등을 총 3년에 걸쳐 새롭게 개발한다.

평창=배옥진 디스플레이 전문기자 withok@etnews.com