국내 연구진이 고화질 영상을 구현하면서 전력소비를 낮출 수 있는 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이 개발을 위한 나노급 렌즈 기술을 개발했다. 광추출과 광흡수이 뛰어나 향후 태양전지나 광검출기, 자동차 및 건물 유리 등 다양한 광학산업에 활용할 수 있을 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 진공증착 공정을 이용해 저전력·고명암비·고화질 OLED 디스플레이를 제조할 수 있는 '유기 나노렌즈' 제작 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

나노렌즈는 수십∼수백 나노미터 크기를 갖는 유기 물질로 형성된 곡면체다. 주로 디스플레이 제품에 사용된다. 최근 OLED 디스플레이 시장은 고해상도 구현을 위해 OLED 픽셀 크기가 점점 줄어 마이크로미터 수준에 이르고 있으나, 픽셀과 비슷한 크기인 마이크로 렌즈를 적용하면 화질 저하 현상이 생긴다. 

나노렌즈는 상대적으로 크기가 큰 마이크로미터 렌즈보다 화질이 뛰어나고, 색을 안정적으로 구현할 수 있다. 연구팀은 렌즈 크기를 수십∼수백 나노미터까지 자유롭게 조절할 수 있는 기술을 개발, OLED 픽셀보다 훨씬 작은 크기인 유기 나노렌즈를 제작했다. 이 유기 나노렌즈는 이미지 왜곡을 줄이고, 시야각에 따른 화질변화를 낮추면서 전력소비도 줄일 수 있는 장점이 있다고 연구팀은 설명했다.  

아울러 나노렌즈를 용액공정이 아닌 진공증착 공정으로 제조할 수 있어 마스크, 열처리, 패터닝 등 추가 공정을 거치지 않아 제작 비용을 줄일 수 있다. 이렇게 제작된 나노렌즈는 유리와 같은 비정질물질봐 표면장력이 높아 평평하게 증착되지 않고, 곡면형태의 렌즈로 만들어진다. 성능 실험을 한 결과, 화질 저하 없이 광추출 효율이 1.5배 향상됐고, 시야각도 좋아진 것으로 확인했다.

관련 기술은 반도체 및 디스플레이 장비 전문 기업인 주성엔지니어링에 이전돼 상용화를 진행하고 있다. 

유병곤 ETRI 연구프로젝트 리더는 "최근 고성능 디스플레이 제품에 대한 수요가 증가하는 상황에서 고화질 영상구현과 대화면에서 전력소비를 줄일 수 있는 디스플레이 개발을 가능케 하는 기술로 활용될 것으로 기대한다"고 말했다. 

이 연구성과는 국제 학술지인 '나노스케일'과 'ACS 어플라이 머티리얼스&인터페이시스'에 각각 실렸으며, 과기부와 산업부의 지원을 받아 연구가 수행됐다.

대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr

ETRI 연구자가 OLED 디스플레이에 적용된 '유기 나노렌즈' 샘플의 상태를 살펴보고 있다. 유기 나노렌즈는 저전력·고화질 유기 발광다이오드(OLED) 디스플레이를 구현하는 데 쓰인다. ETRI 제공